數據中心的變革：雲計算是推動力，IDC產業未來的發展方向在哪裡？

本期要點

1.2014年以來，IDC產業發展方式也正從外延式向內涵式、從賣資源到賣服務轉型。

2.在後摩爾定律時代，為了滿足計算需求和計算能力的缺口，除了嘗試各種新的晶元架構之外也會需要更多的數據中心承載伺服器。

3.雲計算拉動全球新一代數據中心基礎設施建設進入加速期，數據中心的供給呈現綠色、雲化、規模化的趨勢。

4.未來（新）一線城市高端數據中心將呈現供不應求。目前，大多數IDC企業集中在一線城市，更多IDC企業正嘗試跨地區經營。

文 | 天星資本研究所首席研究員 張曉昱

數據中心是指一個物理空間，可以實現對數據信息的集中處理、存儲、傳輸、交換、管理。

數據中心起源於計算機機房，20世紀90年代客戶端/伺服器計算模式普及，伺服器開始被單獨放置，將分散的IT資源集中到一起供用戶通過網路使用，專門的數據中心開始流行。

21世紀，隨著互聯網的發展，互聯網數據中心IDC快速發展，所提供的服務不斷升級。

2014年以來，國內雲計算數據中心和新一代大規模數據中心進入快速發展階段。

對比傳統數據中心改變了原有的服務交付模式，大規模、綠色化、虛擬化、自動化及安全性成為新一代數據中心的代表特徵，整個IDC產業發展方式也正從外延式向內涵式、從賣資源到賣服務轉型。

圖1：IDC產業發展路徑

IDC行業景氣度與互聯網相關行業高度相關，未來三年IDC市場規模預計還將保持較快增長，電子商務、移動互聯網、視頻、網路遊戲、直播等垂直行業客戶數量及客戶業務規模仍在持續擴大，傳統行業信息化的滲透率仍有提升空間，這些都將是短期內驅動IDC市場規模增長的核心驅動力。

從市場區域來看，除北上廣深外，江蘇、浙江等新一線城市市場需求增長較快，而新疆等一帶一路沿線地區也掀起了IDC投資熱潮。

表1：IDC市場規模（億元）與增速

表2：全球IDC市場規模（億美元）與增速

大規模雲計算數據中心時代拼的將是規模與運營、產品與服務，傳統IDC只能屬於新興行業的舊模式而最終被淘汰。

相比雲計算模式，傳統IDC企業在服務可用性、數據持久性、運維成本和彈性、資源效率等方面都將落於下風。

新一代數據中心的IT架構也將向高性能、高可靠性、高延展性快速變化和發展，IT設備使用效率的提升會在一定程度上抵償新建數據中心對IT設備的資本投入，長期來看雲計算將同時降低數據中心對IT設備的CAPEX和OPEX。

成指數增長的數據流量

全球互聯網數據流量將持續保持高速增長（2015-2020 CAGR=22%），絕大多數互聯網流量都源自或者終止於數據中心。

全球IP流量爆發驅動因素很多，遠未看到天花板，全球網民數量的人口紅利、全新和高級視頻服務、移動端數據流量消費以及連接到IP網路的設備數量激增等都進一步帶動IP流量成倍增長。

根據Cisco測算，從2015年至2020年，全球數據中心IP流量預計增長三倍，而數據中心IP流量規模預計到2020年也將達到8.6ZB。

整個數據中心IP流量可劃分為數據中心內部流量、數據中心到用戶的流量和數據中心之間的流量。

在傳統數據中心中，應用主要部署在單個或者少量幾個伺服器上，而伺服器之間的通信較少，因此IP流量以南北流量為主。

而隨著大規模集群計算的部署，未來將有許多伺服器協同工作並負責計算，而只有少量伺服器對外提供應用介面，伺服器之間的數據交換和狀態同步將構成數據中心的主要流量。

因此，數據中心內部的流量增長速度遠遠快於數據中心到用戶的流量增長，到2020年東西流量預計將佔到數據中心總流

量預計將佔到數據中心總流量的86%，而南北流量僅占數據中心相關流量的14%。

圖2：數據中心流量劃分及2020年預計佔比

全球產生的數據量未來10年將至少增加10倍（IDC預測從2016年16ZB增至2025年163ZB），雖然只有15%左右的數據最終將存儲在數據中心當中，但數據總量激增同樣將帶動數據中心數據存儲量成倍增加。

同時，隨著越來越多人將個人數據存儲在雲端，個人雲存儲規模的增長同樣需要全球數據中心基礎設施的支撐。

表3：每年全球產生的數據量規模（ZB）

表4：數據中心內存儲的實際數據

大數據、人工智慧等新興產業的發展對數據處理速度和計算量提出了新的要求和挑戰，也成為未來數據中心需求增長的重要驅動因素之一。

大數據和人工智慧都是基於海量數據分析的基礎上，而且如深度學習、直播中的視頻轉碼、圖片解壓縮等等複雜演算法和模型都非常消耗計算資源。

過去，受摩爾定律的影響，計算機體系結構的吞吐量和系統性能每18個月就能翻倍。

但隨著半導體技術接近物理極限，處理器的性能難以繼續按照摩爾定律進行增長，而計算需求卻正以超「摩爾定律」的速度激增，處理器本身已經無法滿足高性能計算（HPC）應用軟體的性能需求。

在後摩爾定律時代，為了滿足計算需求和計算能力的缺口，一種方式是嘗試各種新的晶元架構，如新添一些具備特定功能的晶元（GPU、FPGA等）來滿足特定計算需求；而另一種方式便是通過增加伺服器的數量來滿足計算需求，這就需要更多的數據中心承載伺服器。

數據中心的供給趨勢

大多數IDC企業集中在一線城市，更多IDC企業嘗試跨地區經營。

表5：IDC持證企業數量

表6：IDC按地域分類情況

IDC每年建設面積仍呈增長態勢，新增大型數據中心數量提升，數量龐大的小型數據中心規模將面臨被淘汰或整合。

表7：數據中心以新建為主

低端數據中心數量佔比很大，高端數據中心成為建設和發展重點，未來熱門城市的高端數據中心呈現供不應求。

表8：每年新增數據中心數量

在設計和建設上，為保障數據中心的安全可靠性和持續運營能力，機房安全等級越高，IDC運營商所需投入的建設資金越高。

與國際上類似，根據《IDC業機房星級的劃分與評定》，對於數據中心也採取星級劃分的方式，其中五星級機房可以類比為國外Tier4級，三星及以下的機房基本上為低端機房。

目前，絕大部分的五星級機房是由三大基礎電信運營商擁有，而國內大部分機房停留在Tier2及以下水平。

自2010年開始，高端數據中心（T3及以上級別）的細分市場規模開始快速增長。根據451 Research的預測，15-18年高端數據中心總面積年均增長率預計將達到16.9%，而且第三方中立數據中心服務商佔比越來越高。

表9：高端數據中心（T3及以上級別）總面積快速增長

受到主幹網路、高端人力和市場需求等因素影響，數據中心呈現集群式發展，北京、上海、深圳、廣州、成都的數據中心產業發展較為快速。

然而，受到土地、能源等有限資源的限制，這些地域在高端數據中心的市場供給空間有限，未來熱門城市的高端數據中心具有較大的升值潛力。

從產業政策的角度看，綠色節能、規模化、雲化是數據中心未來的發展趨勢。

自2010年起，利用雲計算和綠色節能技術對數據中心進行改造、提高數據中心能耗及能效水平是國家相關產業政策的核心內容，力爭2020年新建大型、超大型數據中心的能耗效率（PUE）值達到1.4以下。

數據中心對能源的消耗量是非常大的。目前，美國數據中心平均PUE已達1.9,先進數據中心PUE達到1.2以下，相比之下數據中心PUE普遍大於2.2，不僅對社會能源造成了極大的浪費，同時也給企業運營成本帶來極大的負擔。

2015年在14個地區確定了84個國家數據中心試點單位，到2017年圍繞重點領域創建百個綠色數據中心試點，試點數據中心能效平均提高8%，制定綠色中心相關國家標準4項，推廣綠色數據中心先進適用技術、產品和運維管理最佳實踐40項。

表10：IDC產業相關文件與政策

雲計算拉動全球新一代數據中心基礎設施建設進入加速期，互聯網巨頭是本輪雲計算數據中心投資建設的主力軍。

表11：主流雲計算廠商資本支出

Google、Microsoft和Amazon每年花費約100億美元去建設數據中心，而且從今年的情況來看這種投入仍處於正在進行時。

相比谷歌、亞馬遜等國際巨頭，國內雲計算廠商一般選擇與當地數據中心運營商進行深度定製的合作模式部署雲數據中心節點，批髮型數據中心運營商負責基礎設施的前期設計、投資和建設。

例如，騰訊雲在法蘭克福選擇Interxion作為合作夥伴，在美國、新加坡、香港等地選擇與Equinix合作，在加拿大選擇與Cogeco合作，數據中心運營商提供基礎設施和機房空間，騰訊負責IT設備和運營保障的深度定製。

根據IDC預測，到2020年企業用戶對雲計算數據中心的投資將超過傳統數據中心的規模。未來工作負載將不斷從傳統數據中心向雲數據中心過度，到2020年全球有92%的工作負載將在雲數據中心內處理。