2021年影响数字基础设施的5大技术趋势

技术趋势的预测是一项具有挑战性的任务，尤其是在世界不可预知地发生转变的一年。在2020这不同寻常的一年里，大环境在短短几个月内加速推进了可能需要多年才能实现的数字化转型，给我们的生活和工作方式带来了深刻而持续的影响。新冠疫情加快了各行各业的数字化应用，并凸显了数字基础设施和技术在助力企业成功方面的关键作用。

Equinix 的技术专家们近期讨论了来年及以后最重大的技术预测和数字基础设施趋势。以下是我们认为将会发生的事情：

云原生基础设施将占主导地位

众所周知，传统基础设施的设计不能满足当今数字商业的需求。

数字商业日益受到现代软件堆栈和广泛使用开源及云原生技术的驱动。简而言之，云原生是一种软件开发方法，它促进了云计算技术和原则的使用，如微服务、API优先、容器和DevOps，以及诸如容器编排（如Kubernetes）、服务网格（如Istio）和不可变基础设施等相关功能。

在这些技术的共同助力之下，企业能够快速构建、运行和编排可扩展的应用程式，这些应用程式通常可以利用混合多云架构在全球分布和部署。这些分布式部署对延迟、可用性、性能和敏捷度的要求越来越高，并高度依赖可通过软件进行自配置、自动扩展和自我修复的基础设施。

数字基础设施比以往任何时候都重要。多年的数字化转型在短短几个月内基本完成，而且这种趋势只会进一步加速。IDC预测，“到2021年底，80%的企业将基于已有的经验教训建立机制，以比疫情前快一倍的速度转向以云为中心的基础设施和应用。”

这种转变意味着对传统基础设施设计方式的根本改变。

现代数字基础设施（数据中心、网络和硬件）应该通过API完全抽象化，并通过软件进行编排。这种方法使应用开发人员能够以软件的速度部署和管理分布式基础设施，从而专注于最重要的工作——创新及创造优秀的应用程序。这种抽象需要将实时可观察性构建到基础设施状态中，并开发可编程界面，通过这些界面，便可以宣告式定义从边缘到多云的任何独立组件、组件组合和端到端所需的状态。

有了这样的框架，部署和管理分布式基础设施就可以构建一个闭环的、自适应的分布式系统，而只有通过软件和开放技术才能具规模地有效实现。

我们对于软件定义基础设施的愿景是，任何可以自动化的东西都应该通过软件实现自动化。对底层实体设备的工作负载进行虚拟化和/或容器化以及将抽象出来的能力，导致了诸如基础架构即代码（IaC）和不可变基础设施等不断变化的范式，从而允许快速部署基础设施资源和更快的实施时间，尤其是在混合多云环境中。

2021年，云原生技术将在基础设施堆栈的几乎每一层，以及从边缘到多云的数字基础设施编排中被广泛采用。

边缘优先的模式将助力创新

Gartner杰出副总裁、分析师Nick Jones和David Cearley表示：“到2023年，超过50%的企业生成数据将在数据中心或云之外创建和处理，而2019年这一比例还不到10%。”在一个生活和工作越来越处于边缘的世界，计算继续以前所未有的速度移动，从集中式数据中心转向分布式的互连基础设施，这些基础设施位于靠近数据创建和消费端的边缘位置。

无论是视频会议、协作工具、流媒体、游戏还是共享乘车，如今的现代应用越来越多从底层开始构建，以实现边缘的自动化和弹性部署。在那里，来自多个来源的大量数据必须快速得到处理。在边缘，许多应用程序和微服务必须以低延迟进行互连以提供最佳用户体验。跨越多个边缘位置和基础设施层（从边缘到多云）部署分布式应用，需要对架构权衡的全面了解和评估，包括可用性区域、分布式服务网格、流量管理、数据管道、安全性、缓存和状态管理（无状态与有状态）等等的设计。

此外，随着计算和数据向边缘转移，将出现新的边缘特定的基础设施约束。这包括与覆盖面、电力、网络、计算和存储硬件相关的容量和可用性要求，以及对模块化和可扩展性、多租户、全自动操作（NoOps）和跨越多数据中心的可用性区域的需求。诸如此类的种种要求都需要很好地被理解和同时优化。

2021年，我们将看到边缘优先部署的持续发展势头，以及整个基础设施堆栈的技术创新浪潮，以解决在边缘可靠地扩展和编排分布式基础设施的复杂性增加的问题。

优化布局的边缘基础设施将驱动5G

5G是一个重大的技术拐点。我们预测随着时间的推移，5G对于无线的意义将如同宽带对于有线的意义。

2021年将是企业在其基础设施部署规划中考虑5G的一年。高性能5G功能的实现需要优化延伸至边缘的实体基础设施。通过将应用和“固定端”IT环境靠近5G接入范围，以及核心功能放置在毗邻云、互连度高的数据中心中，企业可以从这项强大的新技术中获益。新的数字基础设施和现有的宏边缘数据中心相结合，将形成一个强大的架构模型，其特点是以更低的延迟提供海量数据和分布式计算资源。这为新的用例提供了新的计算范式，而以前这些用例无法有效利用这些先进技术。

作为一种网络接入技术，5G将提供更广泛的覆盖范围、更高的可靠性、更高的带宽和更好的安全性。它将提供永远在线、无处不在的体验，容量和性能显著提高：如数据速率提升100倍（multi-Gbps）、非常低的无线网接入延迟（低至1ms）和高设备密度。这些能力将为机器人、无人机、自动驾驶汽车、远程医疗和触觉式网络(Tactile Internet)等带来新的机遇和全新可能。

实现5G的真正愿景和承诺并非易事。随着全球5G建设势头的增长，其成功与否将越来越多地依赖于创造一个由生产者和消费者构成的丰富的数字生态系统，以及优化底层基础设施的多元功能，包括频谱、无线接入网、边缘数据中心、传输网络、硬件和互连。

如今，美国约80%的城市人口可以在10毫秒的网络往返时间内连接到Equinix数据中心。这些宏边缘的数据中心园区与公共云、网络提供商、内容提供商及企业高度互连，创建了一个允许5G流量直接地从本地就可突破的框架。这使得“固定侧”生态系统能够高效连接到5G网络。

一种尤其令人兴奋的能够实现新商业模式和用例的5G功能是网络切片，它允许架构师在同一实体网络上创建和管理不同组件之间的互连，以满足延迟、吞吐量或安全性等方面的特定要求。支持5G的应用将需要与跨互联网、公有云或私有云，以及边缘计算工作负载的资源进行互连，且最好放置在靠近用户面功能（UPF）的位置。

先进的 5G 用例需要从根本上改变底层的基础设施，然后才能进行扩展。对于 Equinix 来说，要使 5G 成为现实，首先要利用现有的基础设施覆盖范围和能力，同时识别并规划未来的用例，这些用例将以一种有意义的方式受益于中立的、多租户的实体基础设施部署的潜在扩展，并将其扩展到更远的边缘。我们认为，5G的数据中心和实体基础设施应该是现代化的、可扩展的、灵活的、互连的、中立的和多租户的。

人工智能将呈分布式并向边缘拓展

AI（人工智能）当然不是一个新概念，但随着机器学习和深度学习的进步，AI有望改变几乎所有行业，就像一个世纪前的电力一样。IDC数据显示，到2022年，80%转向混合商业模式的组织将在支持AI的安全边缘基础设施上增加4倍的支出，以实时提供业务敏捷性和洞察力。^[i]

最大规模的AI训练所使用的计算量呈指数增长，事实上，几乎每三个半月就翻一番，AI算法效率每16个月翻一番。^[ii]这些指标大大超越了摩尔定律的两年翻倍期。如此显著的硬件和算法效率的提高，使得更多的AI工作负载可以由更少的硬件和更少的处理资源来执行。随着AI在各个行业和组织中的持续应用和普及，这种变化速度在2021年及以后只会加快。

在一个典型的AI工作流程中，大量数据被收集和预处理以进行建模，然后将训练模型用于预测或推理，并可以反复微调。公有云传统上是部署AI的有利位置，因为AI算法和训练最适合可自动扩展的大型数据集和计算集群。然而，对于越来越多的用例而言，需要以分布式的方式在边缘部署AI。

在这些情况中，与延迟、性能、隐私和安全相关的一系列额外的严格要求，要求一些用于推理和训练的AI数据和处理贴近用户及数据的创建和使用的来源。

当涉及到在边缘运行AI训练工作负载时，必须考虑一些因素和权衡，如功率、性能、数据隐私、数据安全、数据引力和聚合，以及简洁性。同样的，在边缘进行推理，需要考虑延迟、可用性、设备资源、数据隐私、数据安全和聚合等。

2021年，我们将看到边缘部署AI以进行AI训练和推理的步伐加快，同时增强服务化（As-a-service）能力，以实现混合多云AI环境的基础设施部署自动化和编排。

数据中心将向电网化方向转变

随着全球气候危机的加深，领先的组织正在将其可持续发展目标从避免负面影响转向创造积极变化。至少，各公司也正在制定与《巴黎协定》目标相一致的战略，并认识到全球经济脱碳的迫切需要。

IDC预测，“到2025年，90%的全球2000强企业（G2000）将要求在IT硬件供应链中使用可重复利用材料，要求供应商的设施达到碳中和，并降低能源使用作为开展业务的前提”。¹

迄今为止，许多数据中心公司通过设计创新和节能措施来管理其能源消耗和相应的碳排放。一些经营者更进一步，承诺100%使用可再生能源和实现碳中和，一些还与欧盟的《欧洲绿色协议（the Green Deal）》中数据中心须到2030年实现碳中和的呼吁保持一致。¹ 2021年，数字经济预计将继续扩张和加速发展，这使得数据中心处于关键位置，并有责任推动对环境的积极影响。

2021年，我们将看到首个重大的“电网和可持续性”数据中心项目的发展。

数据中心有多种可能的方式对环境产生积极影响。间接机会如影响托管平台的发展，让这些平台可以准确地将天气预报、使用模式和需求模式，以及诸如降载等功能结合起来；具体行动如利用能提供灵活、即时电源的大型现场储能解决方案，甚至利用热能形式的废弃能源来替代在本地的能源需求。

从保持中立到积极影响的转变将需要由技术来驱动，并将需要建立由高度感兴趣的各方组成的全球和地方生态系统。从长远来看，这种趋势的融合和需要超低往返延迟的下一代应用的出现，将共同导致数据中心位置的改变。下一代数据中心将去中心化，并融入社区，作为计算、连接、电力和热能的弹性生态系统发挥作用。

对可持续发展的日益关注带来了向开放的数据中心基础设施标准的转变——从设计和运营到电力管理，再到下一代燃料电池和冷却。这一趋势将加速数据中心的创新，并通过减少设备提供商在开发平台为关键任务的数据中心设施服务所面临的巨大障碍，对实现电网的积极性发挥重要作用。

各种因素交织在一起，包括使能技术的进步（部分是通过更开放的硬件平台和供应商之间更好的互操作性）；通过开发可再生能源和融入电力批发市场来解决气候变化问题的紧迫性日益增加；存储和新平台的相关挑战要求更低的端到端延迟；以及将计算和网络资源驱动到更接近边缘的需求，将催生新一代电网化数据中心项目。

塑造未来的数字基础设施

虽然我们希望2021年比2020年更具可预测性，且有更少意料之外的事情发生，但很明显，我们无法回到过去的状态。数字化增长和加速将持续进行，认识到这一点之后，数字领导者们需要拥充分掌握技术和趋势，这将给他们的企业带来明显的优势。能够理解并掌握这些宏观趋势的企业和技术领导者们，将能为我们瞬息万变的未来作更佳的准备。

在 Equinix，我们通过在 Platform Equinix®堆栈的每一层（数据中心、互连及裸机）利用最优秀的变革技术，帮助数字领导者将他们的数字基础设施汇聚在一起并实现互连，以可持续的方式实现这一目标。这包括以软件速度实现这些功能的端到端编排，利用 API、开源工具和云原生技术，使我们的客户能够在今天就能保持未來的领先地位。

了解推动数字增长的更多趋势，以及如何将它们转化为您的优势。立即下载《全球互连指数第4卷》。

[1]. “IDC FutureScape: Worldwide IT Industry 2021 Predictions,” IDC, October 2020, Doc #US46942020.

[2]. Nick Jones and David Cearley, “Top 10 Strategic Technology Trends for 2020: Empowered Edge,” Gartner, March 10, 2020, ID G00450640.

[3]. “IDC FutureScape: Worldwide Future of Digital Infrastructure 2021 Predictions,” IDC, October 2020, Doc #US46470820.

[4]. Raymond Perrault et al, “The AI Index 2019 Annual Report,” AI Index Steering Committee, Human-Centered AI Institute, Stanford University, Stanford, CA, December 2019.