“新基建”數(shù)據(jù)中心助力“新冠”戰(zhàn)役

一、序言

這場突如其來的疫情給全球帶來了很大的影響，特別是百貨、餐飲等人流密集型服務行業(yè)首當其沖。但萬幸的是，與17年前的“非典”時期相比，我國的信息化水平已經(jīng)有了很大程度的提高，人們的生活方式、工作習慣早已發(fā)生了巨大的變化，全社會都在通過信息化來努力降低疫情帶來的損失。習總書記也明確提出，“要鼓勵運用大數(shù)據(jù)、人工智能、云計算等數(shù)字技術，在疫情監(jiān)測分析、病毒溯源、防控救治、資源調配等方面更好發(fā)揮支撐作用”。無疑，信息技術在這場“戰(zhàn)疫”中為人們生活和工作起到了很好的支撐作用，而落到實實在在的業(yè)務承載，還需要從扎實的數(shù)據(jù)中心能力說起。

二、發(fā)揮的作用

我國的數(shù)據(jù)中心建設一直處于蓬勃發(fā)展的狀態(tài)。在規(guī)模方面，截至2018年年底，在用數(shù)據(jù)中心機架總規(guī)模達到220多萬架，與2017年年底相比，增長近40%。在技術方面，隨著云計算等技術的迅速發(fā)展，對數(shù)據(jù)中心的技術提出了更高的要求，數(shù)據(jù)中心逐漸突破了主機托管維護等傳統(tǒng)業(yè)務的桎梏，更加注重數(shù)據(jù)的存儲、算力的虛擬化、運維管理的自動化等發(fā)展方向。

新型的數(shù)據(jù)中心基本采用高性能的基礎服務架構，可以實現(xiàn)資源池化，按需提供彈性服務。在疫情期間，越來越多的科技企業(yè)采用虛擬化等技術大力布局建設云平臺提供新型應用和服務，使得作為底層支撐的數(shù)據(jù)中心成為人們信息化生活的中流砥柱。

（1）無接觸服務

在疫情背景下，不少商店、餐館甚至是菜市場都暫?；蛘呖s短了營業(yè)時間，而“無接觸服務”在此期間緩解了人們的生活困境，用戶在下單時通過和送貨員約定，將商品放到指定位置，減少面對面接觸的風險?！盁o接觸服務”可分為“無接觸下單”和“無接觸配送”兩個環(huán)節(jié)，“無接觸下單”主要通過電商平臺、外賣平臺、用戶組建群聊、開發(fā)小程序等方式來實現(xiàn)，“無接觸配送”則主要通過外賣平臺、同城閃送平臺、門店無接觸自提、快遞柜等方式實現(xiàn)。除了購買物品，“無接觸服務”其實有著更廣泛的應用。為應對疫情，中國石化在全國范圍內推出“無接觸加油”，車主只需在專用APP上通過手機輸入自己的車牌和信息，系統(tǒng)會自動匹配距離最近的加油站，站內就會有加油員等待車輛到來，為車輛提供加油服務。整個過程車主都無需下車，全部在線上完成下單消費、開發(fā)票等功能，實現(xiàn)了全流程的線上操作。

“無接觸服務”打造了一種全新的服務場景，豐富了客戶多元化的消費習慣，方便了人們的生活。未來，隨著5G、邊緣數(shù)據(jù)中心等技術的不斷提升，“無接觸服務”可以實現(xiàn)更加靠近用戶，更加靈活自主可控；同時，隨著人工智能、大數(shù)據(jù)分析等技術不斷成熟，也將催生“無人零售”、“無接觸批發(fā)”、“智慧商店”等新銷售的形態(tài)?！盁o接觸服務”大大增加了線上數(shù)據(jù)的流量，而這背后恰恰是依賴數(shù)據(jù)中心的海量計算能力實現(xiàn)對這些數(shù)據(jù)交互的底層支持。

（2）在線工作學習

疫情期間，近兩億人開啟了在家辦公的模式，遠程會議及協(xié)同辦公需求暴增，“云視頻”開始走紅。據(jù)公開信息，騰訊會議從1月29日到2月6日，每天平均擴容云主機接近1.5萬臺，8天之內共擴容了超過10萬臺云主機。這期間投入了超過百萬核的計算資源，而這些資源全部由騰訊自研服務器提供支持。

受疫情影響，全國中小學開始了“停課不停學”模式。2月17日，教育部 “國家中小學網(wǎng)絡云平臺”正式開通，在一天半的時間內實現(xiàn)了云平臺網(wǎng)頁瀏覽2300萬次數(shù)，訪問人數(shù)1500萬人次。平臺受到如此大的訪問量沖擊而保持穩(wěn)定性，背后依靠的是百度、阿里巴巴、中國電信、中國移動、中國聯(lián)通、網(wǎng)宿科技、華為等企業(yè)數(shù)據(jù)中心的全面技術支撐。為保障平臺穩(wěn)定運行，各企業(yè)協(xié)調了7000臺云主機，提供90T帶寬，可供5000萬學生同時在線使用平臺。

釘釘作為經(jīng)典的辦公產(chǎn)品的同時，在疫情期間也被廣大師生作為網(wǎng)絡課堂來使用，需求急速增大。阿里云在宣布河源數(shù)據(jù)中心正式對外提供服務的幾天內，支持釘釘連續(xù)擴容10萬臺云服務器，幫助釘釘成功抵抗了巨大的流量沖擊。河源數(shù)據(jù)中心采用萬綠湖湖水制冷，年均PUE小于1.3，可容納超過30萬臺服務器，河源數(shù)據(jù)中心大規(guī)模應用飛天操作系統(tǒng)、第三代神龍架構、盤古存儲等自研云計算技術，可應對海量擴容需求。

可見，面對突如其來的海量工作學習的需求，各大辦公平臺、視頻直播平臺、APP背后的云計算性能受到了嚴峻的考驗，而支撐云計算穩(wěn)定運行的堅實基礎正是數(shù)據(jù)中心，有了數(shù)據(jù)中心在底層的有力支撐，使得人們的工作學習受到疫情影響的損害降到了最低，實現(xiàn)了在疫情條件下社會利益的最大化。

（3）遠程醫(yī)療

疫情期間，在線醫(yī)療服務平臺組織全國各地的醫(yī)生和專家開展在線問診、在線會診、心理咨詢等遠程服務，在大大減輕了實體醫(yī)院壓力的同時，加速推動了遠程醫(yī)療的應用進程，這背后少不了云平臺和數(shù)據(jù)中心的鼎力支持。

春雨醫(yī)生借助云平臺滿足了高計算資源需求以及在線流量實時并發(fā)，保障義診服務的順暢進行。疫情期間，借助平臺，春雨醫(yī)生累計調動上萬名醫(yī)生參與在線義診，服務用戶超過百萬人次。同時，在線醫(yī)療服務平臺紛紛推出實時動態(tài)監(jiān)控平臺幫助用戶了解全國各地疫情的實時情況。疫情期間，丁香園推出了“疫情實時動態(tài)平臺”，依托云計算平臺提供的服務方案，保障海量用戶訪問的穩(wěn)定性以及數(shù)據(jù)的實時性。

未來，先進技術將加速推動遠程醫(yī)療、智慧醫(yī)療的發(fā)展。5G、物聯(lián)網(wǎng)將負責收集的醫(yī)療數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆?，云負責?shù)據(jù)計算和大數(shù)據(jù)分析，人工智能負責AI診斷和治療等。而這些先進技術都將依靠數(shù)據(jù)中心作為基礎支持，從而發(fā)揮作用。

三、面臨的挑戰(zhàn)

（1）計算能力

然而，人們在享受信息化給我們帶來便利生活的同時，仍然不可避免遇到“阻塞”。雖然云計算已經(jīng)成為很多業(yè)務的部署模式，但是短期集中數(shù)據(jù)流量的沖擊仍然給數(shù)據(jù)中心計算能力帶來了嚴峻的挑戰(zhàn)。

疫情期間最熱的商品就是“口罩”，所以發(fā)生了很多電商平臺因為口罩上架訪問流量過大而發(fā)生宕機的情況。1月31日上午，網(wǎng)易嚴選APP就在口罩上架的瞬間直接宕機，網(wǎng)易嚴選隨后也發(fā)公告表示“由于瞬時流量激增，導致預設服務器承載壓力過大，系統(tǒng)出現(xiàn)宕機”。

疫情居家期間，手游也成為大部分人消遣時間的選擇，各大服務器均處于“爆滿”狀態(tài)，同時在線玩家過多也使得手游軟件系統(tǒng)出現(xiàn)宕機情況。2月11日晚間，《王者榮耀》就出現(xiàn)了登錄時顯示“服務器未響應”的情況。面對突然爆炸式增長的數(shù)據(jù)量，如果不提前準備充裕的資源進行彈性擴容，顯然會力不從心，對海量數(shù)據(jù)難以做到高效實時的計算和反饋 。

（2）網(wǎng)絡傳輸

數(shù)據(jù)量的爆炸式增長也使得網(wǎng)絡帶寬負載量急劇增加，這就會帶來較長的網(wǎng)絡時延的挑戰(zhàn)。疫情居家期間，特別是在晚上，各大直播平臺、視頻APP、手機游戲等同時在線人數(shù)眾多，經(jīng)常出現(xiàn)畫音不同時、卡頓等情況，這對用戶來說是不佳的使用體驗。

當然，造成這種問題的根源不僅在于數(shù)據(jù)中心內部，也來自數(shù)據(jù)中心間（DCI）流量、骨干網(wǎng)流量。面對各類突發(fā)流量，需要有新的技術來避免關鍵應用數(shù)據(jù)報文的丟棄。IEEE、IETF、CCSA、ODCC等國際國內標準組織都在進行相關的標準制定工作，包括PFC、ECN等一系列網(wǎng)絡無損的解決方案被提出來。更進一步，DCI的網(wǎng)絡無損也需要加快研究，通過加強網(wǎng)絡的大帶寬低時延和無丟包的設計建設來加持云計算數(shù)據(jù)中心更強的計算服務能力。

4. 發(fā)展思路

數(shù)據(jù)中心未來將如何應對突發(fā)的流量？未來的發(fā)展思路就是高密度部署的大型云數(shù)據(jù)中心與模塊化部署的邊緣數(shù)據(jù)中心相結合來攻克難關。

一方面，面對海量數(shù)據(jù)的增長，云數(shù)據(jù)中心采用高密度部署，規(guī)模將越來越大。云計算通過對軟硬件資源的虛擬化，實現(xiàn)資源的按需分配，讓用戶通過網(wǎng)絡隨時隨需地獲取計算資源。面對數(shù)據(jù)量和計算量的爆發(fā)式增長，云計算對軟硬件資源的虛擬化使得數(shù)據(jù)中心單機架中的服務器的功率密度大大增加，一個服務器機架的功率可達到十幾甚至幾十千瓦。通過云數(shù)據(jù)中心這樣的高密度部署，使得云計算有充裕的資源進行彈性擴容，從而解決計算能力不足的問題。

另一方面，為了應對網(wǎng)絡傳輸性能的挑戰(zhàn)、降低時延，將會部署大量的邊緣數(shù)據(jù)中心，模塊化部署將會加快邊緣數(shù)據(jù)中心上線。5G時代各類應用場景對時延的要求越來越高，例如遠程手術，就需要極低的時延來確保手術醫(yī)生的操作準確度和實時性，2019年6月北京積水潭醫(yī)院的全球首例多中心5G遠程手術中端到端的時延僅為20ms。傳統(tǒng)的“云數(shù)據(jù)中心-端”架構對于實現(xiàn)如此低的時延具有局限性，所以更靠近用戶的邊緣數(shù)據(jù)中心應運而生。未來隨著5G的加速，對邊緣數(shù)據(jù)中心需求旺盛，規(guī)模小且快速上線將會成為邊緣數(shù)據(jù)中心的特點。模塊化部署將會是邊緣數(shù)據(jù)中心快速上線的法寶，建設周期可以縮短到數(shù)月、甚至數(shù)周。

五、結束語

此次疫情無疑為無接觸服務、云視頻、遠程辦公學習、遠程醫(yī)療等信息化新興產(chǎn)業(yè)的推進加了一針催化劑，逐漸培養(yǎng)了用戶適應遠程、無接觸服務的習慣，通過無接觸的方式提升了用戶之間的協(xié)作性和連續(xù)性，對工作、學習和生活都帶來了便利。相信疫情過后，特別是在中央將數(shù)據(jù)中心列為新基建之一后，數(shù)據(jù)中心及其相關應用產(chǎn)業(yè)會迎來更大的發(fā)展機遇。通過云數(shù)據(jù)中心和邊緣數(shù)據(jù)中心的協(xié)同，形成端到端的解決方案，數(shù)據(jù)中心作為新基建將會發(fā)揮更加重要作用，支持好各類信息化新興產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展！

原文發(fā)表于《通信世界》2020年第7期

作者簡介

吳美希，中國信息通信研究院云計算與大數(shù)據(jù)研究所數(shù)據(jù)中心研究部工程師。主要從事互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心和邊緣數(shù)據(jù)中心相關的政府支撐、產(chǎn)業(yè)咨詢、技術研究和標準制定等工作。

聯(lián)系方式：wumeixi@caict.ac.cn

郭亮，中國信息通信研究院云計算與大數(shù)據(jù)研究所數(shù)據(jù)中心研究部副主任，高級工程師。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟工業(yè)數(shù)據(jù)中心特設組聯(lián)執(zhí)主席，開放數(shù)據(jù)中心委員會（ODCC）新技術與測試工作組組長。長期從事數(shù)據(jù)中心相關的政府支撐、技術研究和標準制定工作。

聯(lián)系方式：guoliang1@caict.ac.cn