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1、数据中心产业链与模式分析,科技创新，变革未来,4,定义,数据中心、互联网数据中心和云计算数据中心 数据中心（Data Center，简称DC），即一个组织或单位用以集中放置计算机系统和诸如通信和存储这样的相关设备的基 础设施；也可能是以外包方式让许多其他公司存放它们的设备或数据的地方。互联网数据中心（Internet Data Center， 简称IDC）是指一种拥有完善的设备（包括高速互联网接入带宽、高性能局域网络、安全可靠的机房环境等）、专业化的 管理、完善的应用的服务平台，与数据中心的区别在于有网络的接入，且对外提供服务。云计算数据中心是指可适应云计 算的数据中心，通过软件定义数据中心，
2、并对外提供弹服务。因为狭义的IDC产业只出租到机柜层级，而服务器和存储 由客户自己提供，因此云计算数据中心和传统互联网数据中心的差异主要体现在网络设备和网络架构上，以满足云计算数 据中心内部流量（东西向流量）大于外部流量（南北向流量）的特点。云计算数据中心具有以下特点：一般与大规模数 据中心相伴，因此细节的优化意义重大。将软硬件资源全部抽象为服务，灵活、弹性、可扩展。加速了基础设施的技 术演进。,数据中心、互联网数据中心 和云计算数据中心关系 数据中心,互联网数据中心,云计算数据中心,2016-2021年传统数据中心和 云数据中心工作负载实例数,199.4,262.4,331.0,393.3,
3、459.2,533.7,42.1,41.4,40.8,39.1,36.2,32.9,201620172018 云数据中心实例数（百万） 来源：Cisco。,201920202021e 传统数据中心实例数（百万）,分类,3,按规模分和按级别分 数据中心规模，按标准机架数量，可分中小型（n3000）、大型（3000n10000）和超大型（n10000）。数据中 心可用性，可按GB50147-2017数据中心设计规范分为A级、B级和C级，业内也常按TIA-942标准分为T1、T2、T3和 T4。也有数据中心服务商的宣传材料中，宣称级别为“n星级”或者“Tn+”，均为非标准说法。 数据中心级别划分,生
4、命周期及产业链,数据中心运营,数据中心规划,数据中心设计,IaaS,大 型 互 联 网 客 户 ， 厂 商 、 电 信 运 营 商,PaaS/SaaS,中 小 型 互 联 网 客 户 ， 厂 商 ， 政 企 客 户,规划、设计、建设和运营 数据中心按自身的生命周期可以分为规划、设计、建设和运营四个阶段，在每个阶段，均有不同的产业链上下游，其中， 建设阶段涉及面较广，包含用地、用电、用水、用网、IT设备、非IT设备、土建及其他工程、软件系统等多个方面。 2020年中国数据中心产业链,OPEX,CAPEX TCO,4,数据中心业务模式,来源：参考数据港招股说明书，及IDC运营企业访谈资料。,5,定
5、制/代建/整体售卖,以模块为单位批发,以机柜为单位零售,以单元为单位零售,批发和零售 数据中心的业务模式包括批发型和零售型两种。批发型主要针对大客户，一般以模块为最小出租单位。针对超大型客户的 订制型数据中心可以看作是批发型的延伸，近几年发展较为迅速。零售型主要针对小客户，一般以机柜为最小出租单位， 早期也有服务商以机柜单元（U）为出租单位服务微型客户，但目前这种微型客户多以web自助服务的形式，转向公有云。 一般来说，批发型考验的是资源整合能力、快速建设和扩张能力，而零售型考验的是精细运维及运营能力。从国内外厂商 来看，批发和零售均可取得成功。目前国内，受新基建政策等影响，批发型更受快进快出
6、的资本市场青睐。但从长期看， 零售型更具有成长的韧性。 机柜租售的不同形式2020年中国批发型和零售型数据中心对比,数据中心业务属性,场地层,设施层,IT硬件,楼宇,市电,消防,变电,制冷,机柜,服务器,操作系统,虚拟软件,云平台,IT,属 性,地 产 属 性,地产属性和IT属性 数据中心同时具有地产属性和IT属性，因此业内常称其为“IT中最像地产的，地产中最像IT的”。地产属性即场地和风火 水电，IT属性即计算、存储、网络和三者的软件定义。两种属性具有统一和对立的特点：一般情况下，IT属性会受地产属 性的限制，如云计算数据中心和大规模数据中心相结合更具有意义。另一方面，IT属性也会反作用于地
7、产属性，如采用高 性能芯片的整体机柜，在未来有可能使得数据中心面积的需求大幅降低。 数据中心的四层架构和两种属性 IT软件,磁盘阵列,6,交换机,广义IDC,混合云 MSP,数据中心与云计算关系,规模扩大：大型或超大型数据中心成为主流选择。 服务质量：服务和运维管理将会更受客户重视。 新增需求：云计算带来的数据量大增引发对数据中 心新增需求。 效率提升：整体运维、监控环境更加自动化、智能 化，提高运营效率。 故障降低：减少数据中心停机时间以及劳动力。 冲击有限：核心数据仍会优先放在数据中心，非核 心数据转移至私有云或专有云。,话语权降低：数据中心话语权降低，可能会带来 毛利率的进一步下降。 市
8、场格局变化：云厂商数据中心大多技术先进， 规模较大，整体实力较弱和应变能力差的数据中 心将会面临淘汰。 专业人才紧缺：云化运维更加复杂，高端技术研 发和运维管理人才紧缺。 需求对冲：部分企业开始将自己的数据从自建数 据中心迁移到第三方云计算服务商提供的私有云。,传统 IDC,云计算,终端 客户,批发,云计算IaaS是其下游客户，但长期看仍有竞争 当前，数据中心的主要客户为互联网客户（含云计算厂商），其次为金融、政企等。云计算的高速发展，致使数据中心的 需求量和上架率都大幅提升，机柜租金也稳中有升。因此，短期来看，云计算对数据中心产业是利好要素。但从长期看， 两者仍存在竞争：目前微型客户（指租不
9、满单机柜，只租用几个U的客户）已经大量从传统数据中心转向公有云，未来， 随着公有云服务质量和服务能力的逐渐提升，以及规模优势的逐渐显现，可能会有更多、更大规模的客户选择公有云。当 前，国内由于市场形态和政策影响，企业一旦上规模（如美团、字节跳动和快手等），仍会租用、建设数据中心，政务、 金融等也会谨慎使用公有云，但在美国，存在大型企业直接完全使用公有云（如Netflix使用AWS）的先例，这有可能成为 未来中国IT的发展方向。此时，公有云会挤压传统IDC的市场空间。目前，国内已有不少IDC厂商，通过Openstack或 Kubernetes积极布局专有云、混合云和云MSP。当然，根据电信分类目
10、录（2015版），IDC产业包括IT资源协作业务，而 云计算需要该类业务许可，因此广义的IDC包括云计算。 数据中心和云计算的关系 利好：云计算、边缘计算带来新增需求不利：企业上云减少数据中心使用,7,11,国家政策 作为数字底座被纳入新基建，强调布局优化和绿色节能,来源：研究院根据公开资料整理。,数 据发 中展 心的 被新 作型 为基 数础 字设 经施 济,引 导 数绿 据色 中化 心、 向布 规局 模合 化理 、 化 集发 中展 化 、,产业分布,江西,上海,黑龙江,湖北,山东,山西,吉林,湖南,江苏 安徽,福建,河南,辽宁,浙江,广东,天津,北京 河北,内蒙古,陕西,重庆,广西,云南,青
11、海,西藏,新疆,宁夏,甘肃,四川,贵州,台湾,海南,来源：数据源自工信部信息通信发展司。研究院自主研究及绘制。,9,0 5 5 10 10 15 15 20 20 25 25 30 30 ,一线城市及周边仍是重要聚集区，西部发展迅速 我国数据中心的布局渐进完善，新建数据中心，尤其是大型、超大型数据中心逐渐向中西部以及北京市、上海市、广州市、 深圳市周边的城市转移。截至2018年年底，北京市、上海市、广东省的3个数据中心聚集区在用机架数的全国占比降低到 31%，中西部地区的数据中心在用机架数的全国占比接近39%。 2018年年底中国数据中心在用机架分布,产业链图谱,公有云 IDC运营 CDN和视
12、频云,存储介质,存储设备,计算芯片,服务器,交换机,UPS/HVDC/巴拿马电源,柴油发电机,空调/液冷,规划/设计/建设/EPC/运维,互 联 网 客 户 ， 政 企 客 户 ， 金 融 客 户,2020年中国IDC产业图谱,注释：Logo顺序不代表企业排名。,10,技术趋势：非IT类,11,UPS高压直流 相较于UPS，HVDC 在备份、工作原理、扩容以及蓄电池挂靠等方面存在显著的技术优势，因而具有运行效率高、占地面 积少、投资成本和运营成本低的特点。,来源：电力信息与通信技术。,来源：腾讯数据中心。,技术趋势：非IT类,风冷液冷 在能耗占比中，温控系统是除IT系统外最大的一部分，直接关系
13、到PUE值的高低，以及整体运营成本。在选址时，不少数 据中心选择温度更低区域，如北极圈（Facebook）、张北（阿里巴巴，腾讯）、海底（微软）、湖边（阿里巴巴千岛湖数 据中心）、山洞中（贵安），但这些选址本身即受到严格限制，除张北、贵安外，其他TCO也并不更低，一般IDC运营商 难以借鉴。从常规节能技术来看，空调机组逐渐由风冷型和水冷型向冷冻水型、双冷源型转化，从气流组织看，冷热通道 分离已广为普及，并从机房级细化到机柜级。从长期看，最具有革命性的节能技术为液冷技术，其中浸没式液冷技术可以 将PUE降到1.2以下，联合其他技术，可以趋近于1。目前国内已有、绿色云图（网宿子公司）、联想、浪潮和
14、华 为等涉足液冷领域。目前，由于适应场景、冷却液价格和改造成本，液冷技术并未大面积普及。未来随着GPU运算占比的 增加和服务器密度的不断增加，液冷将是代替风冷的必然选择。,来源：Green Grid。,来源：绿色数据中心白皮书2019。,370 30,979 605,散热功率（KW）,每年电费（KEUR）,传统方案,华为液冷方案,2019年中国数据中心电力消耗明细,12,数据中心液冷与风冷比较,技术趋势：IT类,传统树形架构胖树架构叶脊架构 在传统树状架构中，带宽逐级收敛，“根”部成为瓶颈。随着计算规模的扩大，改进型树状网络胖树架构产生，数据 中心演变成传统的三层架构。随着数据中心中东西向流量和大象流的增多，采用STP协议的胖树架构仍容易导致阻塞。于 是，更加扁平化的架构叶脊架构诞生。叶脊架构更偏于网状化（两层仍然保持了树的特点，如单层则为网），且由 ECMP（Equal Cost Multi Path）动态选择多条路径，从而使得带宽利用率更高、网络延迟可预测、扩展性好、安全性和 可用性高。叶脊架构产生了两方面的作用：第一，由于全部采用光纤，使得光模块的需求量大幅上升。第二，网络更加扁 平，突破了传统物理结构的限制，使得被提出多年但无实质性进展的SDN得以真正落地、快速发展。,传统三层架构,胖树架构,核心层,汇聚层,接入层,脊,叶,网络流量变大,东西向流量变大 大象流变多,叶脊
