数据中心的变革：云计算是推动力，IDC产业未来的发展方向在哪里？

编者按：本文来自微信公众号 “天星资本”（ID：tianxingcaptial）

 

本期要点

 

1.2014年以来，IDC产业发展方式也正从外延式向内涵式、从卖资源到卖服务转型。

2.在后摩尔定律时代，为了满足计算需求和计算能力的缺口，除了尝试各种新的芯片架构之外也会需要更多的数据中心承载服务器。

3.云计算拉动全球新一代数据中心基础设施建设进入加速期，数据中心的供给呈现绿色、云化、规模化的趋势。

4.未来（新）一线城市高端数据中心将呈现供不应求。目前，我国大多数IDC企业集中在一线城市，更多IDC企业正尝试跨地区经营。

文 | 天星资本研究所首席研究员  张晓昱

导言

数据中心是指一个物理空间，可以实现对数据信息的集中处理、存储、传输、交换、管理。

数据中心起源于计算机机房，20世纪90年代客户端/服务器计算模式普及，服务器开始被单独放置，将分散的IT资源集中到一起供用户通过网络使用，专门的数据中心开始流行。

21世纪，随着互联网的发展，互联网数据中心IDC快速发展，所提供的服务不断升级。

2014年以来，国内云计算数据中心和新一代大规模数据中心进入快速发展阶段。

对比传统数据中心改变了原有的服务交付模式，大规模、绿色化、虚拟化、自动化及安全性成为新一代数据中心的代表特征，整个IDC产业发展方式也正从外延式向内涵式、从卖资源到卖服务转型。

图1：IDC产业发展路径

IDC行业景气度与互联网相关行业高度相关，未来三年中国IDC市场规模预计还将保持较快增长，电子商务、移动互联网、视频、网络游戏、直播等垂直行业客户数量及客户业务规模仍在持续扩大，传统行业信息化的渗透率仍有提升空间，这些都将是短期内驱动IDC市场规模增长的核心驱动力。

从市场区域来看，除北上广深外，江苏、浙江等新一线城市市场需求增长较快，而新疆等一带一路沿线地区也掀起了IDC投资热潮。

表1：中国IDC市场规模（亿元）与增速

表2：全球IDC市场规模（亿美元）与增速

大规模云计算数据中心时代拼的将是规模与运营、产品与服务，传统IDC只能属于新兴行业的旧模式而最终被淘汰。

相比云计算模式，传统IDC企业在服务可用性、数据持久性、运维成本和弹性、资源效率等方面都将落于下风。

新一代数据中心的IT架构也将向高性能、高可靠性、高延展性快速变化和发展，IT设备使用效率的提升会在一定程度上抵偿新建数据中心对IT设备的资本投入，长期来看云计算将同时降低数据中心对IT设备的CAPEX和OPEX。

成指数增长的数据流量

全球互联网数据流量将持续保持高速增长（2015-2020 CAGR=22%），绝大多数互联网流量都源自或者终止于数据中心。

全球IP流量爆发驱动因素很多，远未看到天花板，全球网民数量的人口红利、全新和高级视频服务、移动端数据流量消费以及连接到IP网络的设备数量激增等都进一步带动IP流量成倍增长。

根据Cisco测算，从2015年至2020年，全球数据中心IP流量预计增长三倍，而我国数据中心IP流量规模预计到2020年也将达到8.6ZB。

整个数据中心IP流量可划分为数据中心内部流量、数据中心到用户的流量和数据中心之间的流量。

在传统数据中心中，应用主要部署在单个或者少量几个服务器上，而服务器之间的通信较少，因此IP流量以南北流量为主。

而随着大规模集群计算的部署，未来将有许多服务器协同工作并负责计算，而只有少量服务器对外提供应用接口，服务器之间的数据交换和状态同步将构成数据中心的主要流量。

因此，数据中心内部的流量增长速度远远快于数据中心到用户的流量增长，到2020年东西流量预计将占到数据中心总流

量预计将占到数据中心总流量的86%，而南北流量仅占数据中心相关流量的14%。

图2：数据中心流量划分及2020年预计占比

全球产生的数据量未来10年将至少增加10倍（IDC预测从2016年16ZB增至2025年163ZB），虽然只有15%左右的数据最终将存储在数据中心当中，但数据总量激增同样将带动数据中心数据存储量成倍增加。

同时，随着越来越多人将个人数据存储在云端，个人云存储规模的增长同样需要全球数据中心基础设施的支撑。

表3：每年全球产生的数据量规模（ZB）

表4：数据中心内存储的实际数据

大数据、人工智能等新兴产业的发展对数据处理速度和计算量提出了新的要求和挑战，也成为未来数据中心需求增长的重要驱动因素之一。

大数据和人工智能都是基于海量数据分析的基础上，而且如深度学习、直播中的视频转码、图片解压缩等等复杂算法和模型都非常消耗计算资源。

过去，受摩尔定律的影响，计算机体系结构的吞吐量和系统性能每18个月就能翻倍。

但随着半导体技术接近物理极限，处理器的性能难以继续按照摩尔定律进行增长，而计算需求却正以超“摩尔定律”的速度激增，处理器本身已经无法满足高性能计算（HPC）应用软件的性能需求。

在后摩尔定律时代，为了满足计算需求和计算能力的缺口，一种方式是尝试各种新的芯片架构，如新添一些具备特定功能的芯片（GPU、FPGA等）来满足特定计算需求；而另一种方式便是通过增加服务器的数量来满足计算需求，这就需要更多的数据中心承载服务器。

数据中心的供给趋势

我国大多数IDC企业集中在一线城市，更多IDC企业尝试跨地区经营。

表5：IDC持证企业数量

表6：IDC按地域分类情况

我国IDC每年建设面积仍呈增长态势，新增大型数据中心数量提升，数量庞大的小型数据中心规模将面临被淘汰或整合。

表7：中国数据中心以新建为主

我国低端数据中心数量占比很大，高端数据中心成为建设和发展重点，未来热门城市的高端数据中心呈现供不应求。

表8：我国每年新增数据中心数量

在设计和建设上，为保障数据中心的安全可靠性和持续运营能力，机房安全等级越高，IDC运营商所需投入的建设资金越高。

与国际上类似，根据《IDC业机房星级的划分与评定》，我国对于数据中心也采取星级划分的方式，其中五星级机房可以类比为国外Tier4级，三星及以下的机房基本上为低端机房。

目前，我国绝大部分的五星级机房是由三大基础电信运营商拥有，而国内大部分机房停留在Tier2及以下水平。

自2010年开始，中国高端数据中心（T3及以上级别）的细分市场规模开始快速增长。根据451 Research的预测，15-18年高端数据中心总面积年均增长率预计将达到16.9%，而且第三方中立数据中心服务商占比越来越高。

表9：中国高端数据中心（T3及以上级别）总面积快速增长

受到主干网络、高端人力和市场需求等因素影响，我国数据中心呈现集群式发展，北京、上海、深圳、广州、成都的数据中心产业发展较为快速。

然而，受到土地、能源等有限资源的限制，这些地域在高端数据中心的市场供给空间有限，未来热门城市的高端数据中心具有较大的升值潜力。

从产业政策的角度看，绿色节能、规模化、云化是数据中心未来的发展趋势。

自2010年起，利用云计算和绿色节能技术对数据中心进行改造、提高数据中心能耗及能效水平是国家相关产业政策的核心内容，力争2020年新建大型、超大型数据中心的能耗效率（PUE）值达到1.4以下。

数据中心对能源的消耗量是非常大的。目前，美国数据中心平均PUE已达1.9,先进数据中心PUE达到1.2以下，相比之下我国数据中心PUE普遍大于2.2，不仅对社会能源造成了极大的浪费，同时也给企业运营成本带来极大的负担。

2015年我国在14个地区确定了84个国家数据中心试点单位，到2017年围绕重点领域创建百个绿色数据中心试点，试点数据中心能效平均提高8%，制定绿色中心相关国家标准4项，推广绿色数据中心先进适用技术、产品和运维管理最佳实践40项。

表10：IDC产业相关文件与政策

云计算拉动全球新一代数据中心基础设施建设进入加速期，互联网巨头是本轮云计算数据中心投资建设的主力军。

表11：主流云计算厂商资本支出

Google、Microsoft和Amazon每年花费约100亿美元去建设数据中心，而且从今年的情况来看这种投入仍处于正在进行时。

相比谷歌、亚马逊等国际巨头，国内云计算厂商一般选择与当地数据中心运营商进行深度定制的合作模式部署云数据中心节点，批发型数据中心运营商负责基础设施的前期设计、投资和建设。

例如，腾讯云在法兰克福选择Interxion作为合作伙伴，在美国、新加坡、香港等地选择与Equinix合作，在加拿大选择与Cogeco合作，数据中心运营商提供基础设施和机房空间，腾讯负责IT设备和运营保障的深度定制。

根据IDC预测，到2020年中国企业用户对云计算数据中心的投资将超过传统数据中心的规模。未来工作负载将不断从传统数据中心向云数据中心过度，到2020年全球有92%的工作负载将在云数据中心内处理。