全闪存数据中心建设报告
来源：中国电子信息产业发展研究院，《新型数据基础设施发展研究报告——推动全闪存数据中心建设，助力数字经济高质量发展》，二零二二年八月
面临的问题和挑战
1. 供需不足，建设布局有待优化提升
一是“重计算轻存储”。近年来，国家和地方层面不断的出台一系列战略规划大多聚焦在5G、云计算等网络资源、计算资源的发展，忽视了新型数据基础设施的存储能力建设。
二是“重硬件轻软件”。我国新型数据基础设施在建设发展过程中出现重视算力基础设施硬件，软件能力建设关注度低的情况。
三是“重体量轻质量”。我国数据中心建设规模迅速扩大的同时忽视了建设质量的问题，尤其在数据存储和处理能力等方面还存在效能不高、安全风险高、能耗高等较大缺陷，导致数据中心有效利用率不高。
四是“重建设轻保护”。我国数据基础设施的灾备覆盖率和灾备投资仅为34% 和2%，远低于美国的87% 和6%。这使得数据基础设施数据保护能力比较低，数据安全灾备体系建设不健全。
2. 能力有限，存力水平仍有提升空间
一是我国存力水平不高，满足不了极速增长的存储需求。与发达国家相比，我国存力水平还比较低，单位GDP 存储容量为23.52，仅为新加坡的50% 左右。存力水平的不足造成大量数据未被处理和利用即被丢弃，难以形成有效的数据资源池。
二是全闪存储设施与发达国家存在较大差距。全闪存储作为未来新型数据基础设施的引领者，其占比还比较低，为20.3%，而全球平均水平为41.3%，美国闪存占比为56.4%。从行业应用层面看，全闪存储在医疗、电信、金融、教育等数字业务需求比较高的行业占比不足12%，政府领域应用占比仅为8.73%。
三是存储网络不畅，影响网络质量提升。由美国主导的光纤通道协议（FC）最大支持64G 带宽，技术演进缓慢，无法满足业务快速发展需求。而TCP/IP 网络协议则由于稳定性不足对存储性能影响大，无法匹配高性能业务对存储的需求。
3. 风险高企，数据安全仍存较大隐患
一是数据交易流通风险高，数据交易流通过程中将产生更多的数字资产暴露面和更高的连接频次，进而使得数据资产遭受攻击的概率也将大幅增加，数据加密保护面临较大压力。
二是产业链集中度高，供应链断供风险大。如占据中国市场占80% 以上的传统机械硬盘（HDD），产业链完全掌握在美国希捷、美国西部数据、日本东芝三家企业手中，且我国尚没有发展机械硬盘的产业基础。而作为未来发展主流的新一代半导体存储的固态硬盘（SSD），90％以上的全球市场份额也长期被美、日、韩企业垄断，面临比较高的供应链断供风险。
4. 能耗过高，绿色发展面临较大阻力
一是能耗水平高。虽然我国数据中心PUE 水平整体上呈现出下降的趋势，平均值为1.6-1.7，但与亚太地区较好PUE 仍有差距，且PUE 每降低0.1 都要付出很大的成本，绿色低碳转型压力巨大。
二是耗电量高。2021 年，我国数据中心耗电量高达2166 亿千瓦时，约占全国总用电量2.6%，且从能耗结构看，IT 设备中约35% 的耗电来自存储系统。
发展思路
贯彻落实国家“十四五”发展规划纲要关于“加快数字化发展建设数字中国”的总体要求，以培育数据要素市场、驱动数字经济发展为牵引，以全国一体化大数据中心建设为契机，加大自主研发力度，培育存储产业生态。
一要以全闪存数据中心建设为抓手，分步推进新型数据基础设施建设；
二要保障技术供给，加大对新型数据基础设施关键核心技术的政策引导；
三要面向数据要素流通过程中的安全和监管需求，严守底线，确保数据安全；
四要科学布局绿色智能的数据基础设施，坚持低碳发展。
1. 以存促用，分步推进新型数据基础设施建设
按照“着力抓点，以点带线，以线促面”的建设路径，分三个阶段推进各行业、各领域的数据基础设施建设，整体上形成从单一节点的升级改造，逐渐推动“高存力、高算力、高运力、高安全、高效能”的全国一体化数据基础设施建设布局，逐步形成互联互通、相互支撑、可持续发展、全国一盘棋的良好格局，有效支撑数据高效流通，促进数字经济高质量发展。
2. 重点突破，保障技术供给
加大对新型数据基础设施关键核心技术的政策引导，鼓励企业聚焦先进存储、半导体芯片、人工智能、高性能计算等关键核心技术，加大研发投入，提升技术创新能力和产品制造能力，加快核心技术创新步伐。加快相关操作系统、基础软件等新型数据基础设施基础系统平台研发进度，加强数据治理、数据运营和交易流通相关技术标准、核心算法的研发力度，推进云网边融合等关键技术和产品的创新。
3. 严守底线，确保数据安全
面向数据要素流通过程中的安全和监管需求，利用多种技术手段，构建全国性数据基础服务平台和数据流通服务体系，搭建可信共享的数据基础设施，在提供有效监管和控制数据流通的同时，促进数据价值可信流通、分类治理、安全共享。强化网络安全设施规划、建设和运维，提高数据基础设施网络安全防御能力。加强数据基础设施安全风险评估评测和可靠性系统设计，综合采用优化网络架构、路由组织、节点备份等措施，保证数据基础设施平稳运行。
4. 绿色节能，坚持低碳发展
科学布局绿色智能的数据基础设施，加快节能低碳技术研发和先进绿色技术产品应用，鼓励应用高密度集成等高效IT 设备，提升能源利用效率，引导各类数据基础设施向新能源发电侧建设。全面推进以全闪存数据中心为代表的低碳节能型数据基础设施建设，推动做好超大型、大型数据中心新建和存量“老旧小散”数据中心改造升级，建立绿色低碳综合评价体系，创新节能减碳管理机制，推动社会加速迈向“碳中和”。
发展路径
按照“着力抓点，以点带线，以线促面”的新型数据基础设施建设思路，分阶段推进各行业、各领域、各地区的数据基础设施建设。
1. 第一阶段：强存力，推动关键节点全闪存数据中心改造升级
结合具体应用场景，从单个数据中心建设入手，按照全闪存数据中心的建设要求进行改造升级，提升新建数据基础设施全闪存比例，切实提高我国数据基础设备整体存力水平。
一是对标全闪存数据中心五大特征，推进传统数据中心升级改造。
介质闪存化（又称“硅进磁退”），利用闪存硬盘（SSD）逐步取代机械硬盘（HDD），“十四五”期间应实现闪存比超过50%；
网络IP 化，推广全闪存数据中心高性能以太存储网络，逐步实现网络全IP 化，增大带宽，提高协议转换效率，提升综合性能35% 以上，节省运维成本；
数据保护立体化，针对核心数据、重要数据在数据灾备速度、恢复速度、副本使用频度、灾备数据范围、灾备等级、留存时间等方面提高数据灾备能力；
存算解耦化，即采用存算解耦架构，通过应用改造，实现多个算力设施数据资源共享和存力设施高效利用，避免大规模数据冗余占用存储空间，提升数据综合管理能力；
管理智能化，利用AI、自动化等技术实现数据中心设备的自治化运维，降低运维成本。通过存力资源统一编排、高效发放和回收，减少数据中心能耗。
按照上述五项标准，推动各级政务部门、金融行业、健康医疗、制造业、通信行业等重点行业率先实现全闪存储技术的超前部署，同时加快传统机械硬盘闪存化进程，分类分批推动存量“散小、老旧”数据中心改造升级，打造全闪存数据中心样板工程。
二是以国家数据基础设施枢纽节点建设为契机，提升全闪存数据中心的覆盖率。
优化数据基础设施建设布局，以全国一体化大数据中心、“东数西算”工程建设为契机，提高以全闪数据中心为节点的数据基础设施建设比例，新建数据中心闪存比应超过70%；
提高存力水平，推动关键节点数据基础设施存力水平达到单集群PB 级，存储性能达到μs级时延；
推动存储网络全IP 化，积极推广高性能以太存储网络，精简操作系统协议堆栈，实现更快的吞吐带宽和更低时延、智能运维管理；建立健全灾备体系，扩大灾备覆盖率，提升数据灾备等级，实现本地双活/ 主备容灾、异地3DC、灾备上云全方位数据保护；
推进绿色“零碳”发展，利用闪存存储介质、存算解耦数据共享和智能化管理等技术和手段，以存力资源的高质量和高利用率优势逐步促进数据中心绿色节能发展；
建立健全数据基础设施标准规范体系，加快数据基础设施共性和关键技术标准的制定和推广，完善数据基础设施相关数据共享、网络安全、测试评价等标准。
2. 第二阶段：助流通，促进重点行业、重点地区数据基础设施线性互联互通
针对重点行业、重点地区公共数据开发利用、数据交易流通等新兴业务需求，推进开发利用环境、数据交易流通平台等数据基础设施建设，不断提升数据基础设施整体存力水平，有力支撑数据要素市场发展。
一是推动数据基础设施由分散节点向集中整合有效汇聚。以数据要素市场建设需求为牵引，推动千行百业数据基础设施建设由“单一节点”向重点行业、重点地区汇聚，打破数据基础设施“各自为战”的局面。一方面，可以在全国统一数据平台建设基础上，建立覆盖各级政府部门的数据共享交换机制，畅通跨区域、跨部门数据交换通道；另一方面，可以充分利用数据要素交易流通市场建设契机，建立一体化、智能化公共数据空间。
二是加快推动数据要素市场各类数据基础设施产业链与创新链融合。以“围绕产业链部署创新链，围绕创新链布局产业链”为突破口，加快推进以“全闪存数据中心”为代表的新型数据基础设施产业布局，推动我国新型数据基础设施产业迈上全球价值链中高端。
三是强化关键数据基础设施安全。建立和完善国家数据基础设施枢纽节点、相关行业和领域公共数据空间等新型数据基础设施监督管理体制和机制；健全安全技术能力体系，组织落实行业关键数据基础设施网络安全防护、数据安全保护、监测预警和应急处置等技术措施，提升数据基础设施安全监测和事件处置能力；强化数据基础设施安全产业支撑。
3. 第三阶段：大融合，构建“点线面”立体网格化数据基础设施体系
以深化数据要素市场化配置改革为核心，优化数据基础设施建设布局，推动数据基础设施向全国范围集约化、一体化发展，构建“点线面”立体网格化发展格局，对于深化政企协同、行业协同、区域协同，全面支撑数据要素市场和数字经济发展具有重要意义。
一是打造面向全国统一数据要素大市场的国家数据要素流通数据基础设施。全面部署新一代通信网络基础设施，夯实万物互联网络基础；统筹推进以全闪存数据中心、人工智能基础设施等互联互通为核心的一体化网格化数据基础设施工程，夯实数字经济发展基础底座；积极发展以工业互联网、车联网、新型城市基础设施等为重点，高效协同的融合数据基础设施，打造经济社会数字化发展新引擎。
二是要建立全国统一、高质量的数据基础设施。深化节能减排和绿色发展，加快老旧设施退网，鼓励开展低能耗高能效设备节能改造，助力落实“碳达峰、碳中和”远景目标；强化核心技术研发和创新突破，努力解决核心元器件和操作系统等领域仍存在“卡脖子”问题；加强跨地域跨行业统筹协调，健全区域战略统筹、市场一体化发展和区域合作互助机制，促进全国一体化数据基础设施共建共用。
三是要以需求为导向，提高数据基础设施市场化利用。数据基础设施在许多行业中发挥了重要作用，尤其在智能生产交易、智能数据湖、智能边缘等应用场景，已被广泛应用。未来，随着全国一体化数据基础设施的建设和发展，数据基础设施的应用场景和范围将继续扩大，也会不断渗透到我们的生产生活方方面面，真正成为数字经济时代虚拟网络中的“高速公路”。