数据中心建设内容及优化方法研究

陈雅君，章岐贵

（1.安徽电信规划设计有限责任公司，安徽 合肥 230031；
2.中国电信安徽公司网络运行维护部，安徽 合肥 230031）

互联网数据中心从功能上来说其实是一个超大号机房，内部有很多服务器，并专门对数据进行了集中管理。现在的数据中心通常接入网络，以互联网服务为主。大数据是一个国家经济社会发展的重要基础，而数据中心则是大数据发展的重要驱动引擎。

1.1 基础设施层建设

服务器、交换机、路由器等设备的布放是数据中心的建设基础。基础设施层的构建既包括了数据中心物理层面硬件部分的布放，又涉及运算、储存以及网络等环境的构建。设施层建设要求使用质量可靠、功能强大的主机装备、内存、网络系统、信息安全装备以及管理装备，为上层运行网络系统提供运算、内存、网络系统、数据安全的基本支持。此外，应采购国产化基础设施，以避免各种内嵌的后门软件，通过基础硬件资源为上层的大数据应用提供安全保障[1]。

1.2 平台服务层建设

平台服务层提供对资源层服务的封装，通过对多源异构大数据资源进行统一的集中整合、关联分析等，提供统一的业务服务。采用统一的数据管理标准集中资源形成大数据资源池，促进生态链的形成，采用算法建模的方法对大量的数据信息资源进行整合分析。此外，对外提供一致的服务支撑保障，如业务管理、应用信息管理、内部管理，同时提供数据库查询、储存等便捷的平台模块化服务[2]。

1.3 应用服务层建设

围绕着数据中心的数据应用建设应用服务层，构建大数据分析的应用体系，为用户提供各类便捷服务。基于大数据资源的优势，利用人工智能方法进一步提升数据中心的管理水平，推进经济产业的转型升级。

1.4 标准规范体系建设

在建设数据中心的过程中必须制定系统化的建设规范与标准，通过系统化的建设标准规范合理地对信息数据进行收集与利用[3]。系统化标准规范体系建设涵盖了数据中心建设全生命周期中的信息收集和保存、数据交换和集成、连接和服务、数据库建立标准、元数据处理标准以及数据的服务质量控制标准等，对数据资源实施完整的标准化管控。

1.5 安全保障体系建设

安全保障体系包括对计算机网络和信息系统的安全保护，实现对物理层面、网络通信、存储计算以及数据安全的全方位保护。在国家大数据中心建设进程中，严格按照国家标准要求和技术标准优化数据安全管理策略，建立涵盖信息获取、数据传送、数据交换、资源利用以及信息销毁的全过程安全保障体系。通过构建安全状态监测模块，利用数据挖掘、大数据分析可视化等技术手段实施安全管控并监测安全风险，实现安全态势的可视化管理[4]。

2.1 数据中心优化布局

数据中心规划应提前统筹协调，立足国家发展战略层次，以全域视角做好顶层工程设计，实现合理布局。近年来，多地开始大量投资数据中心，但由于这些数据中心大都各自为营，没有统一的发展战略规划，极易导致资源浪费[5]。云计算市场竞争激烈，云计算服务厂家为了保证市场份额，不断降低产品价格，数据中心规模化将成为未来建设发展的主流趋势。根据当地边缘计算的建设需要，有针对性地分类推动存量数据中心转型升级[6]。

根据行业需要，按需求开展数据中心建设。因地制宜地进行差异化建设布局，通过融合和利用已有的数据中心资源，尽快提升存量数据中心的使用率。面向本区域服务，根据电力供应、流量要求等实际情况合理构建新的数据中心，形成富有区域特点、服务于本地、规模合理的算力服务。对于一些云计算需求量较大的热点城市，需要综合考量数据算力与能源消耗之间的平衡点，既要保障城市的基础运算需要，还要实现绿色发展[7]。

2.2 建设绿色数据中心

建设数据中心时，应尽可能选择自然条件优越的区域。一般情况下，环境温度较低的西北部地区在自然条件上具有得天独厚的优势，可以有效助力数据中心节能减排。在我国节能减排的大背景下，数据中心需要使用更廉价、更清洁的电力能源。相较于东部地区，西北部地区的环境温度一般较低，可以使用自然冷源的时间也比较久，充分利用这些条件能够有效降低能耗。选择太阳能、风能、水能等清洁资源充足的区域建设数据中心，能够有效提升数据中心的绿电利用比例。加强对数据中心能源体系的提质增效，积极探寻基于余热再利用、热电联产等的供销型数据中心能源体系建设新途径，并建立基于更多能源互补的数据中心能源供应的新机制[8]。

随着现代网络通信的不断进步和数据应用业务的迅速发展，机房中设备布放密度逐渐提升，设备功耗和发热量也越来越大，节约能源变得尤为重要。合理的数据中心机房设计可以在很大程度上减少数据中心多方面能耗，在确保数据中心安全性的前提下，规划设计数据中心时需要全面考虑数据中心存在的节能空间。针对各类机房的特点，选择合适的制冷系统和供电系统，合理进行设备选型和能源输送路径规划，实现系统的最大化节能。通过研究应用低能效环保综合监测设备等，实现能效大幅提升，有效降低机房电源使用效率（Power Usage Effectiveness，PUE）[9]。

3.1 全国统筹规划数据中心

围绕大数据中心集约化理念构建一致的网络软硬件系统和基础平台，通过合理化布局，避免网络系统及平台的重复建设，为全国数据中心的统筹布局提供方向性指引，同时减少因此带来的应用体系繁杂、信息管理困难以及网络成本高昂等问题。利用数据中心将共享的数据资源和信息集中管理、集中保护，减少由不同机构独立维护产生的费用，以提升信息管理效能和数据资源使用率，从而降低成本，提高经济效益，实现全国各地数据中心之间的联合管理与优化布局[10]。

3.2 加强数据中心与网络建设协调布局

建设基于云、网、边互相融合的算力网络，以解决企业在云、网、边按需分配和灵活调整算力资源、存储资源以及网络资源架构的问题，同时开展互联网扁平化转型，促进大数据中心聚集区转型建设为网络骨干中心节点或网络交换中心。通过建立各个数据中心之间超高速、低延迟、高安全的直联网络，进而实现数据中心跨区域的调度与互访等功能。通过对客户环境、时延、安全性、容量等进行分析，在基站到中心网络各个节点之间的不同距离上适当配置边缘计算能力，建立多级协调的边缘云计算能力网络结构。

3.3 提升国产化，加强自主创新

在中国“新基建”背景下，发展建设规模化数据中心需要逐步增加国产化基础设备，进一步实现关键技术的自主可控。从芯片、服务器到数据库、应用操作系统均采用国内先进的软硬件技术，保障我国数据中心关键设备的安全性，实现信息资产的安全防护。目前，互联网巨头在数据中心新技术应用方面表现突出，技术创新给企业未来市场发展带来巨大的挑战和机遇。国内数据中心服务提供商要进一步提升品牌竞争力，不断探索新技术和新方案，推动数据中心基础设施中绿色节能技术的应用发展[11]。

3.4 推进云计算产业发展，探索建设国际化数据中心

随着云计算产业的发展和云数据服务的普及，应增加在此方面的建设投资。在国家开放的前沿区域尝试研究并建立国际大数据分析中心，探索最优路由、低延迟、低成本的服务，推进云计算产业的发展。通过不断丰富业务种类，探索建设国际化数据中心，提升国际服务水平，采用创新商业模式积极拓展国外市场[12]。

3.5 增加数据中心安全建设

回顾全球，每年因数据泄露造成巨大损失的事件层出不穷。在发展数据产业的同时，更要注重完善安全体系的建立。建立数据分级分类制度，制定数据管理规范标准，对数据安全管理责任落实到具体部门。加强数据中心配套基础设施及设备安全检测，提高数据中心系统及业务的稳定性可靠性。加强多方安全计算、数据脱敏等安全技术关键技术创新开发及应用推广。

3.6 增强产业人才队伍培养，提升关键技术发展

建立完善的人才培养体系，通过网络及电视媒体加强数字经济宣传，引导各大高校、职业院校增加相关专业人员培养力度。推进开发数字产业化相关培训课程及平台，向信息技术等数字重点产业推广线上线下培训，提高行业内部人员技术及素养。鼓励行业内部组织相关培训，开展数据中心建设需要的运维与管理人才培养，进一步保障数据中心建设队伍的人才供给。推进产业新技术研究，与国际接轨增加学习合作，实现云计算产业创新。

随着我国自主创新型技术的应用发展，可再生能源的利用率逐渐提高，数据中心的能效水平也将逐步提升。数据中心是算力的关键载体，影响着一个国家的数字科技实力。在“东数西算”策略的推动下，国内数据中心将迎来新一波的发展浪潮，相关企业需要把握好机遇，实现自身的可持续发展。

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