阿里巴巴是在數(shù)據(jù)中心布局上起步的科技企業(yè)，作為國內(nèi)最大的云計(jì)算廠商之一，阿里巴巴建設(shè)數(shù)據(jù)中心的歷史可以追溯到2016年9月正式啟用的張北數(shù)據(jù)中心。自那時(shí)起，這座位于河北省張家口市張北縣的數(shù)據(jù)中心，已經(jīng)成為承擔(dān)雙11、云計(jì)算等各項(xiàng)核心業(yè)務(wù)的支柱。
2017年，阿里宣布在南通、杭州和烏蘭察布落地三座超級(jí)數(shù)據(jù)中心，新增超百萬臺(tái)服務(wù)器，輻射京津冀、長(zhǎng)三角、粵港澳三大經(jīng)濟(jì)帶。
2018年，阿里巴巴烏蘭察布、南通、杭州、河源一期數(shù)據(jù)中心同步開啟建設(shè)，到2020年在新基建政策頻出的背景下，張北、南通、杭州、河源、烏蘭察布五大國內(nèi)超級(jí)數(shù)據(jù)中心終于建成，形成了自己的數(shù)據(jù)中心生態(tài)。
總的來說，阿里云目前已經(jīng)在全球22個(gè)地域部署了上百個(gè)云數(shù)據(jù)中心，不久的未來還將在國內(nèi)再建10座超級(jí)數(shù)據(jù)中心，并根據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展規(guī)劃在全球的數(shù)據(jù)中心布局。
阿里巴巴數(shù)據(jù)中心技術(shù)突破
在多年的數(shù)據(jù)中心建設(shè)過程中，阿里也有了一些技術(shù)上的積淀和突破。
圖片圖片來源：阿里云
阿里云介紹，相比于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心，張北、南通、杭州、河源、烏蘭察布這五大國內(nèi)超級(jí)數(shù)據(jù)中心全面應(yīng)用了阿里巴巴自研核心技術(shù)，采用機(jī)架式服務(wù)器，形態(tài)從1U 2U 4U不等，從SKL一代，阿里巴巴數(shù)據(jù)中心就開始推進(jìn)全自研服務(wù)器，并已經(jīng)在新開服中心廣泛應(yīng)用，包括自研的神龍?jiān)品?wù)器，達(dá)摩院、平頭哥等最新研究成果，以及自研AI芯片含光800等。
在張北數(shù)據(jù)中心，阿里采用的直通風(fēng)風(fēng)側(cè)自然冷卻技術(shù)，是全國數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域最大規(guī)模應(yīng)用；杭州浸沒式液冷技術(shù)部署，也是全球互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)最大規(guī)模；河源數(shù)據(jù)中心通過萬綠湖湖水冷卻應(yīng)用，也是少有數(shù)據(jù)中心能夠做到的成果；以及巴拿馬電源系統(tǒng)在阿里新基地項(xiàng)目全量應(yīng)用，主要從供配電鏈路和整流模塊拓?fù)鋬蓚€(gè)維度，對(duì)傳統(tǒng)配電系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，進(jìn)一步降低電源成本，提升系統(tǒng)效率和可靠性。
見證國內(nèi)數(shù)據(jù)中心變革
作為國內(nèi)較早部署數(shù)據(jù)中心的科技企業(yè)之一，阿里巴巴在可以說是國內(nèi)數(shù)據(jù)中心技術(shù)變革的一個(gè)見證者。在阿里巴巴看來，在數(shù)十年中，國內(nèi)的數(shù)據(jù)中心建設(shè)出現(xiàn)了一些新的現(xiàn)象，比如大廠紛紛開始布局自研服務(wù)器，競(jìng)爭(zhēng)從云計(jì)算延伸至數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域。現(xiàn)在看來，通過建設(shè)自家數(shù)據(jù)中心搶占新基建高地，已經(jīng)成為各大廠的通用做法。
而聚焦到數(shù)據(jù)中心本身，計(jì)算機(jī)的單機(jī)柜功率越來越大，整機(jī)柜的交付也越來越快；在供電方面，目前的數(shù)據(jù)中心則以自建110Kv或220Kv變電站為主，這樣在輸配電環(huán)節(jié)可以最大化地減少損耗。
這些都意味著，數(shù)據(jù)中心技術(shù)趨于成熟，交付計(jì)算的能力越來越強(qiáng)。
液冷技術(shù)正在普及
在大型數(shù)據(jù)中心中，制冷系統(tǒng)占了很大比重。無論是從體量還是耗能上，制冷的問題都是數(shù)據(jù)中心的頭等大事。
目前，我國數(shù)據(jù)中心的能耗85%在PUE1.5-2.0之間，照此趨勢(shì)，ODCC預(yù)計(jì)到2030年，我國數(shù)據(jù)中心的能耗將從2018年的1609億千瓦時(shí)，增長(zhǎng)到2030年的4115億千瓦時(shí)。
這是什么概念？以2019年的數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，2030年國內(nèi)數(shù)據(jù)中心的能耗將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出三峽和葛洲壩全年的發(fā)電量！
而要想解決數(shù)據(jù)中心可怕的能耗問題，現(xiàn)在數(shù)據(jù)中心已經(jīng)從傳統(tǒng)風(fēng)冷和水冷空調(diào)散熱方式轉(zhuǎn)向液冷技術(shù)。
《中國液冷數(shù)據(jù)中心發(fā)展白皮書》也指出，用特制液體取代空氣作為冷媒為發(fā)熱部件進(jìn)行散熱的液冷技術(shù)，以及基于該技術(shù)的液冷服務(wù)器，為數(shù)據(jù)中心的綠色化提供了新的解決思路。
為了加深對(duì)數(shù)據(jù)中心的了解，我們有必要探索一下液冷技術(shù)的概念，以及這項(xiàng)技術(shù)在降低能耗上表現(xiàn)突出的原理。
從概念上說，液冷技術(shù)是指將大部分熱量通過液體循環(huán)介質(zhì)帶走的一種散熱降溫技術(shù)，也就是通過液體來替代空氣，把CPU、內(nèi)存條、芯片組、擴(kuò)展卡等器件在運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的熱量帶走。與傳統(tǒng)風(fēng)冷技術(shù)相比，液冷系統(tǒng)可節(jié)省電量30%-50%，應(yīng)用液冷技術(shù)的數(shù)據(jù)中心，機(jī)房整體能效將得到30%提升。
根據(jù)目前技術(shù)研究的進(jìn)程，液冷可分為水冷和冷媒冷卻兩種，可用冷媒包括水、礦物油、電子氟化液等。而按照冷卻原理，液冷又可分為冷板式液冷（安裝在芯片等部件上散熱）、浸沒式液冷（將板卡浸泡在液體中）和噴淋式三種方法，比如曙光公司專門為深度學(xué)習(xí)高性能計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的浸沒式液冷方案，可以使單機(jī)柜密度達(dá)到100kW。
雖然液冷技術(shù)是突破數(shù)據(jù)中心節(jié)能瓶頸的“最佳捷徑”，但由于目前液冷技術(shù)仍然面臨著巨大挑戰(zhàn)，其還未在全球數(shù)據(jù)中心中成為主流技術(shù)。這些挑戰(zhàn)包括浸沒式、噴淋式液冷雖然散熱效率更高，但冷卻液直接接觸發(fā)熱器件，是否會(huì)影響IT部件的功能和壽命尚無明確結(jié)論；且由于使用冷卻液較多，需要考慮機(jī)房承重，使用和維護(hù)成本也較高。而水冷冷板方案雖然不直接接觸發(fā)熱器件，但采用非絕緣體的水作為冷媒，若發(fā)生泄漏會(huì)對(duì)HPC系統(tǒng)造成致命損害，存在安全隱患。
可見液冷在技術(shù)上確實(shí)還有很多進(jìn)步的空間，但其在節(jié)能和經(jīng)濟(jì)上的價(jià)值卻被廣泛認(rèn)可。據(jù)賽迪顧問預(yù)測(cè)，液冷的應(yīng)用前景廣闊，2025年中國液冷數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)規(guī)?；?qū)⒊|元。
阿里巴巴也非常重視液冷技術(shù)在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用，比如杭州數(shù)據(jù)中心就是全球規(guī)模最大的全浸沒液冷數(shù)據(jù)中心。據(jù)估算，相比傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心，阿里云杭州數(shù)據(jù)中心PUE可達(dá)到1.09，每年可節(jié)電7000萬度。
圖片圖片圖片阿里云液冷服務(wù)器阿里云供圖
不僅是阿里，全球范圍內(nèi)的科技企業(yè)的數(shù)據(jù)中心早已開始布局液冷技術(shù)，比如谷歌、英特爾、HPE等多家巨頭公司，國內(nèi)的騰訊、華為、綠色云圖、中科曙光、浪潮、英維克等廠商也在加緊布局。
圖片來源：《中國液冷數(shù)據(jù)中心發(fā)展白皮書》
正如阿里巴巴所希望的那樣，相信在技術(shù)進(jìn)步下，液冷技術(shù)將會(huì)在國內(nèi)的數(shù)據(jù)中心普及開來，減少能耗。
新變化下，數(shù)據(jù)中心的攻堅(jiān)方向
隨著AI、5G、區(qū)塊鏈等新興技術(shù)的出現(xiàn)和成熟，勢(shì)必會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)中心產(chǎn)生巨大影響，比如利用AI等相關(guān)技術(shù)，數(shù)據(jù)中心可以在大集群服務(wù)管理中進(jìn)行異常日志自動(dòng)發(fā)現(xiàn)、備品備件預(yù)測(cè)、批量問題發(fā)現(xiàn)等，實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化運(yùn)維，就像是數(shù)據(jù)中心的“無人自動(dòng)駕駛”；針對(duì)5G新商業(yè)應(yīng)用的邊緣數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施，也將得以快速發(fā)展，為智慧交通、遠(yuǎn)程醫(yī)療、智能制造等提供技術(shù)支撐。
變化所在之處，即機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存之所，數(shù)據(jù)中心也面臨著需要解決的挑戰(zhàn)和攻堅(jiān)方向，大規(guī)模數(shù)據(jù)中心園區(qū)用水資源的可靠性供應(yīng)及節(jié)水方案，數(shù)據(jù)中心排熱回收再利用等，都是數(shù)據(jù)中心有著巨大進(jìn)步空間的突破口。
“創(chuàng)新越來越重要，一個(gè)微小的創(chuàng)新都會(huì)帶來巨大的價(jià)值”，這幾乎是所有相關(guān)企業(yè)對(duì)數(shù)據(jù)中心發(fā)展前景達(dá)成的共識(shí)。期待未來，國內(nèi)有更多數(shù)據(jù)中心拔地而起，撐起新基建算力的底座！
