中国数据中心行业深度分析
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· 2021-04-13
数据中心（Data Center，简称DC），即一个组织或单位用以集中放置计算机系统和诸如通信和存储这样的相关设备的基础设施；也可能是以外包方式让许多其他公司存放它们的设备或数据的地方。
互联网数据中心（Internet Data Center，简称IDC）是指一种拥有完善的设备（包括高速互联网接入带宽、高性能局域网络、安全可靠的机房环境等）、专业化的管理、完善的应用的服务平台，与数据中心的区别在于有网络的接入，且对外提供服务。
云计算数据中心是指可适应云计算的数据中心，通过软件定义数据中心，并对外提供弹性服务。因为狭义的IDC产业只出租到机柜层级，而服务器和存储由客户自己提供，因此云计算数据中心和传统互联网数据中心的差异主要体现在网络设备和网络架构上，以满足云计算数据中心内部流量（东西向流量）大于外部流量（南北向流量）的特点。云计算数据中心具有以下特点：
①一般与大规模数据中心相伴，因此细节的优化意义重大。
②将软硬件资源全部抽象为服务，灵活、弹性、可扩展。
③加速了基础设施的技术演进。
数据中心规模，按标准机架数量，可分中小型（n＜3000）、大型（3000≤n＜10000）和超大型（n≥10000）。数据中心可用性，可按《GB50147-2017数据中心设计规范》分为A级、B级和C级，业内也常按TIA-942标准分为T1、T2、T3和T4。也有数据中心服务商的宣传材料中，宣称级别为“n星级”或者“Tn+”，均为非标准说法。
数据中心按自身的生命周期可以分为规划、设计、建设和运营四个阶段，在每个阶段，均有不同的产业链上下游，其中，建设阶段涉及面较广，包含用地、用电、用水、用网、IT设备、非IT设备、土建及其他工程、软件系统等多个方面。
数据中心与云计算关系从长期看，两者仍存在竞争：目前微型客户（指租不满单机柜，只租用几个U的客户）已经大量从传统数据中心转向公有云，未来，随着公有云服务质量和服务能力的逐渐提升，以及规模优势的逐渐显现，可能会有更多、更大规模的客户选择公有云。公有云会挤压传统IDC的市场空间。
目前，国内已有不少IDC厂商，通过Openstack或Kubernetes积极布局专有云、混合云和云MSP。当然，IDC产业包括IT资源协作业务，而云计算需要该类业务许可，因此广义的IDC包括云计算。
数据中心能耗主要包括四部分：IT设备能耗、制冷系统能耗、供配电系统能耗、照明及其他能耗。
总能耗比IT设备能耗，即为PUE值。即使采用相同技术，数据中心在各地的能耗也不相同，年平均气温较低区域，用于制冷系统的能耗大幅降低，PUE值较低。另外，各地的PUE要求也不同，一线城市和东部地区更为严格。除PUE外，不同地区电价也不相同。对数据中心约束性最强的是用电指标，一线城市的新规划数据中心往往难以拿到该指标，不管PUE多低、电价多高。
因此，从电力单要素考虑，向一线城市周边区域、边远区域发展是大势所趋。除大型互联网公司外，传统IDC（尤其是零售型）向外布局仍有阻力：客户上架、运维都更复杂，客户与其他数据中心联动复杂，政务客户等受不出省限制，等等。
从供给侧看，数据的传送时延包括传输时延和传输节点时延，而传输节点时延与单根据节点时延和节点数量有关。从需求侧看，根据业务敏感度，可以分为高时延敏感业务、中时延敏感业务和低时延敏感业务。对于中低时延敏感业务，可以从成本出发，选择建立在边远地区的大规模、超大规模数据中心。而对于高时延业务，则选择位于核心城市核心地段的数据中心，或选择离用户侧更近的边缘数据中心。
相较于UPS，HVDC（高压直流） 在备份、工作原理、扩容以及蓄电池挂靠等方面存在显著的技术优势，因而具有运行效率高、占地面积少、投资成本和运营成本低的特点。
在能耗占比中，温控系统是除IT系统外最大的一部分，直接关系到PUE值的高低，以及整体运营成本。从长期看，最具有革命性的节能技术为液冷技术，其中浸没式液冷技术可以将PUE降到1.2以下，联合其他技术，可以趋近于1。目前，由于适应场景、冷却液价格和改造成本，液冷技术并未大面积普及。未来随着GPU运算占比的增加和服务器密度的不断增加，液冷将是代替风冷的必然选择。
关于网络，在传统树状架构中，带宽逐级收敛，“根”部成为瓶颈。随着计算规模的扩大，改进型树状网络——胖树架构产生，数据中心演变成传统的三层架构。随着数据中心中东西向流量和大象流的增多，采用STP协议的胖树架构仍容易导致阻塞。于是，更加扁平化的架构——叶脊架构诞生。叶脊架构更偏于网状化（两层仍然保持了树的特点，如单层则为网），且由ECMP（Equal Cost Multi Path）动态选择多条路径，从而使得带宽利用率更高、网络延迟可预测、扩展性好、安全性和可用性高。
叶脊架构产生了两方面的作用：第一，由于全部采用光纤，使得光模块的需求量大幅上升。第二，网络更加扁平，突破了传统物理结构的限制，使得被提出多年但无实质性进展的SDN得以真正落地、快速发展。
数据中心产业将进入整合期。首先，随着一线城市禁限令的相继出台，以及REITs等金融工具的试点，老、旧、小数据中心将难以适应未来发展，数据中心产业必然进入大鱼吃小鱼的横向整合期。
其次，随着公有云的不断发展，云厂商和传统数据中心运营商的竟合关系越来越明显，不少数据中心运营商寻求专有云、混合云的转型之路。再次，数据中心产业链本身，也呈现出更明确的分工（如建设和运营分工）和大厂商向上游延伸（如云计算厂商开始研发芯片、白盒交换机、电源设备等）两种不同的现象。
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