7月4日,工業(yè)和信息化部印發(fā)了《新型數(shù)據(jù)中心發(fā)展三年行動計劃(2021-2023年)》(以下簡稱《計劃》),計劃用3年時間,基本形成布局合理、技術(shù)先進(jìn)、綠色低碳、安全可靠的新型數(shù)據(jù)中心發(fā)展格局。
新存儲、新網(wǎng)絡(luò)、新計算、新能源作為新型數(shù)據(jù)中心的四大件,存儲承載數(shù)據(jù),網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù),計算處理數(shù)據(jù),能源低碳保障數(shù)據(jù)中心運行。筆者認(rèn)為,除了網(wǎng)絡(luò)快速發(fā)展、算力突飛猛進(jìn)這些顯性建設(shè),存儲將成為“新型數(shù)據(jù)中心”目標(biāo)得以實現(xiàn)的突破重點。
從新型數(shù)據(jù)中心IT架構(gòu)認(rèn)識存儲
存儲≠硬盤。數(shù)據(jù)中心的存儲承載的是千行百業(yè)的高價值數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)不能丟、訪問不能停、訪問不能等是數(shù)據(jù)中心存儲的關(guān)鍵特征。單個硬盤的容量、可靠性、性能不足以滿足高價值數(shù)據(jù)對存儲的訴求。
數(shù)據(jù)中心的存儲是軟硬件一體的專用設(shè)備,管理一堆不可靠、性能有限、容量小的硬盤,構(gòu)成高可靠、高性能、大容量的專業(yè)存儲系統(tǒng)。
信息化時代發(fā)展起來的IT系統(tǒng)是政府、企業(yè)高效穩(wěn)定運行的核心系統(tǒng),業(yè)界稱為穩(wěn)態(tài)應(yīng)用。數(shù)字化時代,移動互聯(lián)網(wǎng)、高性能計算、大數(shù)據(jù)、AI為千行百業(yè)注入了新的發(fā)展動力,敏捷、彈性、智能是其核心特征,業(yè)界稱為敏態(tài)應(yīng)用。數(shù)據(jù)中心進(jìn)入穩(wěn)態(tài)+敏態(tài)的雙模IT架構(gòu)時代。
穩(wěn)態(tài)應(yīng)用對存儲的訴求是7×24小時的高效運行。SSD(閃存盤)的可靠性是HDD(機(jī)械硬盤)的10倍,性能是HDD的100倍,因此全閃存存儲正在發(fā)展為穩(wěn)態(tài)應(yīng)用的存儲首選。
互聯(lián)網(wǎng)、高性能計算、大數(shù)據(jù)、AI等敏態(tài)應(yīng)用的核心是從海量數(shù)據(jù)中挖掘數(shù)據(jù)價值,對海量數(shù)據(jù)存儲的訴求是海量擴(kuò)展、高性能、一份數(shù)據(jù)同時支撐高性能計算、大數(shù)據(jù)、AI多樣化分析應(yīng)用(HPDA)。海量擴(kuò)展、高性能、多協(xié)議互通的分布式HPDA存儲成為敏態(tài)存儲的創(chuàng)新熱點。
由上可見,各種創(chuàng)新的存儲技術(shù)正在成為數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵動力,除了網(wǎng)絡(luò)快速發(fā)展、算力突飛猛進(jìn)等顯性建設(shè),存儲將成為“新型數(shù)據(jù)中心”目標(biāo)得以實現(xiàn)的突破重點。
首先,1:1同步建設(shè)存儲和算力,是算力提升賦能行動實施的關(guān)鍵
新型數(shù)據(jù)中心算力提升賦能行動的目標(biāo)是加速千行百業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵除了強(qiáng)大的算力,更重要的是海量的數(shù)據(jù)資產(chǎn)。全球領(lǐng)先國家都已經(jīng)制定了國家數(shù)據(jù)戰(zhàn)略,未來的大國競爭將是數(shù)據(jù)的競爭。
2020年統(tǒng)計報告顯示,發(fā)達(dá)國家美國在存儲、計算的匹配比例(算力:容量)為1:1,相比而言,中國在存儲、計算的比例僅為1:2,比例嚴(yán)重地失衡,說明我們的數(shù)據(jù)資源還不夠豐富。
隨著國家數(shù)據(jù)戰(zhàn)略的快速實施,可以預(yù)見中國千行百業(yè)數(shù)據(jù)資產(chǎn)將快速發(fā)展。因此新型數(shù)據(jù)中心在建設(shè)強(qiáng)大算力的同時,更需要同步建設(shè)承載海量數(shù)據(jù)的存儲,為國家數(shù)據(jù)戰(zhàn)略的實施奠定堅實基礎(chǔ)。以發(fā)達(dá)國家當(dāng)前的存算比例為參考,建議新型數(shù)據(jù)中心存儲、計算采用1:1比例。
第二,全閃存存儲促進(jìn)關(guān)鍵設(shè)備產(chǎn)業(yè)鏈穩(wěn)固增強(qiáng),帶動數(shù)據(jù)中心升級
工信部發(fā)布的新型數(shù)據(jù)中心重點任務(wù)之一是數(shù)據(jù)中心關(guān)鍵設(shè)備產(chǎn)業(yè)鏈穩(wěn)固增強(qiáng)。作為數(shù)據(jù)中心IT棧的基礎(chǔ),存儲是獨立自閉環(huán)的設(shè)備,采用標(biāo)準(zhǔn)的讀寫訪問協(xié)議,開放兼容數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)、計算層應(yīng)用,最容易實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈穩(wěn)固增強(qiáng)。
正如前面所述,SSD憑借高性能、高可靠的特性,已經(jīng)成為業(yè)界發(fā)展的趨勢。全面推進(jìn)SSD(硅介質(zhì))替代HDD(磁介質(zhì)),硅進(jìn)磁退,將幫助穩(wěn)固增強(qiáng)新型數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)鏈的同時,實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心存儲的全球領(lǐng)先優(yōu)勢。國內(nèi)已經(jīng)有存儲廠家實現(xiàn)了穩(wěn)固的全閃存存儲產(chǎn)業(yè)鏈。
IDC中國外置存儲市場報告數(shù)據(jù)顯示,2020年,全閃存存儲的中國市場占比達(dá)到18.9%,增速達(dá)到24.0%,高于全球市場的平均增長率17.5%;但相比于全球占比達(dá)到39.9%的市場情況來看,中國市場仍需加快全閃存存儲的應(yīng)用。
IDC全球預(yù)測認(rèn)為,2020到2024年全閃存存儲將以7.5%的年復(fù)合增長率增長,占2024年外置存儲市場的一半以上。因此,為了助力新型數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)鏈穩(wěn)固增強(qiáng),建議新型數(shù)據(jù)中心要求全閃存存儲占比50%。
第三,全閃存存儲、分布式HPDA存儲、存儲資源池,將大大促進(jìn)綠色低碳、碳中和目標(biāo)的實現(xiàn)
新型數(shù)據(jù)中心另一重點任務(wù)是綠色低碳發(fā)展,引導(dǎo)新型數(shù)據(jù)中心走高效、清潔、集約、循環(huán)的綠色發(fā)展道路。根據(jù)2019年《點亮綠色云端:中國數(shù)據(jù)中心能耗與可再生能源使用潛力研究》報告,2018年中國數(shù)據(jù)中心總用電量為1609億kWh,預(yù)計2024年將達(dá)3000億kWh,年均增長率10.6%。作為IT三大件(服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)、存儲)之一,預(yù)估數(shù)據(jù)存儲設(shè)備耗能為194億kWh,約占我國數(shù)據(jù)中心總能耗的12%。隨著新型數(shù)據(jù)中心的PUE降低,IT設(shè)備尤其是存儲設(shè)備的能耗占比將變得更為重要。
提升數(shù)據(jù)中心能源利用效率主要有兩個方向:一是降低數(shù)據(jù)中心PUE,PUE的降低代表了數(shù)據(jù)中心空調(diào)制冷等支撐設(shè)備的能耗占比降低。二是提升IT設(shè)備的能源利用效率,數(shù)據(jù)中心IT設(shè)備高效節(jié)能是數(shù)字經(jīng)濟(jì)長遠(yuǎn)可持續(xù)發(fā)展的重要保障。新型數(shù)據(jù)中心除了PUE,應(yīng)該考慮單位存儲容量能耗(W/TB)納入數(shù)據(jù)中心綜合能源評價標(biāo)準(zhǔn)。
SSD閃存盤不僅如前所述具備高性能、高可靠的特點,同樣具備綠色節(jié)能的巨大優(yōu)勢。最常用的高性能SAS(1.2TB)機(jī)械硬盤組成的存儲系統(tǒng)典型功耗約10.6W/TB。由于閃存盤去掉了機(jī)械機(jī)構(gòu),增加了存儲密度,能耗顯著低于機(jī)械硬盤。以常用的SSD(3.84TB)閃存盤為例,其組成的存儲系統(tǒng)典型功耗約5.3W/TB,可降低約50%能耗。因此,新型數(shù)據(jù)中心要求全閃存存儲占比50%,將不僅助力新型數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)鏈穩(wěn)固增強(qiáng),更將極大促進(jìn)新型數(shù)據(jù)中心的綠色低碳發(fā)展。
如前所述,全閃存存儲正在發(fā)展為穩(wěn)態(tài)應(yīng)用的存儲首選。而適用于敏態(tài)應(yīng)用的海量擴(kuò)展、高性能、多協(xié)議互通的分布式HPDA存儲,同樣是綠色低碳數(shù)據(jù)中心存儲建設(shè)的關(guān)鍵。因為HPDA存儲將原來HPC(高性能計算)、大數(shù)據(jù)、AI的多個重復(fù)數(shù)據(jù)孤島,整合為一套高密度存儲,大幅提升存儲利用率。
在數(shù)據(jù)中心整體架構(gòu)層面,傳統(tǒng)的建設(shè)模式是以應(yīng)用為中心的煙囪IT?,F(xiàn)在,資源池化的建設(shè)模式正在成為業(yè)界大勢。存儲資源池統(tǒng)一提供不同性能、可靠性等級的存儲資源,并實現(xiàn)數(shù)據(jù)在熱溫冷存儲之間的自動分級流動,從而最大程度在數(shù)據(jù)中心層面實現(xiàn)資源共享、綠色低碳。同時特別值得一提的是,隨著云轉(zhuǎn)型的深入,全球CIO們開始思考如何有效管理多種云平臺形成的云孤島。建設(shè)數(shù)據(jù)中心統(tǒng)一的多云管理平臺、多云共享的IT硬件資源池,成為CIO們共同的愿景。一池多云的IT架構(gòu),將大幅提升IT硬件利用率,幫助CIO降低數(shù)據(jù)中心成本的同時,也將極大促進(jìn)新型數(shù)據(jù)中心的綠色低碳發(fā)展。
最后,存儲安全認(rèn)證、災(zāi)備數(shù)據(jù)保護(hù)將為新型數(shù)據(jù)中心提供安全可靠保障
安全可靠保障是新型數(shù)據(jù)中心建設(shè)另一重點任務(wù),包括提升網(wǎng)絡(luò)安全保障能力、提升新型數(shù)據(jù)中心可靠性兩個方向。
經(jīng)過多年的發(fā)展,存儲圍繞“三不兩永遠(yuǎn)”(數(shù)據(jù)不泄露、數(shù)據(jù)不被篡改、數(shù)據(jù)不丟失、業(yè)務(wù)永遠(yuǎn)在線、訪問永遠(yuǎn)合規(guī)),已經(jīng)構(gòu)建了完善的網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)體系,國家也制定了針對存儲的網(wǎng)絡(luò)安全標(biāo)準(zhǔn)體系。
然而,針對分類存儲設(shè)備,我國還沒有形成強(qiáng)制的網(wǎng)絡(luò)安全等級認(rèn)證要求。實際數(shù)據(jù)中心存儲上線前,并沒有強(qiáng)制開展風(fēng)險評估、隱患排查。因此,制定各類存儲設(shè)備的強(qiáng)制網(wǎng)絡(luò)安全等級認(rèn)證要求,是3年內(nèi)達(dá)成提升新型數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)安全保障能力的關(guān)鍵舉措。
提升新型數(shù)據(jù)中心可靠性,增強(qiáng)新型數(shù)據(jù)中心防火、防雷、防洪、抗震等保護(hù)能力,關(guān)鍵是數(shù)據(jù)中心災(zāi)備能力的建設(shè)。一方面是兩地三中心、多活數(shù)據(jù)中心災(zāi)備技術(shù)的研究,另一方面更關(guān)鍵的是災(zāi)備數(shù)據(jù)中心的建設(shè)。
2019年,《信息安全技術(shù)網(wǎng)絡(luò)安全等級保護(hù)基礎(chǔ)要求》GB/T 22239-2019,針對應(yīng)用和數(shù)據(jù)安全規(guī)范了基礎(chǔ)設(shè)施災(zāi)備保護(hù)技術(shù)和管理要求。然而,我們還沒有形成針對各行業(yè)的細(xì)分信息系統(tǒng)災(zāi)備建設(shè)要求,導(dǎo)致影響數(shù)據(jù)中心實際災(zāi)備建設(shè)嚴(yán)重不足。美國數(shù)據(jù)保護(hù)在存儲投資中占比達(dá)到34%,而中國只有8%。因此,制定關(guān)鍵行業(yè)各類關(guān)鍵應(yīng)用的強(qiáng)制災(zāi)備等級認(rèn)證要求,是3年內(nèi)達(dá)成提升新型數(shù)據(jù)中心可靠性的關(guān)鍵舉措。
以數(shù)據(jù)為中心,構(gòu)建新型數(shù)據(jù)中心“新存儲”
新存儲、新網(wǎng)絡(luò)、新計算、新能源是新型數(shù)據(jù)中心的靈魂?!缎滦蛿?shù)據(jù)中心發(fā)展三年行動計劃(2021-2023年)》的三大重點任務(wù)(產(chǎn)業(yè)鏈穩(wěn)固增強(qiáng)、綠色低碳發(fā)展、安全可靠保障),將全面推進(jìn)新型數(shù)據(jù)中心新存儲的發(fā)展。
全閃存存儲、分布式HPDA存儲、存儲資源池、存儲安全認(rèn)證、災(zāi)備數(shù)據(jù)保護(hù),將構(gòu)建“5新”存儲,奠定新型數(shù)據(jù)中心綠色節(jié)能、安全可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施。同時建議:
新型數(shù)據(jù)中心存儲、計算匹配比例(算力:容量)為1:1;
新型數(shù)據(jù)中心全閃存存儲占比50%;
單位存儲容量能耗(W/TB)納入數(shù)據(jù)中心綜合能源評價標(biāo)準(zhǔn);
制定各類存儲設(shè)備的強(qiáng)制網(wǎng)絡(luò)安全等級認(rèn)證要求;
制定關(guān)鍵行業(yè)各類關(guān)鍵應(yīng)用的強(qiáng)制災(zāi)備等級認(rèn)證要求。