数据中心精细化建设策略分析
前言
大家好，我是林总，通过分析用户需求、建设和运维等多方对数据中心建设的要求；结合国家政策、数据中心发展趋势，创新性地引入关键因素多角度分析法。同时**性地提出数据中心高质量发展中如何进行精细化建设的策略。
正文
1 引言
近年来，全球数字化转型带来了数据的**式增长。数据中心作为数据的载体，承载了千行百业数字化转型信息**基础的重任，已经成为社会不可或缺的“数字底座”。在国家十四五规划、新基建、东数西算与行业数字化的驱动下，数据中心进入持续高速发展期；同时也正由高速发展向高质量发展全面演进。数据中心需面对需求多样化、质量高要求、运营智能化和建设绿色低碳等多种重要因素，其精细化建设变得越来越重要。
2 需求分析
数据中心的精细化建设需要对政策与趋势、用户需求和建设与运维要求进行综合分析。
2.1 政策与趋势分析
目前，数据中心在规模化发展的基础上，其布局和发展进入了政策和行业驱动的新阶段。
首先，一体化大数据中心政策推动数据中心布局优化，促进数据中心协同发展。全国一体化大数据中心、新型数据中心等政策文件的**及东数西算工程的实施，为数据中心协同、一体化发展指明方向。数据中心的布局应结合国家的政策进行统筹和适度集约，并根据建设的需求对布局不断优化。
其次，新型数据中心是数据中心高质量发展的重要方向。高技术、高算力、高能效和高安全成为信息数据中心的新特征[1]，同时也提出了数云协同、数网协同和云边协同等协同新要求。
通过对以上重要政策和发展趋势的分析掌握，能在数据中心的布局优化、网络建设、算力配置、产业协同、绿色低碳和安全可信等方面更好地把控重点和关键点。
2.2 用户需求分析
首先，我国数据中心的用户需求迎来了行业增长、技术驱动和区域转移新机遇。
①数据中心机架规模持续稳步增长。大型以上数据中心规模增长迅速，2021年底我国在用数据中心机架规模近五年年均复合增速超过30%[2]。
②储能、蓄冷、高密度、算力网络、智能运维、超融合架构等技术的创新，加速推动数据中心向大型化、智能化、绿色化方向发展。
③东数西算工程的实施，推动了市场热点的新布局和区域转移。
其次，用户需求也面临着增速放缓、需求转变和竞争白热化的挑战。
①互联网行业用户仍占据主导地位，IDC行业与互联网行业发展呈现共振效应；但市场饱和度增大，增速已放缓。
②用户需求由传统IDC业务的*****为主，逐步转变为企业上云对算力、存力和运力的不同需求。
③***、第三方及互联网企业数据中心业务得到规模发展，行业的竞争加剧。
再次，用户需求需要直面多样化新趋势。用户的需求呈现出了以下新特点：
①安全可靠要求。爱政军、金融等用户对安全性、可靠性提出了更高的要求，不仅要求基础设施安全、信息安全、网络安全，对安全专享也提出更高的要求。
②定制化需求。根据用户对算力、网络、存储的不同需求，要求数据中心具备一定的定制化能力。满足不同功率、机架数、基础设施、网络、弹性和安全的要求。
③快速上架。标准化与定制化共存。标准化推动快速上架对用户和建设方均有益，不仅能满足用户业务快速启动的需求，也有利于建设方对上架率的控制，满足各级部门的考核。
④智能化提升。金融、政企等部分用户要求快速、实时掌握自有设备及相关基础设施信息。
⑤云需求增大。中小型用户逐渐向云迁移，算力需求迅速发展，对云需求越来越大。其中，AI等高算力需求增加显著，对配套设施也提出更高要求。
⑥高性价比。功能相近的情况下，大规模用户对成本会越来越重视，低PUE的绿色数据中心不仅节约能源，还拥有更低的成本，对大规模用户具备很好的吸引力。
2.3 建设与运维要求
数据中心的方案应重点分析满足建设的需求和运营维护的需要。包括以下方面：
①满足绿色低碳。实现PUE、WUE（水资源利用率）等绿色节能指标，**安全可靠，便于后期运维。
②降低TCO（总拥有成本）。综合考虑前期投资和后期运维费用，在满足绿色低碳、用户需求的前提下，实现整体TCO最低。
③规划与定制结合。机房统一规划不能满足部分用户定制化需求，对于需要物理安全专享需求的用户，后期改造难度大、浪费机柜位置、不美观，要求分期建设、规划与定制结合，减少后期改造，满足各类用户需求。
④提高机架利用率。可以通过机架利用率=可用机架数/总机架数进行测算。高机架利用率有利于提高投资效益，用户机架需求变化、规划分配不合理都会导致零散机架增多，难以后续使用的情况，可通过合理规划机房布局、分配用户区域方法提升机架利用率。
⑤提高上架率。合理分期配置和建设，配合高机架利用率，有利于上架率的提升。提高上架率是企业和社会资源的节约。国家也在“东数西算”中，要求枢纽节点的上架率大于等于65%。
⑥提升负载率。设计时进行合理的计算，根据用户对功率需求特点进行合理的分配，并预留低压端子，剩余容量通过分布式不间断电源方式，实现适度的弹性，即满足负载率要求，又满足用户弹性需求。
3 数据中心精细化建设策略研究
3.1 满足统筹要求
数据中心将形成国家枢纽节点、省数据中心、边缘数据中心的梯次布局。首先，建设策略应满足国家统筹布局的要求，对拟选址所在区域的网络、能源、算力、数据、应用进行调研，确保符合国家、当地政策要求和数字经济发展趋势。
其次，根据目标用户及其业务特点，选择与其适配的机房标准和机房等级进行建设，如有必要，可将不同等级的机房分区建设。
3.2 用户需求驱动
根据用户合同、协议、意向及目标用户群分析，合理预测数据中心总体规模，确保总体规模与用户需求相匹配。
考虑到用户需求的不确定性，数据中心的建设和配置可采用分期建设。前期建设确定性需求和少量不确定需求，并预留机房空间进行定制化建设，后期循环前期过程，遇到重大变化时及时纠偏。
3.3 精细化方案选择
3.3.1 关键因素多角度分析法
结合技术分析和工程实践，针对数据中心的精细化建设提出关键因素多角度分析法。该分析方法是主要聚焦用户需求和建设方案两大方面；根据满足需求和对建设方案影响的不同，重点考虑部分数据中心精细化建设的关键因素；通过分析和优化调整，实现建设方案的精细化。该分析法示意如图1所示。
图1 关键因素多角度分析法示意图
其中，用户需求方面重点聚焦在弹性配置、快速交付、运维信息共享和安全专享等关键因素。
目前，用户需求主要分为传统IDC业务和上云服务业务，但两种业务对数据中心建设实现的要求和成本影响差异较大。上云服务业务能很好地实现弹性配置、运维信息共享和快速交付，但其安全专享比例低；传统IDC业务安全专享比例高，但弹性配置、运维信息共享和快速交付较差。因此，同时考虑上云服务需求增加迅速，数据中心机房在建设和配置时，应结合传统IDC业务和上云服务业务的不同比重，综合整体的建设成本和周期，设置目标值和实现的**值。例如，客户对快速交付期望值肯定是越快越好，但可能带来的是建设成本的增加和资源配置的不合理。可以针对上云业务实现天或周交付为目标，传统IDC以月或季度为目标，再按上云业务和IDC业务的比例确定建设方案，实现快速交付的**值。
建设方案方面需重点关注绿色低碳PUE、智慧运营、可定制程度和TCO控制等因素。根据国家标准、企业的要求，确定关键因素的范围和目标值。例如，数据中心能效PUE应满足即将实施的国家标准中要求：1级最高PUE1.20，2级PUE1.30，3级限定值1.50[3]。可将1.20-1.50设为关键因素的数值范围，建设方案的设计值作为目标值。
该分析方法应用时，最外围设置为客户或行业的理想值，第二圈设置为企业的目标值。建设方案的关键因素的数值测算出来后在图上显示，随后可针对性地进行判断和优化调整。
如图 1 中模型数值所示，其快速交付优于目标值；PUE、可定制率和TCO 偏差符合目标值；智慧运营、运维信息共享、弹性比例和安全专享比例明显低于目标值。那么，下一步结合用户需求的具体业务类型和比重，结合建设方案的实施难度，加上对建设成本投资和TCO的整体控制，可以针对性地优化建设方案，或者调整安全专享比例的目标值。通过多次优化后，得到相对优化和合理的建设方案。
3.3.2 建设方案的精细化
首先，建设方案应坚持绿色发展，满足PUE的要求。
①通过节能新产品、新技术、新工艺的应用，充分利用风、光等可再生能源，辅以储能技术、余热回收等手段，实现数据中心绿色低碳的目标。数据中心合理的PUE实现TCO最低才更佳，水资源缺乏的地区应严控WUE。数据中心的绿色发展应结合发展趋势，高效利用资源。绿色评价会从PUE逐步走向xUE，即包含CUE（碳使用效率）、PUE、WUE、GUE（出电率）等**的评价体系。
②根据用户需求降低能耗提高电源利用率。合理预估总用电和各区域用电容量，取定合理的综合系数，匹配配电**设备容量；通过电源和暖通技术实现机房间、模块间、模块内的功率调整；通过预留低压端子方式便于后期使用剩余容量。运营过程中应合理分配用户区域；并对用电情况进行监控，提高各区域负载率。
其次，建设方案要提高数据中心智能运营水平。对运维数据辅以AI算法，实时分析和处理运维问题。通过对数据中心智能化**升级，向用户推送其相关的告警信息、能耗信息、动环信息；实时呈现和查询，便于用户快速了解机房和设备情况。
再次，建设方案要平衡和控制可定制率。合理地实现可定制化和标准化并存，同时满足可定制、弹性化和快速交付。
①采用数据中心模块化[4]设计并提高数据中心预制化水平和弹性能力，满足用户业务快速上架的要求。
②适量扩大数据中心定制化服务范围，不仅能满足用户电源、暖通、工艺和布线的要求，还能扩展网络、信息安全、云定制的相关功能，实现一套完整的数据中心用户解决方案。
③根据用户有无物理安全专享需求不同可分为两类采用分楼栋、分楼层、分区域设置。
为提高机架利用率和上架率，无物理安全专享的机房可根据其预测规模分期建设，并设置合理的销售策略，减少用户业务变化后零散机架的产生。有物理安全专享区域涉及机房出租将影响机架利用率。在满足消防与用户要求的情况下，选择合理的安全专享方案、优化用户组合是提高机架利用率和上架率的关键。
然后，建设方案要细化和严控TCO。对方案进行技术分析和投资效益分析，在满足绿色低碳、用户需求的前提下，实现整体TCO最低。
最后，建设方案可逐步实施全流程数字化服务。现有数据中心智能化**主要为**运行和维护服务，未来可面向设计、实施、验收、运维、运营的全流程数字化服务。
4 结语
我国的数据中心正向新型数据中心演进，数据中心的建设也面临了市场、技术、运营和维护等多方的新要求。其中建设方案和策略的选择对投资和运营影响巨大，因此需要重视提高数据中心建设的精细化水平。通过加强建设管理，才能更好地在确保绿色和安全的前提下，应对用户需求的新变化；并为用户提供泛在、智能、可持续的云服务能力，承载更多行业的数字化转型需求。
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