摘要：面向綠色節(jié)能、“雙碳”等政策要求，本文結(jié)合數(shù)據(jù)中心機(jī)房基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的技術(shù)架構(gòu)演進(jìn)趨勢，細(xì)化分析了金融業(yè)構(gòu)建綠色高可用數(shù)據(jù)中心的關(guān)鍵要素及最佳實踐，并建設(shè)性提議金融機(jī)構(gòu)著力打造高效安全、綠色節(jié)能、彈性擴(kuò)縮、智能便捷的多層級數(shù)據(jù)中心。

近年來，隨著金融科技的快速發(fā)展，金融數(shù)據(jù)中心作為金融科技的基礎(chǔ)支撐和數(shù)字基座，呈現(xiàn)出新一輪的擴(kuò)建發(fā)展態(tài)勢。同時，在“雙碳”、數(shù)字化轉(zhuǎn)型、科技自立自強(qiáng)等政策背景下，數(shù)據(jù)中心建設(shè)需滿足許多新的要求，加速推動金融數(shù)據(jù)中心向著更安全、更綠色、更節(jié)能、更高效、更智能、更適應(yīng)業(yè)務(wù)發(fā)展的新一代架構(gòu)全面發(fā)展。針對這一進(jìn)程，筆者結(jié)合政策要求及行業(yè)實踐，將其關(guān)鍵要素歸納為統(tǒng)籌規(guī)劃、容災(zāi)安全、綠色節(jié)能、智能智慧、彈性快適等五大維度，深入分析了打造新一代數(shù)據(jù)中心的核心要求。

一、統(tǒng)籌規(guī)劃

統(tǒng)籌規(guī)劃主要指根據(jù)數(shù)據(jù)中心發(fā)展規(guī)劃及行業(yè)發(fā)展優(yōu)化規(guī)劃，綜合考慮利用各地差異化資源優(yōu)化數(shù)據(jù)中心功能，整體上形成安全可靠、綠色節(jié)能、敏捷高效的金融信息基礎(chǔ)設(shè)施格局?；谏鲜鲆螅鹑跀?shù)據(jù)中心制定的統(tǒng)籌規(guī)劃應(yīng)充分結(jié)合發(fā)展現(xiàn)狀，適應(yīng)技術(shù)架構(gòu)演進(jìn)，保障信息系統(tǒng)平穩(wěn)高效運行；服務(wù)企業(yè)愿景，支撐業(yè)務(wù)發(fā)展；響應(yīng)國家有關(guān)戰(zhàn)略決策，利用各地差異化資源優(yōu)化布局。

根據(jù)筆者調(diào)研結(jié)果，在金融領(lǐng)域，當(dāng)前國有大行的總行級數(shù)據(jù)中心普遍以一線城市“兩地三中心”架構(gòu)為主，有部分銀行還進(jìn)一步在綠能豐富、氣候適宜的地區(qū)規(guī)劃新建了超大型數(shù)據(jù)中心，并重點部署了大數(shù)據(jù)、近實時數(shù)據(jù)、冷數(shù)據(jù)等應(yīng)用。與此同時，各家銀行還紛紛在轄內(nèi)推動分行扁平化管理，將分行應(yīng)用上收至數(shù)據(jù)中心，從而整體呈現(xiàn)出多地多中心、靈活彈性的發(fā)展態(tài)勢。

相較而言，各家運營商如電信、移動、聯(lián)通等均建立了較為相似的四層數(shù)據(jù)中心布局架構(gòu)：一是在低成本、綠能豐富地區(qū)建設(shè)超大型數(shù)據(jù)中心，主要部署冷數(shù)據(jù)備份等應(yīng)用；二是圍繞經(jīng)濟(jì)熱點地區(qū)建設(shè)集團(tuán)級數(shù)據(jù)中心，支撐全國性應(yīng)用；三是各省級分公司建設(shè)滿足自身需求的省級數(shù)據(jù)中心，為省內(nèi)應(yīng)用提供托管支撐，并為全國性應(yīng)用提供鏡像、內(nèi)容分發(fā)等補(bǔ)充；四是按業(yè)務(wù)發(fā)展部署相當(dāng)數(shù)量的邊緣計算節(jié)點。

此外，各大云服務(wù)商大多選擇將基礎(chǔ)設(shè)施劃分為四個層級：一是中心區(qū)域，圍繞一線城市核心區(qū)域，以大體量服務(wù)器集群支撐云計算需求；二是本地區(qū)域，圍繞數(shù)字經(jīng)濟(jì)活躍及高潛力地區(qū)打造中型集群，支撐本地公有云計算需求；三是邊緣與節(jié)點，覆蓋全球主要熱點區(qū)域，靠近客戶側(cè)打造去中心化的小型云計算平臺能力;四是現(xiàn)場計算節(jié)點，主要在用戶機(jī)房或業(yè)務(wù)現(xiàn)場提供算力支撐。

綜合上述情況，筆者建議金融數(shù)據(jù)中心在統(tǒng)籌規(guī)劃層面可重點考量多層級、多地多中心、靈活彈性等要素開展數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施布局，以全面支撐數(shù)字化轉(zhuǎn)型邁入深化階段，更好服務(wù)社會經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展。

二、容災(zāi)安全

容災(zāi)安全作為金融數(shù)據(jù)中心的運營底線，要求構(gòu)建橫向到邊、縱向到底的全方位安全防御體系。其中，縱向主要指加速推進(jìn)IT軟硬件自主創(chuàng)新，解決供應(yīng)鏈本身的安全問題；橫向則是指按照系統(tǒng)、機(jī)房、城市等容災(zāi)目標(biāo)，積極采用多活冗余技術(shù)構(gòu)建高可靠、多層級容災(zāi)體系，滿足日常生產(chǎn)、同城災(zāi)備、異地容災(zāi)、極端條件能力保全等需求，從物理層面形成高可用數(shù)據(jù)中心格局。

對于數(shù)據(jù)中心物理建設(shè)而言，容災(zāi)安全主要可分為兩個層面：一是建設(shè)安全高可用的機(jī)房基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)，力求在物理環(huán)境層面避免災(zāi)難發(fā)生;二是建設(shè)多地多活的數(shù)據(jù)中心，并確保每一個數(shù)據(jù)中心均具備承接生產(chǎn)系統(tǒng)運行的能力，賦能容災(zāi)能力。此外，建設(shè)安全高可用的機(jī)房基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)賦能容災(zāi)，還包括建設(shè)冗余容錯的機(jī)房基礎(chǔ)設(shè)施動力空調(diào)環(huán)境系統(tǒng)。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《數(shù)據(jù)中心設(shè)計規(guī)范》(以下簡稱《規(guī)范》)中的要求，數(shù)據(jù)中心被分為A、B、C三個建設(shè)等級，并明確了每個建設(shè)等級的機(jī)電架構(gòu)方案。當(dāng)前，金融數(shù)據(jù)中心普遍按照最高要求的A級進(jìn)行建造，基本能滿足基礎(chǔ)設(shè)施容錯的所有要求。

然而，在金融科技快速發(fā)展的當(dāng)下，機(jī)房基礎(chǔ)設(shè)施的技術(shù)及產(chǎn)品不斷迭代升級，部分后續(xù)技術(shù)架構(gòu)并未在《規(guī)范》中明確。對此，國外UPTIME的TIER等級分級是一個很好的補(bǔ)充。TIER分級不規(guī)定具體的技術(shù)架構(gòu)，僅從數(shù)理邏輯上將容量冗余與路由容錯分為四個等級，如最高的TIERIV等級即能夠完全滿足“容錯”能力要求。盡管TIER分級相對比較抽象，但憑借開放與兼容等特性，更容易適配創(chuàng)新技術(shù)架構(gòu)。目前，金融機(jī)構(gòu)總行級數(shù)據(jù)中心的建設(shè)方案均采用了《規(guī)范》明確的A級機(jī)房標(biāo)準(zhǔn)，并參照了UPTIME的TIERIV等級進(jìn)行補(bǔ)充。

三、綠色節(jié)能

結(jié)合數(shù)據(jù)中心運營實際，其對綠色節(jié)能大致有兩方面要求：一是“少用能”，即盡可能采用新技術(shù)、新工藝實現(xiàn)更高的能效;二是“用綠能”，即采用綠色可再生能源以及引入能源再生利用系統(tǒng)等綜合降低碳排放。

1.關(guān)于“少用能”

近年來，以更少的“用能”支撐數(shù)據(jù)中心安全穩(wěn)定運行已成為行業(yè)共識。在實際運營中，數(shù)據(jù)中心制冷系統(tǒng)是除IT設(shè)備本身能耗之外最大的能耗源頭，因此降低制冷系統(tǒng)能耗，成為實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心節(jié)能的重要方向之一，包括充分利用室外自然冷源，減少機(jī)械制冷；采用更高效的制冷設(shè)備，降低設(shè)備能耗；采用液冷或就近制冷，實現(xiàn)制冷的集約高效化；采用更高的機(jī)房送風(fēng)溫度，提升機(jī)組效率，以及延長自然冷卻利用時間等，這些均是目前降低數(shù)據(jù)中心制冷系統(tǒng)能耗的主要方式。

此外，供電系統(tǒng)的能耗僅次于IT系統(tǒng)與制冷系統(tǒng)，降低供電系統(tǒng)能耗，同樣是實現(xiàn)節(jié)能的重要環(huán)節(jié)，包括采用能效更優(yōu)的供電架構(gòu)；采用更高效的供電設(shè)備；末端配電彈性化；采用新型儲能介質(zhì)；提高可再生能源利用率等，是當(dāng)前數(shù)據(jù)中心提升供電系統(tǒng)效能的主要方式。除電力保障外，節(jié)約水資源同樣是節(jié)能領(lǐng)域的重要內(nèi)容，例如典型的數(shù)據(jù)中心用水主要為制冷系統(tǒng)的耗水，對此，在水系統(tǒng)冷卻塔環(huán)節(jié)，可采用高效節(jié)水冷卻塔或根據(jù)項目實際情況選用閉式冷卻塔，大幅降低用水量；在機(jī)房加濕用水環(huán)節(jié)，可通過合理設(shè)定空調(diào)運行工況，大幅降低加濕需求量，進(jìn)而降低最終用水量。

2.關(guān)于“用綠能”

金融數(shù)據(jù)中心雖然在能效提升方面取得了良好成效，但在動輒10萬臺服務(wù)器的未來超大算力規(guī)模需求下，應(yīng)用綠色可再生能源、優(yōu)化調(diào)整用能結(jié)構(gòu)依然是數(shù)據(jù)中心實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要環(huán)節(jié)。新建或改造數(shù)據(jù)中心可嘗試按照自身場地環(huán)境自建分布式光伏系統(tǒng)，向?qū)崿F(xiàn)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整邁出關(guān)鍵一步。在現(xiàn)實場景中，受自然條件限制，自建光伏電站可提供的綠電通常比較有限，難以滿足數(shù)據(jù)中心龐大的電能需求，因此還需進(jìn)一步調(diào)整外部供電的綠電比例，例如可按照數(shù)據(jù)中心所在當(dāng)?shù)氐哪茉礂l件及政府用能政策，采用綠電專線供電，或通過綠電交易購買、認(rèn)購綠證、積極參與綠色能源產(chǎn)業(yè)投資等方式，逐步提升外部供電的綠色比例，進(jìn)而調(diào)整總體用能結(jié)構(gòu)，降低碳排放水平。

此外，余熱回收及雨水回收也是數(shù)據(jù)中心踐行能源梯級利用、資源循環(huán)利用的重要內(nèi)容。例如，數(shù)據(jù)中心在大量耗電的同時也會產(chǎn)生低品位熱量，可考慮將此余熱進(jìn)行二次利用，如為辦公場所及周邊提供冬季熱源，進(jìn)而實現(xiàn)能源的梯級利用；或?qū)⒂晁厥仗幚砗笥糜诰G化澆灌，在節(jié)約水資源的同時實現(xiàn)資源循環(huán)利用，促使數(shù)據(jù)中心變得更為“綠色”。

四、智能智慧

隨著金融數(shù)據(jù)中心規(guī)模的不斷擴(kuò)大，基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)架構(gòu)日漸復(fù)雜，傳統(tǒng)以事件驅(qū)動、人力維修的運維模式已無法滿足現(xiàn)代化發(fā)展需要，急需引入更智能、更智慧的運營技術(shù)與方式。例如，金融數(shù)據(jù)中心可將物聯(lián)網(wǎng)、智能機(jī)器人、計算流體力學(xué)仿真(CFD)等數(shù)字技術(shù)與數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施管理(DCIM)技術(shù)相結(jié)合，并疊加AI技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集分析，實現(xiàn)系統(tǒng)自尋優(yōu)運行，賦能數(shù)據(jù)中心機(jī)房基礎(chǔ)設(shè)施，使其更安全、穩(wěn)定、低碳運行。同時，通過引入不同的場景數(shù)據(jù)對算法、模型進(jìn)行訓(xùn)練優(yōu)化，還可進(jìn)一步根據(jù)場景特點、規(guī)則形成算法和模型庫賦能運維轉(zhuǎn)型，如通過CFD技術(shù)進(jìn)行機(jī)房氣流組織優(yōu)化，使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等算法實現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施的自尋優(yōu)運行，以及通過基于模型及數(shù)據(jù)驅(qū)動的融合方法，預(yù)測電池等設(shè)備的剩余壽命，實現(xiàn)故障預(yù)防性維護(hù)等。

五、彈性快適

傳統(tǒng)模式下，機(jī)房基礎(chǔ)設(shè)施(風(fēng)、火、水、電等)一旦建成投產(chǎn)，在長達(dá)20年的生命周期內(nèi)，各區(qū)域分配的電量、冷量、空間容量等通常比較固定且難以調(diào)整，基本不具備“彈性動態(tài)擴(kuò)縮”的響應(yīng)能力，只能通過設(shè)計優(yōu)化來實現(xiàn)一定的彈性效果。

對此，一是應(yīng)做好“功率密度”研究規(guī)劃，對未來數(shù)據(jù)中心機(jī)房的發(fā)展進(jìn)行正確的預(yù)判；二是可通過前瞻性規(guī)劃申請足量外電資源，以及按照上限容量設(shè)計分配路徑來提高動態(tài)擴(kuò)縮的上限，并采用分期建造策略做好留白；三是引入功率可調(diào)設(shè)備，如抽屜式微模塊UPS、智能母線、變頻制冷設(shè)備等，為機(jī)房末端搭載供電/供冷“在線可調(diào)”功能，實現(xiàn)機(jī)房末端的彈性擴(kuò)縮能力；四是通過開關(guān)參數(shù)整合以及制冷流量精確控制等手段，保障能源系統(tǒng)安全高效運行。從實踐角度，機(jī)房末端的彈性擴(kuò)縮能力不僅可以快速適配業(yè)務(wù)發(fā)展，而且有助于實現(xiàn)機(jī)房資源的最大化利用。

數(shù)字時代，打造新一代綠色數(shù)據(jù)中心已成為金融機(jī)構(gòu)實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的重要內(nèi)容，通過引入“統(tǒng)籌規(guī)劃、容災(zāi)安全、綠色節(jié)能、智能智慧、彈性快適”等設(shè)計原則，持續(xù)完善數(shù)字新基建的各個拼圖，將推動數(shù)據(jù)中心加速提升為數(shù)字價值的創(chuàng)造中心，真正實現(xiàn)從運維向運營、從成本中心向價值中心的轉(zhuǎn)變。

本文標(biāo)題：金融綠色數(shù)據(jù)中心建設(shè)關(guān)鍵要素研究

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