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交易所数据中心建设与运营实践
交易所数据中心建设与运营实践
绿色低碳和数字化转型已成为国家、行业和上海证券交易所的重要战略,上海证券交易所准确认识数据中心作为行业公共基础设施的定位,在安全运行的基础上,统筹推进绿色低碳发展,探索实践数字化转型,赋能行业高质量发展,完美解答安全和发展这道多选题。
近年来,数据中心作为“新基建”的七大领域之一,得到了全社会的高度关注,“十四五”规划也明确要加快“新基建”和数字化发展,优化数据中心建设布局,推动数据中心绿色化、集约化发展。
金融数据中心作为金融行业的关键信息基础设施,是国家重要的战略资源,关系到国家安全、国计民生和公共利益,具有基础性、支撑性、全局性作用,数据中心的安全、稳定运行就成了建设和运营中的重中之重。
作为中国资本市场的重要组成部分,上海证券交易所的业务发展与技术创新离不开安全、高效的数据中心建设,基于打造世界领先交易所的战略目标和服务上海国际金融中心的目标任务,上海证券交易所于2019年建成了新一代金融数据中心——金桥数据中心,为上海证券交易所及中国证券期货行业关键信息系统的安全稳定运行奠定了坚实的基础。
《证券期货业科技发展“十四五”规划》指出坚持“稳字当头,稳中求进”的规划原则,要求以维护资本市场稳定和做好各类风险的防范化解工作为前提,按照资本市场改革发展和“六稳”工作要求,夯实重要金融基础设施,保障信息系统安全稳定运行,积极稳妥推进证券期货业数字化转型,在审慎监管的前提下开展金融科技创新。
作为关键信息基础设施,数据中心的安全与发展是既相互制约又相辅相成的两个方面,如何在保障安全可靠的前提下,有效推进绿色节能发展和数字化转型,是摆在我们面前的一道多选题。
一、全面强化安全底线思维
基础设施系统架构直接影响到整个数据中心的安全稳定运行,因此,在规划设计阶段就需要充分考虑到高可靠性的要求,一旦建成投产,后续很难再改造升级。
要想筑牢安全运行的基础,在建设阶段就要有一个全面的技术规划。
作为上海证券交易所核心交易系统的主运行中心,金桥数据中心严格按照行业内最高的安全标准建设,电气、空调和网络均按容错级别设计和建设,任何单点故障均不会影响系统的安全稳定运行。
安防系统按照功能布局精细划分为四级安防区域,通过高清视频监控、指静脉识别等先进技术,车辆底盘扫描、防冲撞升降柱等反恐防暴手段,辅以不同类型人员的动线分流,全天候、全方位保障基地安全。
数据中心建成后需要通过测试验证来检验其安全可靠性,模拟各种恶劣的故障场景,寻找系统薄弱环节,发现并修复漏洞。
金桥数据中心在建成后按照最高等级的安全标准来检验其可靠性,最终通过各项测试,并获得了中国质量认证中心(CQC)数据中心场地基础设施认证的增强级(GB50174-2017A级)认证,为建设目标的落地画上圆满的句号。
二、统筹推进绿色可持续发展
1.现状
数据中心作为关键信息基础设施,也是公认的高能耗行业,金融数据中心在安全和绿色的平衡上完全是侧重安全的。
新的形势下,在保障安全的同时进一步探索绿色节能技术应用,成为金融数据中心的工作重点。
作为全国首家绿色建筑三星级数据中心,上海证券交易所金桥数据中心从建设到运营都高度关注并不断加强绿色节能技术的应用,具体包括以下几个方面:
一是自然冷却。
通过优化系统设计和控制策略,将利用户外低温环境进行自然冷却的时长从常规的3~5个月延长至7~9个月,满载时每年减少用电约730万度。
二是余热回收。
利用机房设备产生的废热为办公区和用户操作区供暖,每个冬季可减少采暖用电约300万度。
三是高效率机房送风。
采用“弥漫式送风+热通道封闭”技术,经软件模拟和测试验证,比常规的“高架地板送风+冷通道封闭”节能约10%。
四是低损耗供电路由。
通过11万伏市电接入、变压器上楼层、高效率UPS、智能母线等手段,尽可能降低供电线路损耗,满载时每年减少电力损耗约500万度。
五是飞轮储能UPS。
在业内率先使用以动储能代替电储能的不间断电源技术,可减少约3000节大容量铅酸蓄电池使用。
此外,太阳能热水、雨水回收、智能照明等常规节能技术在金桥数据中心也得到了应用。
虽然金桥数据中心在绿色节能方面作出了一定的探索实践,但也遇到了金融行业面临的普遍问题。
在投入运行初期,数据中心的IT负载率有一个逐步增长的过程,在目前工况下,一方面现有节能设施未达到最佳效果,另一方面冗余设备在线运行也增加了能耗。
在政策趋紧、管控趋严的背景下,上海证券交易所深刻认识新形势新要求,增强紧迫感和责任感,以自我变革的决心推进数据中心绿色低碳发展。
2.目标
上海证券交易所金桥数据中心将统筹考虑数据中心运营及改造,研究编制绿色低碳发展规划,通过树立绿色发展理念、提高精细化运维能力、加强节能技术和清洁能源利用,打造绿色低碳数据中心,逐步形成与自身发展相适应的“碳中和”方案,服务行业高质量发展。
3.路线
(1)近期
上海证券交易所立足于安全,立足于当前实际,进一步平衡好安全和绿色的关系,把现有节能技术充分发挥出来,同时在目前条件下进行一定的技术改进,有效提升绿色节能水平。
一是开展精细化运维管理。
针对当前工况,通过优化运行策略和控制逻辑,提升运行效率,挖掘设备潜力。
在智能控制方面,结合数字化转型,开发AI智能自控系统,使大型设备运行在高性能区间,并灵活关闭不必要的供电供冷设备,深入挖掘节能潜力。
在运行策略方面,通过BA自控系统模拟测试平台,深入研究自然冷却运行策略的优化方案,进一步增加自然冷却利用时间。
二是试点运用新技术新措施。
通过更新改造,探索应用适宜的绿色节能技术,提升数据中心节能水平。
在冷源节能方面,进一步优化智能变频节能技术,在不同的负载率和外部环境下,智能匹配合适的流量,显著提升节能效益。
在电池智能管理方面,通过改进电池管理系统,减少电池充放电的能源损耗,延长电池更换周期,降低危化品处置对环境的影响。
(2)中长期
上海证券交易所通过加强行业内外交流,跟踪研究新的技术手段,结合自身实际作出更多探索。
一是树立绿色低碳的运营理念。
推进实施绿色低碳发展战略,明确工作机制和工作部署,加强绿色节能技术和“碳中和”路径的跟踪研究,在设备更新、改造翻修、技术选型中强调节能要求,推动业务与绿色协同发展。
二是探索实践绿色节能技术。
目前,上海证券交易所数据中心有40%的能耗用于IT设备散热,和设备自身的能耗基本持平,结合上海证券交易所各数据中心实际情况,因地制宜地开展新风自然冷却、液冷散热等节能技术应用。
此外,上海证券交易所还将积极探索水蓄冷、冰蓄冷、电池夜充昼放等储能技术,实现“削峰填谷”,降低运营成本。
三是积极尝试清洁能源利用。
国家重点推广风、光、水、核等清洁能源,上海证券交易所数据中心在后续新建和改造中也将考虑自建光伏动力系统,如“建筑光电幕墙”等;同时还将考虑一些绿色金融手段,如通过市场化交易方式购买可再生能源电力。
四是整体考虑基础设施和IT设备节能。
一方面加强基础设施运行和IT设备运行的协同,优化设备分布,提升机房负载;另一方面利用国家信创战略契机,试点推广高效率、云端化、智能节电的设备,引导用户提升IT设备能效,实现数据中心整体节能。
后续,上海证券交易所将按照上述思路继续深入探索,加强实践应用,形成标准规范,打造金融行业绿色低碳数据中心范本,引领行业可持续发展,提升经济社会效益。
三、探索实践高效数字化转型
1.现状
如何更加安全高效地管理一个超大型数据中心,是业界的一个重要命题。
上海证券交易所金桥数据中心体量庞大、系统复杂,基础设施管理平台集成了11个子系统,监控点位约140万个,各类数据之间存在复杂动态的逻辑关系。
在运营初期,上海证券交易所已经做了一些信息化的尝试,通过集中监控的手段提高管理效率,目前平台已经覆盖95%的基础数据和主要的业务流程。
同时,上海证券交易所结合运维需要和平台建设,构建了“大中台、小前台”的管理架构,在数字化转型方面也已经进行了初步探索。
目前,针对如何使海量数据产生价值,进一步做好大规模、多中心运维管理的问题,还有待进一步探索。
2.目标
数据中心是上海证券交易所数字化转型战略的三个基础之一。
上海证券交易所数字化转型的目标是利用数字化的理念和技术对数据中心的组织架构、业务流程、服务体系进行系统性重塑,全面提升运维效率和服务水平,打造数字化数据中心,夯实数字化转型基础。
3.路线
数字化转型离不开数据和业务,其中掌握数据是基础,治理数据是关键,应用数据是落脚点。
上海证券交易所数据中心数字化转型可以分三步走,即业务数字化、数据治理和数字业务化。
(1)近期全面推进业务数字化
数字化转型的基础是全面掌握数据,上海证券交易所将围绕运行管理、设备管理、用户服务和运维技术资料四大板块推进业务数字化。
一是运行管理数字化。
目前平台已覆盖大部分运行数据和业务流程,后续将继续完善覆盖范围,实现运行管理数据全覆盖。
二是设备管理数字化。
设备是数据中心运行的基础,上海证券交易所将逐步完善设备、维保、维修、备品备件、供应商等信息的全面数字化。
三是用户服务数字化。
在基础设施管理平台、用户服务平台等各平台之间加快数据开放流通,形成面向用户的统一接口,实现运维管理和园区服务流程100%线上办理。
四是运维技术资料数字化。
将图纸、手册、配置表、经验总结等运维技术资料全面电子化,并进一步完善检索和关联功能。
(2)中期深入开展数据治理
在有了数据的基础上,通过“盘、解、治”,有序推进数据治理工作,将数据从资源升级为资产,使数据变得可用、好用,为下一步的数字业务化创造条件。
一是盘清家底,通过梳理数据资源,建立数据整体视图,解决“有什么数据,数据在哪里”的问题。
比如设备数据,上海证券交易所除了拥有5600多台大型设备外,还有数以万计的小型设备及部件,每台设备既有基础的静态数据,又有运行的动态数据,通过数据盘点,建立数据视图,确保数据随时可调用。
二是进行数据解析,理清数据架构,建立数据关联,例如上下游设备关联,维护、维修、配置等模块间关联等,从而建立数据模型,使各类设备数据不再是孤立的数据,而是成为数据中心应用场景中“活”的数据。
三是强化数据治理,从数据资产、数据标准、数据质量、数据安全等方面加强数据管理能力建设,确保数据的有效性和可用性,从而将数据资源变为数据资产。
(3)远期积极探索数字业务化
围绕安全、高效的目标,充分挖掘数据价值,对数据中心的运维模式、业务流程进行重塑,最终应用到具体业务场景上。
下面通过运行中最典型的业务来进行说明:
一是运维当中最重要的应急事件处置,通过重塑事件预警和处置模式,化被动运维为主动运维。
开发重大事件预警功能。
通过数据挖掘和机器学习,建立风险控制模型,将系统健康度分为绿区、黄区和红区,对系统风险进行实时监控,发现隐患并提前处置,从而避免重大事件的发生。
重塑重大事件处置模式。
先由平台进行告警溯源分析,精准定位事件原因,然后联动知识库、备件库、视频监控、协同平台等数字化应用,智能推送处置方案、配套资源等一揽子建议,提高处置效率。
二是针对牵扯大量人力的日常设备维护工作,通过研发智能应用代替人力,优化资源配置和组织架构。
智能辅助设备维保全流程。
在计划阶段,通过智能应用一键生成运行报表和维护计划,并实现预约登记和智能提醒;在实施阶段,使用视频监控、智能安防、协同平台等数字化应用代替传统的人员随工模式;在完成阶段,通过数据库比对、人员审定进行服务评价。
从事前、事中、事后三个阶段提高自动化程度,优化人员配置。
三是活用各类数据,探索用户服务新模式,提升用户体验。
包括建设一站式服务平台、灵活定制报表服务、形成多样化的用户计费方式等,实现增效减费,构建便捷高效的运营服务生态。
绿色低碳和数字化转型已成为国家的重要发展战略,上海证券交易所准确认识数据中心作为行业公共基础设施的定位,在安全运行的基础上,统筹推进绿色低碳发展,探索实践数字化转型,赋能行业高质量发展,完美解答安全和发展这道多选题。
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