“新基建”數據中心助力“新冠”戰役
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有了很大程度的提高，人們的生活方式、工作習慣早已發生了巨大的變化，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，“要鼓勵運用大數據、人工智能、云計算等數字技術，在疫情監測分析、病毒溯源、防控救治、資源調配等方面更好發揮支撐作用”。無疑，信息技術在這場“戰疫”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務承載，還需要從扎實的數據中心能力說起。 二、發揮的作用 我國的數據中心建設一直處于蓬勃發展的狀態。在規模方面，截至2018年年底，在用數據中心機架總規模達到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展，對數據中心的技術提出了更高的要求，數據中心逐漸突破了主機托管維護等傳統業務的桎梏，更加注重數據的存儲、算力的虛擬化、運維管理的自動化等發展方向。 新型的數據中心基本采用高性能的基礎服務架構，可以實現資源池化，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據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停或者縮短了營業時間，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。“無接觸服務”可分為“無接觸下單”和“無接觸配送”兩個環節，“無接觸下單”主要通過電商平臺、外賣平臺、用戶組建群聊、開發小程序等方式來實現，“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。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、開發票等功能，實現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、邊緣數據中心等技術的不斷提升，“無接觸服務”可以實現更加靠近用戶，更加靈活自主可控；同時，隨著人工智能、大數據分析等技術不斷成熟，也將催生“無人零售”、“無接觸批發”、“智慧商店”等新銷售的形態。“無接觸服務”大大增加了線上數據的流量，而這背后恰恰是依賴數據中心的海量計算能力實現對這些數據交互的底層支持。 （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，遠程會議及協同辦公需求暴增，“云視頻”開始走紅。據公開信息，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 “國家中小學網絡云平臺”正式開通，在一天半的時間內實現了云平臺網頁瀏覽2300萬次數，訪問人數1500萬人次。平臺受到如此大的訪問量沖擊而保持穩定性，背后依靠的是百度、阿里巴巴、中國電信、中國移動、中國聯通、網宿科技、華為等企業數據中心的全面技術支撐。為保障平臺穩定運行，各企業協調了7000臺云主機，提供90T帶寬，可供5000萬學生同時在線使用平臺。 釘釘作為經典的辦公產品的同時，在疫情期間也被廣大師生作為網絡課堂來使用，需求急速增大。阿里云在宣布河源數據中心正式對外提供服務的幾天內，支持釘釘連續擴容10萬臺云服務器，幫助釘釘成功抵抗了巨大的流量沖擊。河源數據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，河源數據中心大規模應用飛天操作系統、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，而支撐云計算穩定運行的堅實基礎正是數據中心，有了數據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，實現了在疫情條件下社會利益的最大化。 （3）遠程醫療 疫情期間，在線醫療服務平臺組織全國各地的醫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院壓力的同時，加速推動了遠程醫療的應用進程，這背后少不了云平臺和數據中心的鼎力支持。 春雨醫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，保障義診服務的順暢進行。疫情期間，借助平臺，春雨醫生累計調動上萬名醫生參與在線義診，服務用戶超過百萬人次。同時，在線醫療服務平臺紛紛推出實時動態監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定性以及數據的實時性。 未來，先進技術將加速推動遠程醫療、智慧醫療的發展。5G、物聯網將負責收集的醫療數據傳輸到云，云負責數據計算和大數據分析，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據中心作為基礎支持，從而發揮作用。 三、面臨的挑戰 （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”。雖然云計算已經成為很多業務的部署模式，但是短期集中數據流量的沖擊仍然給數據中心計算能力帶來了嚴峻的挑戰。 疫情期間最熱的商品就是“口罩”，所以發生了很多電商平臺因為口罩上架訪問流量過大而發生宕機的情況。1月31日上午，網易嚴選APP就在口罩上架的瞬間直接宕機，網易嚴選隨后也發公告表示“由于瞬時流量激增，導致預設服務器承載壓力過大，系統出現宕機”。 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，同時在線玩家過多也使得手游軟件系統出現宕機情況。2月11日晚間，《王者榮耀》就出現了登錄時顯示“服務器未響應”的情況。面對突然爆炸式增長的數據量，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，對海量數據難以做到高效實時的計算和反饋 。 （2）網絡傳輸 數據量的爆炸式增長也使得網絡帶寬負載量急劇增加，這就會帶來較長的網絡時延的挑戰。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眾多，經常出現畫音不同時、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據中心內部，也來自數據中心間（DCI）流量、骨干網流量。面對各類突發流量，需要有新的技術來避免關鍵應用數據報文的丟棄。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等一系列網絡無損的解決方案被提出來。更進一步，DCI的網絡無損也需要加快研究，通過加強網絡的大帶寬低時延和無丟包的設計建設來加持云計算數據中心更強的計算服務能力。 4. 發展思路 數據中心未來將如何應對突發的流量？未來的發展思路就是高密度部署的大型云數據中心與模塊化部署的邊緣數據中心相結合來攻克難關。 一方面，面對海量數據的增長，云數據中心采用高密度部署，規模將越來越大。云計算通過對軟硬件資源的虛擬化，實現資源的按需分配，讓用戶通過網絡隨時隨需地獲取計算資源。面對數據量和計算量的爆發式增長，云計算對軟硬件資源的虛擬化使得數據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。通過云數據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，為了應對網絡傳輸性能的挑戰、降低時延，將會部署大量的邊緣數據中心，模塊化部署將會加快邊緣數據中心上線。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生的操作準確度和實時性，2019年6月北京積水潭醫院的全球首例多中心5G遠程手術中端到端的時延僅為20ms。傳統的“云數據中心-端”架構對于實現如此低的時延具有局限性，所以更靠近用戶的邊緣數據中心應運而生。未來隨著5G的加速，對邊緣數據中心需求旺盛，規模小且快速上線將會成為邊緣數據中心的特點。模塊化部署將會是邊緣數據中心快速上線的法寶，建設周期可以縮短到數月、甚至數周。 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、遠程醫療等信息化新興產業的推進加了一針催化劑，逐漸培養了用戶適應遠程、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作性和連續性，對工作、學習和生活都帶來了便利。相信疫情過后，特別是在中央將數據中心列為新基建之一后，數據中心及其相關應用產業會迎來更大的發展機遇。通過云數據中心和邊緣數據中心的協同，形成端到端的解決方案，數據中心作為新基建將會發揮更加重要作用，支持好各類信息化新興產業的蓬勃發展！ 原文發表于《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據研究所數據中心研究部工程師。主要從事互聯網數據中心和邊緣數據中心相關的政府支撐、產業咨詢、技術研究和標準制定等工作。 聯系方式：wumeixi@caict.ac.cn 郭亮，中國信息通信研究院云計算與大數據研究所數據中心研究部副主任，高級工程師。工業互聯網產業聯盟工業數據中心特設組聯執主席，開放數據中心委員會（ODCC）新技術與測試工作組組長。長期從事數據中心相關的政府支撐、技術研究和標準制定工作。 聯系方式：guoliang1@caict.ac.cn
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