數(shù)據(jù)作為數(shù)字經(jīng)濟時代最核心、具價值的生產要素，其高速發(fā)展使其成為全球最為重要的經(jīng)濟發(fā)展引擎之一。數(shù)據(jù)顯著改變了當代社會的生產、生活模式，因此，對數(shù)據(jù)價值的研究受到諸多關注，如何使數(shù)據(jù)“存得下、流得動、用得好”亟需破局。在算網(wǎng)融合背景下，已有諸多針對算力網(wǎng)絡的研究，如云、邊、端及其之間的最優(yōu)化分配與調度，以及存儲資源網(wǎng)絡資源在算力網(wǎng)絡中的應用等。算力網(wǎng)絡本質上是一種算力資源服務，即根據(jù)計算任務的時間和業(yè)務類型需求將包含計算、存儲和網(wǎng)絡在內的算力資源靈活調度到合適的地方。

目前，產業(yè)界在算力網(wǎng)絡方面已進行了多項探索。

在運營商方面，中國聯(lián)合網(wǎng)絡通信有限公司網(wǎng)絡技術研究院與華為技術有限公司聯(lián)合發(fā)布《中國聯(lián)通算力網(wǎng)絡白皮書》，分析了算力網(wǎng)絡的概念、架構、標準和產業(yè)生態(tài)；中國移動通信集團有限公司與華為技術有限公司聯(lián)合發(fā)布了《算力感知網(wǎng)絡技術白皮書》，對算力感知網(wǎng)絡分布式系統(tǒng)模式進行了系統(tǒng)闡述；中國電信集團有限公司發(fā)布的《云網(wǎng)融合2030技術白皮書》提出需明確算力網(wǎng)絡作為在云網(wǎng)一體階段的關鍵地位。

在標準化方面，中國通信學會、中國通信標準化協(xié)會、網(wǎng)絡5.0產業(yè)和技術創(chuàng)新聯(lián)盟等組織和產業(yè)聯(lián)盟已啟動了算力網(wǎng)絡相關標準的制定，在技術、協(xié)議、管理和度量方面都有很多成果。在學術研究方面，《面向計算網(wǎng)絡融合的下一代網(wǎng)絡架構》《面向6G需求的算力網(wǎng)絡技術》《基于計算、存儲、傳送資源融合化的新型網(wǎng)絡虛擬化架構》等也針對業(yè)務需求多樣特征提出了算力資源泛在化、網(wǎng)絡服務智能化發(fā)展的技術趨勢。

通過對算網(wǎng)融合的研究，業(yè)界逐漸發(fā)現(xiàn)只有深度整合計算、存儲、網(wǎng)絡和軟件資源，加快數(shù)據(jù)共享和融合，才能更好地支撐計算，進而充分挖掘數(shù)據(jù)價值。算存運一體是指算力、存力和運力的一體化協(xié)同發(fā)展。為充分釋放數(shù)據(jù)要素價值，支撐數(shù)字業(yè)務計算處理需求，需推進算存運一體化協(xié)同發(fā)展。為推動我國數(shù)據(jù)產業(yè)鏈的采集、存儲、傳輸、交易和服務各環(huán)節(jié)高效可靠發(fā)展，筆者對我國數(shù)據(jù)中心存力情況進行了分析，并結合實際情況提出了如何增強數(shù)據(jù)中心存力水平，保證數(shù)據(jù)中心高效運行的建議。

全球數(shù)據(jù)存儲產業(yè)現(xiàn)狀分析

政策分析

在政策層面，世界主要國家和地區(qū)為保障數(shù)據(jù)存儲產業(yè)的蓬勃發(fā)展，打造數(shù)字經(jīng)濟供給側的競爭力，更好地服務經(jīng)濟、社會，出臺了各項政策。如表1所示，近年來世界主要國家和地區(qū)積極發(fā)布政策推動以半導體為代表的新材料技術發(fā)展。固態(tài)硬盤是半導體存儲產品的重要形態(tài)，世界主要國家和地區(qū)均通過政策鼓勵大力推動半導體產業(yè)發(fā)展。2021年，美國先后發(fā)布《美國就業(yè)計劃》《無盡前沿法案》，投入上千億美元支持和發(fā)展包括半導體、先進計算、先進計算機軟硬件、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)管理等在內的關鍵技術與未來產業(yè)。除了政策支持外，美國的行業(yè)協(xié)會也積極通過商業(yè)形式加強了存儲產品的測試和認證，如美國存儲性能委員會推出了存儲設備測試規(guī)范。

表1   世界主要國家和地區(qū)數(shù)據(jù)存儲行業(yè)相關政策

2021年6月，日本發(fā)布了《半導體數(shù)字產業(yè)戰(zhàn)略》以擴大國內半導體生產能力，針對半導體、數(shù)字基礎設施、數(shù)字產業(yè)做了全面系統(tǒng)的部署。2021年年底，日本發(fā)布《半導體產業(yè)緊急強化方案》，吸引廠商新建半導體工廠，同時為老舊半導體廠房設備提供資金支持，致力于提高日本半導體企業(yè)的營收。

1994年，韓國推出了《半導體芯片保護法》，此后又通過各項計劃諸如“21世紀智慧韓國工程”（Brain Korea 21 Program for Leading Universities & Students，BK21）及“21世紀智慧韓國工程后續(xù)項目”（Brain Korea 21 Program for Leading Universities & Students Plus，BK21+）等對相關科研院所及專業(yè)進行了精準、專項支援，并在2016年積極推出了“半導體希望基金”，以半導體相關企業(yè)為載體，力求推進存儲方面新技術的開發(fā)與突破。2021年5月，韓國政府正式公布“K-半導體戰(zhàn)略”，計劃構建集半導體設計、原材料、零部件、尖端設備等在內的生產體系，旨在推動全球半導體供應鏈加速發(fā)展。

歐洲以法國電信、施耐德，德國思愛普為代表的企業(yè)積極投資數(shù)據(jù)存儲與管理產業(yè)，重點發(fā)展大數(shù)據(jù)通信及其他公共服務、大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)中心綠色節(jié)能應用、實時數(shù)據(jù)計算等方向。

我國也為存儲行業(yè)的健康發(fā)展出臺了一系列政策，諸如《“十四五”信息通信行業(yè)發(fā)展規(guī)劃》《全國一體化大數(shù)據(jù)中心協(xié)同創(chuàng)新體系算力樞紐實施方案》《新型數(shù)據(jù)中心發(fā)展三年行動計劃（2021—2023年）》等，旨在強化數(shù)據(jù)中心、云算力的統(tǒng)籌和數(shù)據(jù)資源的流通治理。 

市場分析

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新興技術帶來了海量數(shù)據(jù)，相關業(yè)務的可靠穩(wěn)定應用離不開數(shù)據(jù)存儲，經(jīng)濟、社會運作中產生的各類數(shù)據(jù)與物理世界完成交互后，最終處理的結果又會回到數(shù)據(jù)存儲處進行保存，數(shù)據(jù)處理結果將進一步助力模型、算法的精確性和可用性提升，從而服務數(shù)據(jù)分析。

數(shù)據(jù)量暴增、業(yè)務場景呈多樣化等使數(shù)據(jù)存儲面臨一定挑戰(zhàn)，為應對數(shù)據(jù)存儲挑戰(zhàn)，可選擇不同類型的數(shù)據(jù)存儲設備?，F(xiàn)代數(shù)據(jù)存儲根據(jù)存儲介質的不同，主要分為光學存儲（CD、DVD、藍光存儲）、磁性存儲（磁帶、軟盤、機械硬盤）和半導體存儲三類。光學存儲設備擁有長壽命、安全可靠和低成本等優(yōu)點，主要適用于冷數(shù)據(jù)存儲，適合歸檔類數(shù)據(jù)的長期備份使用，但光學存儲技術在存儲容量、存儲密度及存取速率等方面都受限制，且存儲的信息極易受摩擦等外部作用而損壞。磁性存儲接受度較高，主要用來對關鍵數(shù)據(jù)做備份歸檔以及冷數(shù)據(jù)的長期保存。其中存儲軟盤存取速度慢，容量較小，但可裝可卸、攜帶方便，適用于需要被物理移動的小文件。機械硬盤以其較低的價格以及更高的存儲容量占據(jù)了一定市場份額，但存在存儲時間不長、能耗高、存儲密度不大等問題。近年來，以半導體為代表的新一代全閃存技術飛速發(fā)展，半導體閃存是新一代存儲介質，由于具有斷電不丟失數(shù)據(jù)、高性能快速讀取、大容量、綠色節(jié)能等特點，被各行各業(yè)的信息系統(tǒng)大量應用，已逐步成為存儲產業(yè)的主要媒介。在全球半導體市場中，存儲器占據(jù)了約1/3的規(guī)模，是半導體大的細分市場之一，正在成為業(yè)界主流的存儲器。

以美國企業(yè)為代表的一批企業(yè)憑借傳統(tǒng)計算機與互聯(lián)網(wǎng)技術優(yōu)勢以及軟硬件核心技術基礎占據(jù)了存儲產業(yè)鏈前端，通過并購、整合、吸收，先后推出各種數(shù)據(jù)存儲軟硬件服務，在全球數(shù)據(jù)存儲的市場份額中，美國企業(yè)處于壟斷地位。目前，我國已有部分企業(yè)也占據(jù)了一定市場份額。Gartner在2021年發(fā)布了存儲相關的魔力象限報告，華為技術有限公司進入了主存儲的領導者象限；2022年，在Gartner公布的全球主存儲魔力象限報告中，浪潮軟件科技有限公司存儲位居挑戰(zhàn)者象限，其愿景前瞻性和執(zhí)行能力穩(wěn)步提升。

 我國數(shù)據(jù)中心存力情況分析

發(fā)展環(huán)境分析

區(qū)域數(shù)據(jù)中心存力水平與經(jīng)濟發(fā)展水平緊密相關，經(jīng)濟規(guī)模越大，數(shù)據(jù)資源就會越豐富，對數(shù)據(jù)存儲的需求量也越大。我國東部地區(qū)經(jīng)濟相對發(fā)達，數(shù)字經(jīng)濟規(guī)模較大，根據(jù)《中國綜合算力指數(shù)（2022年）》，東部地區(qū)數(shù)據(jù)存力規(guī)模相對較高，也是全國數(shù)據(jù)中心建設和運營的主要區(qū)域，因此東部地區(qū)數(shù)據(jù)中心存力水平相對較高[3]。其中北京、上海、廣東及周邊地區(qū)數(shù)據(jù)計算需求較多，尤其是對時效性要求較高的熱數(shù)據(jù)處理，在數(shù)據(jù)計算和存儲時追求卓越的存取和讀寫速度，對數(shù)據(jù)存力水平提出了挑戰(zhàn)，故需求驅動了這些地區(qū)的數(shù)據(jù)存力技術創(chuàng)新和水平提升。  

數(shù)據(jù)存儲容量分析

在數(shù)據(jù)存儲容量方面，數(shù)據(jù)存儲總體容量集中度高。產生數(shù)據(jù)的地區(qū)較集中，對數(shù)據(jù)處理需求高的地區(qū)占據(jù)了全國大多數(shù)存儲容量，根據(jù)《中國存力白皮書（2022年）》，僅廣東、江蘇、上海、北京、河北、浙江、貴州7個省市的總體數(shù)據(jù)存儲容量就超過了全國總容量的一半；北京、上海、廣州3個城市的總體數(shù)據(jù)存儲容量就占了總容量的30%。

在單機架存力方面，全國各區(qū)域單機架存力水平相差較大，雖然大多數(shù)地區(qū)的單機架存力為120 TB~180 TB，部分地區(qū)如廣西和西藏，單機架存力僅為100 TB，而廣東、北京、浙江和江蘇的單機架存力則超過150 TB。實施“東數(shù)西算”工程可加快推動數(shù)據(jù)中心向西大規(guī)模布局，率先轉移后臺加工、離線分析、存儲備份等對網(wǎng)絡要求不高的業(yè)務，預計八大樞紐節(jié)點數(shù)據(jù)存力將繼續(xù)擴大規(guī)模。為提高數(shù)據(jù)中心標準機架的效率，為算力提供更好的數(shù)據(jù)支撐，未來需更加關注數(shù)據(jù)中心單機架的數(shù)據(jù)存儲容量。

2022年，全國各地區(qū)的數(shù)據(jù)存儲容量排名順序基本不變，受元宇宙、ChatGPT等新興技術的發(fā)展，各地區(qū)存儲容量穩(wěn)步增長。同時，受“東數(shù)西算”工程影響，我國各大一線城市紛紛在西部地區(qū)部署數(shù)據(jù)存儲應用，推動了當?shù)財?shù)字經(jīng)濟以及信息化產業(yè)的發(fā)展，如貴州、新疆、內蒙古、甘肅和陜西等。這些大數(shù)據(jù)產業(yè)蓬勃發(fā)展的地區(qū)，充分發(fā)揮本地大數(shù)據(jù)資源價值，促進數(shù)據(jù)中心產業(yè)迅速發(fā)展。受政策牽引和自身資源稟賦的影響，這些地區(qū)數(shù)據(jù)存力水平將不斷提高，但同時也不能忽視部分中西部地區(qū)網(wǎng)絡帶寬小、跨省數(shù)據(jù)傳輸費用高、算力需求有限等情況。

創(chuàng)新能力分析

對創(chuàng)新能力的分析主要是通過對存儲專利數(shù)量進行分析。截至2022年，筆者通過在Inspiro知識產權數(shù)據(jù)庫檢索關鍵詞“存儲”發(fā)現(xiàn)，我國東部地區(qū)具創(chuàng)新活力，其中廣東在存儲專利申請數(shù)量上位列第一，北京、上海、江蘇等地次之，湖北、山東和四川等地依托于當?shù)卮鎯ζ髽I(yè)優(yōu)勢，也在存儲專利申請上有一定優(yōu)勢。 

發(fā)展趨勢分析

《中華人民共和國數(shù)據(jù)安全法》已經(jīng)發(fā)布并施行，保護數(shù)據(jù)安全成為數(shù)據(jù)存儲發(fā)展的關鍵，可靠數(shù)據(jù)中心存力的建設將會加速，以應對數(shù)據(jù)安全風險和數(shù)字經(jīng)濟時代的挑戰(zhàn)。數(shù)據(jù)中心行業(yè)普遍存在“有備份、無容災”“缺乏異地災備”的現(xiàn)象。金融、電信運營商等行業(yè)災備應用程度高，災備體系建設相對完善，金融行業(yè)數(shù)據(jù)備份建設比例達到約92%，但其異地備份的比例僅約10%，業(yè)務系統(tǒng)容災比例不到40%，異地容災的比例低于30%。

為保證數(shù)據(jù)存儲安全，云存儲方式通過將存儲設備和應用軟件相結合成為數(shù)據(jù)存儲的發(fā)展趨勢之一，實現(xiàn)由設備到服務的科技升級，提供靈活的彈性伸縮、彈性存儲容量、安全可靠、高可用等能力。隨著云計算服務模式的不斷發(fā)展，其成本高、容量需求大、寬帶需求高的問題也亟需解決，在這種背景下，云存儲的出現(xiàn)則完美解決了這一問題，不僅突破了傳統(tǒng)存儲區(qū)域網(wǎng)絡（Storage Area Network，SAN）的性能問題，而且實現(xiàn)了性能與容量的線性擴展。云存儲具有容易擴容、更易于管理、成本更低廉、數(shù)據(jù)更安全、服務不中斷等高效集群優(yōu)勢，但還存在一些瓶頸需攻關突破，如云存儲系統(tǒng)安全性、便攜性及數(shù)據(jù)訪問等。

綠色低碳始終是數(shù)據(jù)存儲設備需要關注的問題。在介質層面，介質節(jié)能是利用半導體存儲代替磁介質存儲，硅進磁退方式節(jié)約能耗。當前已經(jīng)逐漸從混合硬盤的磁盤介質演進到固態(tài)硬盤的半導體存儲介質。在架構層面，存算分離架構結合數(shù)據(jù)高密存儲及糾刪碼技術，也減少了同等容量下存儲的能源消耗。在算法層面，數(shù)據(jù)重刪壓縮技術可使相同空間存儲更多的數(shù)據(jù)從而實現(xiàn)節(jié)能，并能夠實現(xiàn)桌面云、虛擬機、數(shù)據(jù)庫等業(yè)務場景2~3.6倍的數(shù)據(jù)縮減率，耗能大幅度節(jié)約。

我國數(shù)據(jù)中心存力高質量發(fā)展建議

數(shù)據(jù)存儲是發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟的重要一環(huán)。我國數(shù)據(jù)存儲產業(yè)起步較晚，大多數(shù)企業(yè)的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在硬件設備和系統(tǒng)軟件上。此外，承載數(shù)據(jù)的關鍵數(shù)據(jù)基礎設施如存儲器、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡等還在可靠性、安全性、可持續(xù)供應性等方面存在問題。

為推動數(shù)據(jù)中心存力高質量發(fā)展，首先要提高對存儲關鍵性的重視程度。盡快研究形成數(shù)據(jù)存儲產業(yè)發(fā)展的系列政策、辦法，提升我國在數(shù)據(jù)存儲領域的競爭力，具體建議包括以下幾方面。

在技術方面，一是加快部署下一代數(shù)據(jù)存儲技術，推動數(shù)據(jù)存儲核心技術底層研發(fā)和技術攻關，提升存儲介質、安全設計、數(shù)據(jù)防護、安全評測等關鍵技術水平，打造全球存儲的創(chuàng)新高地；二是進一步打造科學的人才培養(yǎng)體系，多層次、多領域、全方位地發(fā)掘人才、培養(yǎng)人才，著重培養(yǎng)兼具專業(yè)理論與行業(yè)知識的復合型人才，鼓勵地方政府引導企業(yè)完善人才激勵機制，引進和留住高端存儲專業(yè)人才，優(yōu)化人才布局；三是要集中資源完成科技攻關，推動科研成果轉化為實用型產品，不斷推進并深化生產單位和科研院所聯(lián)合攻關，從實際出發(fā)解決科學問題；四是發(fā)揮我國制度優(yōu)勢，集中力量解決產業(yè)核心問題，不斷加大資金投入以助力技術攻關，同時細化用戶類型，開發(fā)差異化產品，滿足不同受眾需求以從容應對不同場景。

在標準方面，我國應盡快建立數(shù)據(jù)存儲行業(yè)規(guī)范和標準，完善數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)保護、安全評測、數(shù)據(jù)災備等關鍵標準體系。一方面，鼓勵國內相關企業(yè)及研究機構進行標準和評估體系研究，鼓勵行業(yè)龍頭企業(yè)通過硬件開放、軟件開源、使能伙伴等策略，給予其他合作伙伴尤其是創(chuàng)新型小微企業(yè)充分的政策支持與資源傾斜，群策群力，共同完成半導體存儲行業(yè)標準的制定；另一方面，持續(xù)加強數(shù)據(jù)存儲產業(yè)國際交流與合作，加強與國際標準組織的合作，加速我國技術標準的國際化進程。

在產業(yè)方面，一是構建先進的存儲應用生態(tài)，促進數(shù)據(jù)存儲產業(yè)相關供應商融合；二是提升產業(yè)鏈安全保障能力，構建產業(yè)集群梯次化發(fā)展體系；三是針對金融、醫(yī)療、教育等重點行業(yè)，打造示范應用項目，如在安全可靠性方面，政府示范先行，推動政務云、國家一體化大數(shù)據(jù)中心、行業(yè)大數(shù)據(jù)中心、智慧城市等場景的災備體系建設，在全國范圍內重點打造一批數(shù)據(jù)災備的示范基地、示范項目，實現(xiàn)標準和政策落地，引領千行百業(yè)，迅速化解數(shù)據(jù)安全風險。

結束語

通過對我國數(shù)據(jù)中心存力發(fā)展的研究，可以發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)中心存力水平與經(jīng)濟發(fā)展水平緊密相關，總體而言，經(jīng)濟規(guī)模越大，數(shù)據(jù)中心存力水平越高；我國的數(shù)據(jù)存儲總體容量集中度高，對數(shù)據(jù)處理需求高的地區(qū)占據(jù)了全國大多數(shù)存儲容量，其他地區(qū)的存儲容量還有較大提升空間。為提高數(shù)據(jù)中心標準機架的效率，未來需更加關注數(shù)據(jù)中心單機架的存儲容量，確保數(shù)據(jù)“算得快、存得好、傳得穩(wěn)”。