中国云数据中心的优化布局与科学发展

• 云数据中心是下一代数据中心的主要代表形态
• 中国目前在营、在建的数据中心的空间分布不均衡
• 中国云数据中心的布局要以能源、气候、政策为主要考虑依据

    数据中心通常是指在一个物理空间内实现信息的集中处理、存储、传输、交换以及管理，而计算机设备、存储设备、网络设备等又是数据中心机房的关键设备。云计算是一种基于互联网或者专网的分布式计算，在虚拟的网络数据中心里，成千上万台电脑和服务器连接成一片电脑云，形成超级强大的运算服务能力。用户通过电脑、笔记本、手机等终端设备接入数据中心，按自己的需求共享这种超级运算。数据中心是云计算的核心载体，云计算时代的数据中心可统称为云数据中心，或者云IDC。云数据中心是业内所谓的下一代数据中心的主要代表形态。

    从中国社会信息化发展水平实际出发，发展资源利用率高、运营成本低廉、业务可灵活扩展的云数据中心有利于进一步提高中国社会信息化水平，推动IT产业的整体升级，达到节能减排的总体目标，也有利于保障中国的信息安全。国家层面对云数据中心产业进行战略布局、统筹规划及科学发展有着重大的意义。

1 中国数据中心空间分布
    随着互联网的发展，电子政务、电子商务和企业信息化应用的不断深入， 以及“两化融合”、十一大产业振兴规划、三网融合等政策措施的推进，电信、金融、政府、能源等重点行业的旺盛需求，都对数据中心市场的增长不断注入活力，因此近几年来中国数据中心市场一直在快速增长。赛迪顾问调查显示：2010年中国数据中心IT市场规模达到839亿元人民币，同比增长17.8%。

    如图1所示，中国目前数据中心空间布局不合理，东、中、西部尚未形成优势互补的产业格局。根据对具有一定规模的两百多家IDC机房的统计调查结果，IDC机房主要分布在北京、上海、浙江、广东等地区。
中国数据中心的现有布局存在诸多问题。首先是安全隐患问题突出，一旦沿海中心城市和地区发生重大灾难，将造成国家和行业的重大损失；其次是东部地区气候条件、能源条件、土地成本不具备优势，数据中心运营成本居高不下，能源和成本也成为制约这些地区发展云数据中心的重要瓶颈。

    目前，伴随着云计算和物联网等新兴产业发展的升温，各地云数据中心的建设存在着投资过热的情况。这些数据中心往往没有明确的目标客户群，有的是由跨国IT巨头规划承建，没有紧密结合各地不同区域的经济结构，精确定位区域云计算中心的主要服务模式、商业模式和服务对象。这会导致云数据中心产业发展的资源浪费，特别是东南部地区云数据中心的快速发展会将进一步加重现有布局失衡的问题。

2 云数据中心优化布局的影响因素
    依据国家信息产业和互联网“十二五”规划的发展要求，国家统筹规划、协调发展，建设节约能耗、提高能源利用效率(PUE)、降低成本、满足业务需要的绿色高效云数据中心是当务之急。

    中国地域广阔，经济发展不均衡，能源、气候、地质、经济等方面区域性差异也非常大，云数据中心的优化布局难度很高。一般来讲，电力供应、气候、土地价格、人力成本、业务市场、信息化水平、政策环境等都是影响和制约云数据中心发展的重要因素。结合中国国情和云数据中心的特殊性，文章在本章节将重点分析能源供应、气候条件、网络水平和政策环境四大关键因素对云数据中心优化布局的影响。

2.1 能源影响因素
    据Gartne预测，到2011年，全球数据中心三分之一以上的预算将是环境成本。数据中心约60%的资产支出和50%的运营成本都与能源有关。在确保高性能的同时，将冷却散热降至最低是云数据中心实现“绿色”所必须要做的，这就要求更科学、更合理的供电方式和制冷系统的配置。现在全球很多大型的数据中心开始考虑把数据中心建在具有特殊资源的地区以节约散热成本，如水资源丰富，气候寒冷或者清洁能源丰富且价格低廉的地方。

    中国因地理条件的差异和经济发展的不平衡导致目前电力资源分布的极不均衡。图2显示了中国部分地区电力供需情况。互联网业务和数据中心最为集中的北京、上海、广东、浙江等东部地区，电力资源非常紧缺，需要大量外购。云数据中心（包括普通数据中心）需要安全可靠不间断的电力供应保障。目前东部地区经常迫于供电压力采取拉闸限电的做法，对数据中心的供电安全带来极大的威胁。相反西北部的几个省份，电力资源都比较富裕，特别是内蒙古、黑龙江、青海等省电力富裕度最高。如果云数据中心重点向电力丰富的西部、北部省份布局，不但能够缓解东部电网供电压力，且能减少西电东送的输配损失。

2.2 气候影响因素
    虽然气温、台风、洪水、干旱等自然气候因素都是云数据中心布局的影响因素，但温度条件是需要重点考虑的气候因素。所在地的常年平均气温是影响云数据中心能耗的决定性因素之一，甚至是决定PUE高低的重要因素。

    图3是中国各主要城市全年的平均温湿度统计。在温度方面，深圳、上海、杭州等南部城市的平均温度最高，都在15℃以上；而西部城市西宁、银川、兰州和东部的哈尔滨的年平均气温在10℃以下。湿度方面，南部和东部的城市湿度都很大，一般在70%以上，对应的空调除湿负荷就比较大。西部、东部、北方的城市湿度较小，空调除湿的负荷就较小。

    另一方面，温度如果较低，云数据中心利用自然冷源自然冷却的时长占比就比较高，机房的能耗就低。因此西北部、东北部地区云数据中心节能潜力相对巨大。

2.3 网络影响因素
    虽然近几年中国互联网的发展取得了举世瞩目的成就，但是它的发展极不平衡：东部沿海地区最优, 华中和东北地区次之, 东西部差距较大。由图4所示，从网络流量的集中系数（各省流量处以全国平均值）来看，东部沿海地区各省的流量平均集中系数超过全国平均值的1倍以上，是华中和东北省份的2～5倍，是西部10省的平均集中系数的10倍。

    这种网络流量分布的不均衡与中国各地区互联网业务发展水平也是相关的，目前数据中心的分布也基本符合东密西疏的规律。在云数据中心的发展需求方面，东部地区的建设需求远高于西部地区，但是国家利用产业优化布局的手段，有机会改变这一局面。这种改变符合云计算技术的内在规律，也符合国家的产业政策和发展战略。

    从另一方面看，由于云数据中心规模大、集中度高、出口带宽高、可靠性要求苛刻，因此对互联网架构的影响相比普通的数据中心更大。目前西部欠发达地区的网络能力相对较差，还无法满足差大规模数据中心的带宽和承载需求。图5是截至2009年中国各省的互联网总出口带宽的现状，由图可以看出北京、广东、浙江、江苏等互联网发达地区网络带宽水平在全国处于遥遥领先的地位，这些地区同时也是互联网数据中心密度最高的地区。

    因此，一方面中国东部、南部的网络流量通过云数据中心的优化布局可以实现向西北部、东北部等地区转移、疏导；另一方面，西部、北部、东北部地区的网络带宽和架构也需要提前规划、扩容，从而可以为大规模云数据中心的建设提供足够的基础设施保障。

2.4 政策环境因素
    当前，中国云数据中心产业有一个非常好的政策环境。近年来，国家实施四万亿投资项目、十一大产业振兴规划，政府也在积极推进两化融合、三网融合、智能电网、物联网等等，这些项目的实施都需要数据中心作为后台支撑，为数据中心市场的发展注入新的活力。2010年10月18日，工业和信息化部与国家发改委联合印发《关于做好云计算服务创新发展试点示范工作的通知》，确定在北京、上海、深圳、杭州、无锡等5个城市先行开展云计算服务创新发展试点示范工作。这几个城市基本也是从云数据中心的建设为起点。
特别是从2000年开始，国家推出西部大开发战略，惠及陕西省、甘肃省、青海省、宁夏回族自治区、新疆维吾尔自治区等12个省级区域。党的十六大又提出了“支持东北地区等老工业基地加快调整和改造，支持资源开采型城市发展接续产业”的国家战略，惠及东北三省。依托能源和气候优势，西部和东北各省在发展云数据中心方面极具政策优势。

    除了国家5个试点城市，很多城市都依托高新区规划建设数据中心产业园、离岸数据中心园区等产业园区，如廊坊在建的国际数据中心项目、重庆的国际离岸数据中心实验区项目，都有当地的区位优势，但是区位优势需要服从于国家战略，云数据中心的优化布局国家需要早做考虑。

3 中国云数据中心优化布局建议
    云数据中心的优化布局是一个复杂的系统工程，除了前述的气候因素、能源因素、网络因素和政策因素之外，有时其他的因素也会产生很大的影响。但是总体来讲，在中国经济发展的重要转型期，云数据中心的布局还是要以能源、气候、政策为主要考虑依据，在布局方向明确的前提下，网络等基础设施要跟上。结合前面的分析，具体提出几点建议。

    (1) 能源导向与气候导向相结合
    现阶段，以能源富裕水平和气候条件作为国家云数据中心布局的首选考虑因素是必要的。综合来看，中国西部、北部和东北一些地区电力资源丰富，气候较冷，电价较低，具备部署云数据中心的诸多有利因素：

• 有利于缓解因云数据中心快速发展给东部地区带来的供电压力；
• 有利于提高云数据中心的PUE；
• 有利于提高云数据中心的运行安全；
• 有利于降低云数据中心的运行成本；
• 有利于优化西部和东北地区的产业结构，促进经济发展。

    因此，从能源供应、气候条件和国家的发展战略看内蒙古、青海、黑龙江、甘肃等地区适宜重点发展云数据中心产业，将来形成“西云东用”、“北云南用”、全国互联网业务量进一步均衡的发展局面。

    (2) 政策引导与市场驱动相结合
    云数据中心是数据中心的发展方向，根据用户对象的不同，云数据中心可以分为面向公众提供服务的商业化云数据中心，以及面向政府电子政务应用的“政务云”。政府并非商业机构，并不善于进行市场化的需求分析与运作，因此由政府主导的商业云数据中心往往面临着市场定位不清、用户需求不明、盲目投资、入不敷出的状态。

    一般来讲，商业化云数据中心布局应该尊重市场的选择，政府加以政策引导。如在有条件的地区（如西部能源富集地区，北方寒冷地区等）利用财政、税收等政策吸引相关企业落地，不仅有利于云计算中心的发展，也有利于当地经济的繁荣。另外，政府可以通过对数据中心资质、等级、服务质量、信息安全等方面的监管，加强对数据中心行业整体发展的把握和控制，弥补市场机制的不足。

    目前世纪互联在与地质部门合作，在北方寒冷地区选址；阿里巴巴在青海、甘肃等地考察选址；联通正在与电力部门合作，在靠近电厂的地区建立数据中心。这些符合国家能源战略和西部战略的市场行为政府应予以政策扶持和鼓励。

    对于政务云数据中心的建设，政府则应该以身作则，在布局方面发挥直接的作用。

    (3) 政策扶持与市场监管相结合
    云数据中心作为新兴产业形态，国家应该有明确的扶持政策，同时云数据中心作为电信基础设施，需纳入电信监管体制之下。

    国家应建立财政专项保证资金，支持能源、气候、地质条件适宜地区发展数据中心产业。在投资审批上，严格把关大中型数据中心建设审批，特别是不符合国家能源战略的投资要慎重审批。在新技术新业务试点地区选择上，应优先考虑在西部和北部试点，支持绿色数据中心关键技术的国产化和自主化，在财政上给予重点倾斜，并在试点上给予政策上的优惠。尽快出台与完善产业重点领域的税收支持政策，在符合国家能源布局的数据中心建设方面给予税收优惠政策，在固定资产折旧、人员培训、高级技术人才收入等方面制订出台符合产业经济特点的税收优惠措施。

    云数据中心产业监管体系需要进一步完善并得到强化。以法律法规作为监管依据和基础，以事前的准入许可、事中的可管可控、事后的追根溯源作为监管指导方针。将云数据中心准入许可机制作为国家重要的引导手段，与扶持政策相配合，引导云数据中心在西部、北部、东北部符合条件的地区优先发展。

4 结束语
    云计算是当前社会普遍关注的焦点和热点，它被看作是新一代信息技术变革和业务应用模式变革的核心。云数据中心是云计算的关键基础设施，是中国提升重要信息资源掌控力的重要载体。中国传统数据中心数量较多、规模普遍偏小，能源利用率偏低，难以满足云计算的发展需求，而部分新建和在建的云数据中心缺乏统筹规划，空间布局不尽合理。要改变这一不利局面，中国相关部门必须加大重视力度并采取有效措施，在满足社会业务需要和地方信息化发展需求的前提下，统筹兼顾能源、气候、网络、政策等关键因素，以政策引导与市场驱动相结合、政策扶持与市场监管相结合为指导原则，抓住云计算这一机遇，逐步优化云数据中心的空间布局。这样才能推动中国信息通信技术(ICT)产业的整体升级，提升云计算产业的国际竞争力。

收稿日期：2011-10-22

[摘要] 云数据中心是下一代数据中心的主要代表形态，它对中国社会信息化水平的提高起到重要的作用，因此其科学规划与可持续发展也是中国信息产业“十二五”规划的重点之一。中国云数据中心的优化布局要统筹兼顾能源、气候、网络、政策等关键因素，采取政策引导与市场驱动相结合、政策扶持与市场监管相结合的发展指导原则。文章指出，中国云计算产业在符合国家能源战略和信息化战略的基础之上才能实现可持续发展。

[关键词] 云计算；互联网数据中心；物联网；能源利用率

[Abstract] A cloud data center is the main type of next-generation data center. China’s cloud data center will play an important role in transforming China into an information-based society. Therefore, scientific planning and sustainable development of the cloud data center are key aspects of the 12th Five-Year Plan. To optimize the layout of China’s cloud data center, some key factors need to be taken into consideration, including energy consumption, climate, network, policy, and guidelines that bring policy and market together. This paper suggests that cloud computing in China can be continuously developed without adversely affecting China's power strategy and information strategy.

[Keywords] cloud computing; IDC; Internet of things; power usage effectiveness