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1、银行数据中心发展趋势展望银行数据中心发展趋势展望中国工商银行金融科技研究院中国工商银行金融科技研究院20212021 年年 1212 月月银行数据中心发展趋势展望2目目 录录一、序言.3二、银行数据中心发展现状概述.3(一)我国银行数据中心发展历程.31区域机房阶段(上世纪 8090 年代). 42数据集中阶段(2000 年2010 年). 43治理转型阶段(2010 年2020 年). 64新时代高质量发展的新征程.8(二)我国银行数据中心当前面临的主要挑战. 91资源需求的挑战.92新技术融合的挑战.113安全方面的挑战.114绿色可持续发展的挑战.135外部跨界竞争的挑战.15三、银行数
2、据中心发展趋势.16(一)数据中心行业观点综述.161数据规模持续增长.162基础设施随需应变.173技术架构两极分化.184运维管理自动智能.18(二)银行数据中心特点分析.19(三)银行数据中心发展趋势.201绿色节能,优化布局.202多地多活,分层协同.223. 数据驱动,智能运维.244信创转型,异构共生.25四、未来银行数据中心展望.26(一)数字价值的创造中心.26(二)安全运营的总控中心.27(三)自治自愈的智能中心.27(四)先进科技的创新中心.27(五)银行形象的展示中心.28银行数据中心发展趋势展望3一、一、序序言言2020年3月, 中共中央政治局常务委员会召开会议提出,加
3、快 5G 网络、数据中心等新型基础设施建设进度,明确数据中心是“新基建”的重要组成内容。我国社会经济各行各业中,银行业既是数据中心建设和应用起步最早的,又是数据中心运作最规范、监管最严格的行业之一。银行数据中心的建设和发展不仅对本行业极为重要,而且对其他行业也有示范引领作用。经过近三十年的发展,银行数据中心有其自身革故鼎新的要求;另一方面,大数据、人工智能、云计算、物联网等信息技术持续赋能金融科技,推动银行数据中心随需应变。展望未来三至五年乃至更长一段时间,银行数据中心将呈现怎样的发展趋势,领先的银行数据中心可能具备哪些特征,是本文研究和试图解答的主要问题。这些研究也可以为银行同业在数据中心的
4、规划和建设方面提供参考。二、银行数据中心发展现状概述二、银行数据中心发展现状概述(一)我国银行数据中心发展历程(一)我国银行数据中心发展历程银行数据中心的发展历程是银行信息科技发展史的一个缩影。我国银行数据中心从无到有、从弱到强,到能够安全稳定地服务全球最大的客户群体、支撑起最大的业务规模,达到世界先进水平,走出了一条跨越式的发展道路。这银行数据中心发展趋势展望4一历程大致包括以下三个阶段,当前正开启新时代高质量发展的新征程。1 1区域机房阶段(区域机房阶段(上世纪上世纪 80809090 年代年代)二十世纪 80 年代,我国商业银行开始探索信息技术在金融领域的应用,计算机处理逐渐取代手工操作
5、。至 90 年代中期,随着网络技术的发展,大型商业银行以省、区或中心城市为单位将业务数据进行区域内联网处理,形成了一批省级分行的服务器机房,即为银行数据中心的雏形。这一时期的银行数据中心规模较小,选址多邻近分行技术保障部门, 机房面积多在几百平米, 虽然没有单独的楼宇,但机房条件参照当时国外先进经验和标准,独立供配电、精密空调系统等已基本具备。各银行引进和使用的服务器硬件、软件种类繁多,分行运维水平参差不齐,各类故障引发的局部业务中断时有发生。商业银行陆续设计开发核心业务系统,建立“以账户为中心”的服务体系,银行电子化建设初步完成。2 2数据集中阶段(数据集中阶段(2 2000000 年年20
6、102010 年)年)1999 年, 中国工商银行在国内同业中首开 “数据大集中”的先河,至 2002 年完成全国所有分行业务数据向南北两个数据中心的集中, 2004 年进一步将全行业务数据和信息系统运行管理集中到一个数据中心,引领我国银行业进入现代银行数据中心发展趋势展望5化、集中式超大规模数据中心时代。至 2010 年前后,我国各大银行基本都已完成数据集中,终结了分支机构分散经营、各自为战的局面,统一了全行经营管理,为银行信息化发展奠定了技术基础。这一时期的银行数据中心建设以国有商业银行和股份制商业银行为主,规模普遍较大。机房等级参照最高标准1,选址多集中在北上广深等一线城市,新建独立的楼
7、宇和配套园区,机房面积达到几千至万余平米,广泛采用冗余设计、综合布线、动环控制等技术。服务器硬件、软件及应用系统开始整合、统一,规模相近的银行其数据中心的技术架构也趋同。在组织架构上,抽调技术骨干组建总行直属的信息科技机构或团队,专职负责数据中心日常运作,同业横向交流增多。这些举措有力促进了银行数据中心运维水平提升,并逐步建立起适应我国国情、各行行情的运维操作规范,生产故障发生次数显著减少。随着个人电脑和互联网在国内的普及,网络渠道业务占比大幅增加,银行步入电子银行大发展时期。网络渠道的开放性、自主性打破了业务的时空边界,无论何时何地接入都要求获得一致的服务体验,这正是数据集中能够提供的一大优
8、势。凭借集中式数据中心和逐渐向“以客户为中心”的服务体系转变,我国银行业在电子银行的广阔舞台上与世界先1当时主要参考国际正常运行时间协会 (Uptime Institute) 的 TierIV 机房标准, 美国国家标准学会 (ANSI)数据中心电信基础设施标准(TIA-942-2005)的 Tier-4 标准,以及国标电子信息系统机房设计规范(GB 50174-2008)的 A 级机房标准,均为各自体系最高等级标准。银行数据中心发展趋势展望6进同业展开了同台竞技,实现了银行科技发展的基本同步。3 3治理转型阶段(治理转型阶段(2 2010010 年年20202020 年)年)数据集中的同时也带
9、来了风险的集中。2010 年 4 月商业银行数据中心监管指引发布,是国内第一个数据中心建设和管理方面的行业监管要求和规范性文件。各银行遵照指引要求,对数据中心风险管理、运行环境管理、运营维护管理、灾难恢复管理、外包管理开展了全面治理。首先是全行业完成了同城或异地模式的容灾数据中心建设,以中国工商银行为首的部分银行还结合两者优势建成了“两地三中心”架构(图 1),业务连续性水平实现质的飞跃。图 1:“两地三中心”架构示意图其次,参考 ITIL2、BCP3、ISO270014、COBIT5等方法论、2ITIL,信息技术基础架构库,是一系列信息技术服务管理的方法论和最佳实践。3BCP,业务连续性计划
10、,是一套使企业在突发事件面前能够迅速做出反应,以确保关键业务功能持续可用,而不造成业务中断或业务流程重大改变的管理要求和规章流程。4ISO27001,信息安全管理体系标准,国际标准化组织(ISO)于 2005 年发布,我国于 2008 年将其转化为国标 GB/T 22080。5COBIT,信息及相关技术的控制目标,是一个基于 IT 治理概念的、面向 IT 建设过程的 IT 治理实现指南和审计标准。银行数据中心发展趋势展望7最佳实践和国际标准,建立健全了 IT 服务管理、IT 安全管理和 IT 治理体系,形成了信息技术服务 数据中心服务能力成熟度模型等推荐性国家标准,开创了具有自主知识产权的数据
11、中心管理理论,进一步巩固了银行数据中心在国内的领先地位。转型是这一时期又一重大主题。一是从以大型机、小型机为核心的集中式架构向以开放平台通用服务器为主的分布式架构转型,以实现更强的水平扩展能力,融入更开放的生态,更好地支持业务创新,同时降低业务连续性成本。二是计算、存储、网络从传统的“烟囱式”物理资源供应向池化共享的虚拟资源供应转型,以实现资源的优化配置和弹性扩缩,加速应用的部署上线,提升数据中心服务能力和资源整体利用效率,全面向云计算数据中心6迈进。转型对不同银行的数据中心而言,实施路线有较大差异。大型银行的数据中心基于集中式的架构普遍存量很大,转型是一个复杂而长期的过程。如中国工商银行选择
12、了以“主机集中式+平台分布式”双核并行驱动作为过渡的推进路线,兼顾安全可靠的“稳态”和灵活快捷的“敏态”要求。其他大型银行数据中心也多采取了类似的策略。而有些民营银行成立较晚,本身有很强的互联网基因,其数据中心从建立伊始就以分布式为主干、 以云计算为依托, 没有存量包袱,6此处引用如下定义,云计算数据中心是一种基于云计算架构的,计算、存储及网络资源松耦合,完全虚拟化各种 IT 设备、模块化程度较高、自动化程度较高、具备较高绿色节能程度的新型数据中心。银行数据中心发展趋势展望8在转型上有一定的后发优势。这一时期随着移动通信和智能手机的迅猛发展,移动互联网取代传统网络渠道掀起了电子银行发展的新浪潮
13、,银行服务变得前所未有的触“手”可及。互联网头部企业进军金融业,扫码支付、抢购秒杀等新型移动应用场景把银行的同时在线客户数、交易量峰值又推升了一个台阶,加速银行信息化向信息化银行转变,催动我国银行科技对国外先进同业的超越。4 4新时代新时代高质量发展的新征程高质量发展的新征程2019 年,金融科技(FinTech)发展规划(2019-2021 年)发布,吹响了加速进入金融科技时代的号角。回顾银行数据中心的发展,既与信息系统架构演进和服务方式转变相辅相成,又与互联网及通信技术的发展紧密交织在一起(图 2),必将在新时代迸发出新的活力。我国银行数据中心应当以新发展理念为引领、以技术创新为驱动、以信
14、息网络为基础,面向新时代智慧银行高质量发展需要,以统筹构建先进可靠、富有弹性的金融数字基础设施为目标,实现从基础支撑到引领变革的转变。银行数据中心发展趋势展望9图 2:银行数据中心发展各阶段内外关联图(二)我国银行数据中心当前面临的主要挑战(二)我国银行数据中心当前面临的主要挑战不同类型银行的数据中心,由于其规模体量大小、建设时间先后、技术发展水平、故障影响范围、行业监管要求等诸多不同,当前面临的主要挑战也不尽相同。总体上,大型银行数据中心面临的挑战更有代表性。1 1资源需求的资源需求的挑战挑战大型数据中心全生命周期一般包括规划设计、土建施工、装饰装修、机电架设、设备安装、测试验收、运行维护、
15、关闭退出等阶段,其中运行维护阶段存续时间最长,也是唯一产生正向收益的阶段。从各组件角度分析,楼宇建筑的寿命一般可达 50 年以上;机房重要设施、机电设备的寿命一般在 1020 年不等;各类 IT 设备一般按 35 年进行滚动银行数据中心发展趋势展望10置换。因此,数据中心机房安全使用周期设定为 20 年左右较为合理,之后需翻新改造或功能调整再投入使用(图 3)。图 3:数据中心各基础设施组件生命周期示意图我国大型银行数据中心多建于本世纪初,已经或即将在未来五年内陆续进入第一个翻新改造期,届时为了更新机房重要设施、扩充设备承载容量,涉及大量基础结构调整、水电管线铺设等工作,期间会对资源供应造成一
16、定影响。另一方面,受近年来业务快速发展、新技术应用上线和转型期新老架构并行等因素综合影响,资源的需求量持续增加,服务器数量年复合增长率达 30%以上,数据中心机房空间、机架供电余量捉襟见肘,可供腾挪的余地十分有限。因此,现在及未来一段时间,供应能力面临资源需求的持续挑战。资源需求的挑战不仅表现在空间容量上,还表现在时间效率上。传统的设备、网络、系统、应用各专业流水线式串行化的资源供应和部署方式,已经难以满足业务快速创新、服务敏捷交付的需求。银行数据中心发展趋势展望112 2新技术融合新技术融合的的挑战挑战大数据、人工智能、云计算、物联网等新技术与银行业务深度融合,为银行发展提供创新活力的同时,
17、也对银行数据中心的技术架构、运维架构、组织架构提出了新的甚至颠覆性的要求。大型银行数据中心自数据集中以来,为了不断维护与已有系统的兼容和保持连续运行,在核心架构基本稳定的同时,各类架构补丁重重叠叠,可谓“新三年,旧三年,缝缝补补又三年”,旧架构已经积累起相当大的复杂性和惯性,决定了与新技术的适配与融合不会是一蹴而就的。此外,新技术在自身发展初期也存在较大的不确定性,如技术路线摇摆、 版本更替频繁, 导致兼容性和稳定性不足,配套运维工具研发滞后甚至缺失。这些都与银行数据中心重视运维风险防控、对技术和产品成熟度有较高要求的风格相悖,更深层次上则是技术创新的不确定性与银行严控风险的行业特性之间的碰撞
18、,更需要妥善处理好安全与发展、继承与创新之间的平衡。3 3安全方面的挑战安全方面的挑战金融安全关系国计民生,是国家安全战略的重要一环。尤其是银行数据中心,作为“数字化金库”,涉及区域安全、园区安全、机房安全、环境安全、信息安全、数据安全、网络安全、运营安全等方方面面,并纳入国家关键信息基础设施,在各个安全领域均面临重大挑战。银行数据中心发展趋势展望12信息安全防护要求越来越高。随着金融业务深入生活的方方面面,银行业务渠道接入广,防护平面扩大;交易参与环节多,防护链条拉长;线上线下场景融合,防护边界模糊;新产品快速迭代,防护周期缩短。同时,外部信息安全形势严峻,网络攻击升级、软件漏洞增多、信息泄
19、露高发、地下黑产扩大。这些都使得银行数据中心成为极高价值攻击目标,是信息安全风险汇聚的众矢之的。数据安全监管要求越来越严。 2015 年颁布 国家安全法正式将数据安全纳入国家安全的范畴。网络安全法数据安全法个人信息保护法分别从网络空间安全治理、数据安全保护与开发利用、个人信息保护三个层面,共同构建起数据安全治理的基本制度框架,要求银行数据中心进一步强化数据安全领域关键技术的研究与应用,确保核心业务数据的高可靠、高可用,促进数据安全流通与治理,提升数据要素的价值创造能力。信息技术供应链安全不容忽视。当前国际形势错综复杂,正经历“百年未有之大变局”,极端情况下将严重影响我国金融网络和信息系统稳定运
20、行。银行数据中心应聚焦“核高基” 底层技术在金融应用的前瞻性、 战略性研究攻关,大力发展信息技术应用创新,助力全产业链、全行业的信息技术升级和良性发展,构建自主可控的技术标准和生态循环,打造信息技术金融应用的“中国方案”。银行数据中心发展趋势展望13近期发布的关键信息基础设施安全保护条例在明确银行数据中心属于关键信息基础设施,享有相关安全保护权利的同时,也为银行数据中心的安全保护工作提供了系统性指引,细化了责任义务,要求安全保护措施与数据中心同步规划、同步建设、同步使用,覆盖全生命周期;设置专门的安全管理机构履行安全保护职责,参与网络安全和信息化有关决策;每年组织进行网络安全检测和风险评估,并
21、及时报送问题整改情况。4 4绿色可持续发展的挑战绿色可持续发展的挑战2020 年 9 月,我国提出“二氧化碳排放力争于 2030 年前达到峰值,努力争取 2060 年前实现碳中和”的目标。据统计,我国数据中心年用电量已占全社会用电总量的 2% 左右7,且仍在快速增长。随着国家“双碳”战略的提出,数据中心作为能耗大户,推进绿色节能建设和脱碳转型具有重要意义,为此国家各部门和地方政府出台了一系列政策和相关措施(表 1、表 2)。时间时间部门部门政策名称政策名称主要内容主要内容2021.2国务院国务院关于加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系的指导意见全方位全过程推行绿色发展,建立健全绿色低碳循环发展
22、的经济体系,确保实现碳达峰、碳中和目标。加快信息服务业绿色转型,做好大中型数据中心、网络机房绿色建设和改造,建立绿色运营维护体系。提升可再生能源利用比例,大力推动风电、光伏发电发展。7“国家发改委等部门联合印发方案大数据中心布局有新调整” , 中国政府网新闻, 1.8%到 2.7%范围内。银行数据中心发展趋势展望142021.3全国“两会”中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和 2035 年远景目标纲要加快构建全国一体化大数据中心体系,强化算力统筹智能调度,建设若干国家枢纽节点和大数据中心集群。推动 5G、大数据中心等新兴领域能效提升,强化重点用能单位节能管理,实施能量系统优化、
23、节能技术改造等重点工程,加快能耗限额、产品设备能效强制性国家标准制修订。2021.4工信部关于开展 2021 年工业节能监察工作的通知开展重点行业能耗专项监察、阶梯电价政策执行专项监察、重点用能产品设备能效提升专项监察、数据中心能效专项监察。“十四五”期间将实现重点行业企业节能监察全覆盖。2021.5发改委、网信办、工信部、能源局全国一体化大数据中心协同创新体系算力枢纽实施方案布局全国一体化算力网络国家枢纽节点, 开展 “东数西算”示范工程,实现数据中心绿色高质量发展。加强绿色数据中心建设,强化节能降耗要求。推动数据中心充分利用风能、太阳能、潮汐能、生物质能等可再生能源。建立健全数据中心能耗监
24、测机制和技术体系。2021.7工信部新型数据中心发展 三 年 行 动 计 划(2021-2023 年)形成布局合理、技术先进、绿色低碳、算力规模与数字经济增长相适应的新型数据中心发展格局;能效水平稳步提升,PUE 逐步降低,可再生能源利用率逐步提高。到 2021 年底,新建大型及以上数据中心 PUE 降低到 1.35 以下;到 2023 年底,新建大型及以上数据中心 PUE 降低到 1.3 以下,严寒和寒冷地区力争降低到 1.25 以下。2021.10发改委、工信部、生态环境部、市场监管总局、能源局关于严格能效约束推动重点领域节能降碳的若干意见鼓励重点行业利用绿色数据中心等新型基础设施实现节能
25、降耗。新建大型、超大型数据中心电能利用效率不超过 1.3。到 2025 年,数据中心电能利用效率普遍不超过 1.5。 加快优化数据中心建设布局,新建大型、超大型数据中心原则上布局在国家枢纽节点数据中心集群范围内。对于在国家枢纽节点之外新建的数据中心,地方政府不得给与土地、财税等方面的优惠政策。表 1:国家部门关于绿色低碳数据中心相关要求选摘时间时间地方政府地方政府政策名称政策名称主要内容主要内容2021.4北京北京市数据中心统筹发展实施方案京津冀区域整体通盘考虑,因地制宜引导数据中心发展,推动数据中心分区分类梯度布局、统筹发展。不同行政区对数据中心建设规定不同。对新建及改造数据中心,提出单机架
26、的税收要求,加强数据中心能效审查工作,对不合要求的数据中心,提出了行政处罚及经济处罚等措施。银行数据中心发展趋势展望152021.4上海2021 年本市数据中心统筹建设有关事项优化数据中心聚集建设区域的要求,推进拟建设数据中心往西部南部区域聚集建设;对数据中心产权、用能指标的转让做限制;在投资强度及税收上也做了规定;要求项目在批准后 4 个月内完成开工准备,产权等在投产运营 5 年内不得转移,1 年内接入市级能耗监测平台, 能效未达标数据中心及时做好整改工作,对以上未满足监管要求的提出惩罚措施。表 2:部分地方政府关于绿色低碳数据中心相关政策选摘这就要求银行数据中心坚持走高效、低碳、集约、循环
27、的绿色发展道路,切实履行节能减排和可持续发展的社会责任。银行数据中心与互联网数据中心(IDC)或大型公有云服务商相比,不以资源利用率极大化带来的商业利润为追求目标,选址不能片面追求气候环境优势而忽略经济发展因素,同时自身对安全隔离、业务连续、容量冗余的要求都更高,但机房规模相对偏小,这些因素都不利于电能使用效率指标值(PUE)的降低。这就对银行数据中心在提高资源使用效率、采购和使用可再生及清洁能源、创新研发节能减碳技术、使用碳中和金融工具、加强碳减排管控制度等方面提出了更高要求。5 5外部跨界竞争外部跨界竞争的挑战的挑战在“互联网+”、金融科技创新、数字化转型这些领域,传统银行业受到来自互联网
28、行业的冲击,银行数据中心同样也面临外部跨界竞争的挑战。如部分第三方支付机构、卡组织、电商企业、电信运营商、云计算和基础软件厂商,既是银行数据中心发展趋势展望16银行数据中心的合作伙伴和服务提供者,又是跨界竞争者,各自利用渠道、客群、产业链区位优势切入金融业务赛道,使得银行在合作创新、数据共享、产品引进、技术输出等方面难免有所顾虑。三、银行数据中心发展趋势三、银行数据中心发展趋势(一)(一)数据中心行业数据中心行业观点综述观点综述银行数据中心,某种角度也是整个数据中心行业的一个细分领域。对于数据中心行业未来的发展趋势,众多企业、服务商、咨询机构都有各自的预测和见解,选取部分业界共识进行综述。1
29、1数据规模持续增长数据规模持续增长预测到 2025 年,全球数据圈将增长到 175 ZB8。其中,中国数据圈将达到 48.6 ZB,以 27.8%的占比成为全球最大的数据圈,年复合增长率约 31%。数据位置分布将呈现核心、 边缘、 终端三足鼎立之势 (图4)。核心,指企业自有的和在云服务商的数据中心;边缘,指由企业部署的但不在核心数据中心的设施,如基站、分支机构的机房等;终端,指个人电脑、智能手机、可穿戴设备、联网车辆和各类传感器等。82025 年中国将拥有全球最大的数据圈,IDC,2019 年 1 月。数据圈,指每年被创建、采集或复制的数据集合。另据华为全球产业展望 GIV2025,预测 2
30、025 年全球年新增数据量将达到 180 ZB,与 IDC结论相近。1 ZB 等于 1 百万 PB。银行数据中心发展趋势展望17图 4:数据位置分布预测(根据 IDC 报告数字时代 2025整理)由此预测到 2025 年时,数据中心的计算密度(即单位机房面积能够提供的计算能力)将达到现在的 5 倍,位于边缘的各种小微型数据中心的数量将达到现在的 4 倍9。2 2基础设施基础设施随需应变随需应变数据量的增长和人工智能等密集型计算的应用,使数据中心服务器功率密度从当前典型的 5-10 千瓦/机柜向 15-30千瓦/机柜及以上攀升。因此,数据中心基础设施将出现以下变化:液冷服务器从创新试点变为硬性刚
31、需;供电系统由双路交流 UPS 向高压直流(HVDC)和市电直供发展;不间断电源由机房外/集中式/铅蓄电池向机柜内/分布式/锂电池发展;自然冷却方式的使用比重将大幅增加;数据中心选址偏向自然冷源和可再生能源丰富的地区。9企业数据中心的未来,Gartner,2019 年 4 月。银行数据中心发展趋势展望183 3技术架构技术架构两极分化两极分化5G、物联网、自动驾驶等技术在终端产生和使用海量数据,推动边缘计算的兴起和蓬勃发展。边缘数据中心面向低时延、大带宽、高密集部署的业务需求,就近提供智能计算、短期存储、 数据交换等服务。 未来的企业数据中心逐渐向 “核心+边缘”的组合架构演进。核心数据中心继
32、续向云计算的高阶发展。通过软件定义一切和无服务器架构,实现软硬件解耦、资源 API 化封装、细颗粒计算;通过混合云和多云架构,实现应用程序和工作负载调度到最佳位置运行,进一步提高云计算的服务效能。边缘数据中心向专用化、小型化、高可靠发展,以提高计算的实时性、部署的便利性和运行的稳定性。此外,边缘数据中心将进一步提升分布式协作能力和安全防护能力,加强“云边协同”、“边边协同”,同时有效防止用户隐私和敏感信息泄露。4 4运维运维管理自动智能管理自动智能物联网和人工智能将在数据中心运维管理领域得到普遍应用。基础设施方面,建筑信息模型(BIM)10和数据中心基础设施管理(DCIM)紧密结合,通过传感器
33、、巡检机器人、算法模型的协作,对数据中心关键设备进行容量规划、集中10建筑信息模型(Building Information Modeling),在建设过程及设施全生命期内,对其物理和功能特性进行数字化表达,并依此设计、施工、运营的过程和结果的总称。BIM 是建筑学、工程学和土木工程学的一种工具,是数字孪生技术在建筑领域的具体实践。银行数据中心发展趋势展望19监控、资源调配、问题跟踪。运行维护方面,数据中心产生的海量运维数据经由人工智能技术进行大数据分析和实时决策,在提前发现生产隐患、加速诊断故障根因、辅助应急和变更处置等多个场景发挥重要作用。(二)银行数据中心特点分析(二)银行数据中心特点分
34、析互联网行业和云服务提供商约占到国内数据中心市场份额的 60%11,银行数据中心与前两者相比在运营、技术、管理等领域有较大差异,因而在发展趋势上也表现出鲜明的特点。运营模式上,银行尽管对客户没有特定的服务水平承诺,但实际履行的是“无限责任”,银行数据中心对涉及账务的差错零容忍,追求交易事务的完整性和实时一致性,为此不惜投入大量成本。互联网、云服务数据中心对客户按照服务水平协议履行责任,对于自身故障或服务不可用造成的客户损失允许在一定范围内通过赔付解决或者以租用机时的形式予以补偿,因此在交易事务中能接受最终一致性,换取成本的大幅下降。技术架构上,银行数据中心源于集中式,通过专门的硬件,自下而上层
35、层加固、双路冗余,把系统不可靠因素降到最低,因而对基础设施、机房设备的要求也很高,普遍对标和采用 T4 标准,要求提前规划、建设。而互联网、云服务11中国数据中心行业研究报告,艾瑞咨询,2020 年。银行数据中心发展趋势展望20数据中心源于分布式架构,基于“硬件不可靠”的理念设计,通过上层数据和应用的切分、冗余来减小底层系统不可靠的影响,因而对基础设施和机房的要求相对较低,较多采用 T3甚至 T2+标准设计,便于快速建设、交付。管理方法上,银行数据中心偏向“稳态”运维,重视制度、规范、流程的建设,很早引进并采用 ITIL 等重量级 IT服务管理体系,强调变更的计划性,通过测试和验证等手段做好风
36、险的事前防控。互联网、云服务数据中心偏向“敏态”运维,主要吸收借鉴站点可靠性工程(SRE)和开发运维一体化(DevOps)理论,通过灰度发布、在线修复等手段,实现敏捷开发和持续交付。银行数据中心的特点,归根结底源于对生产安全稳定的极致追求,但也确实存在成本投入高、不够敏捷以适应环境变化的问题,因此也在参考、借鉴互联网行业的实践经验。(三)(三)银行数据中心发展趋势银行数据中心发展趋势总体上,银行数据中心将继续朝着更加绿色节能、更加安全可靠、更加敏捷智能、更加自主可控的方向发展。1 1绿色节能,优化布局绿色节能,优化布局绿色节能是银行数据中心建设的基础要求绿色节能是银行数据中心建设的基础要求。到
37、 2021 年底, 新建大型及以上数据中心 PUE 降低到 1.35 以下; 到 2023年底,新建大型及以上数据中心 PUE 降低到 1.3 以下,严寒银行数据中心发展趋势展望21和寒冷地区力争降到 1.25 以下12;到 2025 年,数据中心 PUE普遍不超过 1.5。因此,银行数据中心将在总体架构、IT 设备、供配电系统、空调系统以及辅助设施等方面加强绿色节能措施的应用,表 3 列举了相关节能技术内容。表 3:数据中心节能技术清单(整理自绿色数据中心先进适用技术产品目录)根据银行数据中心的典型电费成本排序13,可重点关注的技术包括但不限于:模块化和微模块机房,分期投入、灵活扩展,避免一
38、“建”定终身;ARM、GPU 和 FPGA 为代表的12根据工信部发布的新型数据中心发展三年行动计划(2021-2023 年)。13数字化时代的银行数据中心关键基础设施,维谛技术,2019 年 6 月。银行数据中心的典型电费构成依次为:服务器占 52%,机房空调占 36%,网络设备占 6%,UPS 占 4%,配电占 1%,照明及其他占 1%。银行数据中心发展趋势展望22异构加速计算,提升算力的适用性和能效比;高温服务器、液冷服务器;利用自然冷却的板换、直冷和间接蒸发冷却;高压直流+市电直供的供电模式;智能楼宇及绿色照明等。优化布局是银行数据中心选址的政策导向优化布局是银行数据中心选址的政策导向
39、。一方面,国家鼓励新建大型数据中心优先在地质灾害少、能源充足、气候寒冷或适宜的一类、二类地区建设14。在京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝以及贵州、内蒙古、甘肃、宁夏等地布局建设全国一体化算力国家枢纽节点,发展数据中心集群,引导数据中心集约化、规模化、绿色化发展。对于在国家枢纽节点之外新建的数据中心,地方政府不得给予土地、财税等优惠政策。另一方面,一线城市相继出台地方政策提高数据中心准入条件,导致大型数据中心向周边及二三线城市外溢。因此,全国性银行新(增)建大型数据中心选址逐渐向中西部转移;区域性和地方性银行新建或改扩建中小型数据中心,选址通常就近辐射业务开展的主要区域。这些都对银行数据中心在
40、全国范围内的优化布局起到了积极作用。2 2多地多活,分层协同多地多活,分层协同多地多活是银行数据中心分布式架构的演进多地多活是银行数据中心分布式架构的演进。随着微服务架构和分布式技术体系在银行应用的推广和完善,为银行数据中心从同城双活、 异地灾备的 “两地三中心” 架构向 “多地多中心多活”架构演进提供了可能。多个数据中心间的数14根据工信部等五部委于 2013 年 1 月联合发布的关于数据中心建设布局的指导意见。银行数据中心发展趋势展望23据同步和一致性是“多活”的核心难题,业界认为只有减少数据同步或降低一致性要求才能解决,相应地提出了“单元化”自包含设计和基于共识机制的数据存取两类技术路线
41、。前者对大容量、高并发的支持较好,但对数据分片、应用分层的改造要求很高,适用于业务体量大、开发能力强的大型银行采用。后者主要的创新成果是新架构分布式数据库,近年来国内相关领域的生态发展较为活跃,在银行数据中心也有试点应用。分层协同是银行数据中心云计算架构的延伸分层协同是银行数据中心云计算架构的延伸。银行数据中心在深化和完善企业私有云建设的同时,一方面开始以行业云、生态云的形式输出技术能力和基础设施建设成果,另一方面继续探索与公有云的协作,逐步构成混合多云的架构。同时,边缘计算的发展将带动产生大量小微型的边缘数据中心,银行数据中心将丰富云网之间、云边之间、边边之间、端边之间的多层级资源协同、数据
42、协同、技术协同能力建设,构筑更有层次的服务网络(图 5),进一步提升客户体验。银行数据中心发展趋势展望24图 5:银行数据中心分层协同示意图3.3. 数据驱动,智能运维数据驱动,智能运维数据驱动是银行数据中心智能运维转型的基石数据驱动是银行数据中心智能运维转型的基石。传统的运维模式是通过严格的制度和规范的流程,以事件为驱动,以运维人力为代价,把系统置入可预期、可操作的“稳定”范围内。随着规模扩大、架构复杂、迭代加速、流程简化,这种运维难以为继。 智能运维应运而生, 其基础是数据驱动。数据驱动包括数据治理和数据服务化两个阶段。数据治理,建立起统一的、标准化的数据格式,实现数据在运维工具间的流动和
43、共享。 数据服务化是统一对运维数据的采集、 清洗、存储,利用算力资源对多源数据进行关联分析和挖掘,供上层算法平台进行模型训练或直接消费,从而将运维数据转化为知识和洞察力,为智能运维提供动力。智能运维是银行数据中心服务能力提升的关键智能运维是银行数据中心服务能力提升的关键。智能运银行数据中心发展趋势展望25维以运维大数据平台和智能算法为基础,构建事前预测、事中监控、事后分析、随需扩容、及时应急等多场景运维能力,从而提升数据中心服务能力。算法是智能运维的大脑,应当充分结合运维场景特点、业务规则、专家经验等进行选择。经过不断打磨和优化的智能运维算法和模型,是未来银行数据中心的核心竞争力之一。4 4信
44、创转型,异构共生信创转型,异构共生信创转型是银行数据中心供应链安全的保障信创转型是银行数据中心供应链安全的保障。银行数据中心在前期试点的基础上,重点将在基础硬件(芯片、存储、整机)和基础软件(操作系统、数据库、中间件)领域扩大使用规模,着力构建基础设施的全栈信创能力和示范效应,缓解信息技术供应链安全风险。如信创数据库产业,经过学习摸索阶段,涌现出一批有技术特色、有生态活力的产品,部分指标处于国际领先水平,开始服务市场甚至引领创新,促进更多的银行数据中心选用信创数据库运行核心业务。又如闪存存储产业,部分厂商已掌握关键技术并推出量产产品,制造工艺和生产能力逐渐成熟。与之配套的存储网络方面,相关厂商
45、在以太网和 NVMe15领域技术积累较多,供应链完整且具备一定市场竞争力,有能力完成对 FC 存储网络的替代。全闪存数据中心、高速以太网和 NoF16存储网络将是未15NVMe,Non-Volatile Memory Express 的缩写,即非易失性存储器接口协议,是高速闪存存储与主机间的通信标准规范。16NoF,NVMe over Fabric 的缩写,即将 NVMe 协议在多种介质上传输,扩充 NVMe 的适用场景。银行数据中心发展趋势展望26来银行数据中心的重要发展方向。异构共生是银行数据中心技术栈多样化的结果异构共生是银行数据中心技术栈多样化的结果。业务需求千差万别,科技创新层出不穷
46、,这些因素推动应用架构、数据架构、技术架构的演进不再是单一路径的前后替代,而是越来越趋于发散,最终形成多样化的技术栈。源于不同技术栈的异构基础设施共存共生、协调合作,是银行数据中心的新常态,同时也对一体化运维和管理提出了更高的要求。四、四、未来银行数据中心展望未来银行数据中心展望数据是数字经济的关键要素与核心资源,数据中心不只是传统意义上的机房场所,而是数据的枢纽和算力的载体。未来的银行数据中心将成为名副其实的“数智中心”,并被赋予新的角色定义,发挥更为重要的作用。(一)(一)数字价值的创造中心数字价值的创造中心数字经济时代, “一切业务数据化,一切数据业务化”。所谓数据业务化是通过对业务系统
47、中沉淀的数据进行二次加工,找出其中的的规律,让数据更懂业务,并用数据驱动业务的发展,将数据渗透到业务运营中,让数据反哺业务,释放数据价值,完成数据价值的运营闭环。数据中心作为拥有最多数据资源、最丰富算力和算法的银行机构,责无旁贷地成为数字价值的创造中心,真正实现从运维走向运营,从成本中心走向价值中心的转变。银行数据中心发展趋势展望27(二)安全运营的总控中心(二)安全运营的总控中心越来越多的银行开始将全行的安全运营中心(SOC)建制在数据中心,依托和强化数据中心的态势感知能力,覆盖所有网点和设备机具,实现事前全面预防、事中事件监测与威胁检测、事后快速响应的一站式、一体化安全运营管理。将数据中心
48、打造成为兼具实战化、体系化、常态化的安全运营总控中心,成为全天候、攻防兼备、智慧赋能的银行安全运营体系中最重要的一环。(三)自治自愈的智能中心(三)自治自愈的智能中心银行数据中心系统架构复杂、技术栈多样化、设施规模扩大,就越需要运行状态的趋势预测能力、生产事件的精准定位能力、 运维操作的自动执行能力、 系统的灵活扩展能力、服务的快速交付能力,推动数据中心运维模式从事件驱动向数据驱动转变,人工操作向智能自治转变,故障应急处置向负载自动接管的服务水平自愈转变。(四)先进科技的创新中心(四)先进科技的创新中心随着数据、智能、人才的汇聚,部分银行开始把数据中心升级成为科技创新中心。一方面,数据中心在银
49、行内部拥有从动力环境、基础设施、网络通信到计算机硬件、软件到管理学科等最全的科技应用门类;另一方面,银行数据中心银行数据中心发展趋势展望28与前沿科技发展关系最密切,有条件提供深入研究和试点运行的环境,吸引学术界、产业界与银行开展联合创新。因此,银行数据中心逐渐成为先进科技的创新中心和应用示范中心。(五)银行形象的展示中心(五)银行形象的展示中心一家银行的核心竞争力是什么、根本发展理念是什么,通常是很难外化和物化的,然而银行数据中心提供了一个绝佳的向公众展示的机会。银行数据中心无疑将对外树立起安全可靠的稳健信任感、科技智慧的时代领先感、绿色低碳的社会责任感、开放共享的生态和谐感,为银行形象赋予新的内涵(图 6)。银行数据中心发展趋势展望29图 6:部分银行数据中心形象展示(图片均来自互联网)