咱們今天要嘮的這個熱點(diǎn),不是娛樂圈都某竹吳某凡“決戰(zhàn)”事件的驚天反轉(zhuǎn)(感興趣的可以看看菜乙?guī)椎倪@篇:《都美竹:『想紅』是新時代的蕩婦羞辱》),也不是鴻星爾克一夜爆紅后又被質(zhì)疑詐捐多方回應(yīng)(感興趣的可以看看西坡的這篇:《鴻星爾克讓我想起了陳光標(biāo)》),而是實打?qū)嵉摹盁狳c(diǎn)”——熱得發(fā)燙的數(shù)據(jù)中心機(jī)房里的服務(wù)器。

你別看數(shù)據(jù)中心的照片一個個都拍得美觀大方清風(fēng)拂面的,機(jī)房里邊可是熱火朝天。想象一下,數(shù)據(jù)中心機(jī)房里,每臺狹小的服務(wù)器機(jī)柜里少說數(shù)十顆滾燙的“芯”,它們一年365天、7x24小時不停地高速運(yùn)轉(zhuǎn),那么多服務(wù)器一起,散發(fā)的熱量匯聚起來得是多大的熱浪。

這也就難怪大多數(shù)機(jī)房里都吵得不行——無他,多少臺空調(diào)風(fēng)機(jī)開足了馬力在吹啊,得散熱不是。

但這個場景在張北(張家口市張北縣),空調(diào)卻沒什么存在感,使用率很低。

為什么要提張北?因為那里有目前中國規(guī)模最大的云數(shù)據(jù)中心——阿里云張北數(shù)據(jù)中心。在這里,已建成的和正在建的數(shù)據(jù)中心園區(qū)加總,服務(wù)器規(guī)模百萬臺級。

要說這種規(guī)模的數(shù)據(jù)中心,應(yīng)該更熱不是?怎么會不用空調(diào)?怎么就“涼透了”?

本來我也不太信,直到在今年“大暑”前一天,我見到了這些機(jī)器。

一年300天,制冷“不花錢”

張北,位于河北省西北部、內(nèi)蒙古高原南緣,為壩上第一縣。從北京向西北方向出發(fā)200多公里,途經(jīng)草原天路沒多遠(yuǎn),就到了張北數(shù)據(jù)中心。

阿里云張北數(shù)據(jù)中心盡管挑了個最熱的日子來張北,這里“避暑圣地”的實惠還是驚到了人:北京連日下雨天氣已經(jīng)很“溫柔”了,但是張北最高26℃的體感溫度,這才叫真的涼爽!

網(wǎng)上一查才知道,張北坐擁得天獨(dú)厚的氣候優(yōu)勢,年均氣溫只有2．6℃,年內(nèi)最低氣溫曾經(jīng)創(chuàng)下零下40℃的記錄。零上二十五六度的天氣,也就在“大暑”前后才幸得一見。

掌握了這個情況,張北數(shù)據(jù)中心的空調(diào)開機(jī)頻率,便在心中猜到了七八分。

參觀數(shù)據(jù)中心,第一項例行是嚴(yán)格的安檢——進(jìn)出都要兩遍檢查,這是出于數(shù)據(jù)安全的需要,不多贅述。我們直奔此行的主題:數(shù)據(jù)中心機(jī)房。

說張北數(shù)據(jù)中心空調(diào)利用率極低,倒不如說這里更多用得是最高大上的“天然空調(diào)”。

在園區(qū)的氣冷機(jī)房,運(yùn)轉(zhuǎn)著的不是空調(diào),而是一種類似于新風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)備——AHU風(fēng)墻。

AHU是Air Handler Unit(風(fēng)機(jī)矩陣空氣處理單元)的縮寫,它的工作原理大概是:當(dāng)室外溫度低于設(shè)置值(如25℃)時,設(shè)備將室外冷空氣經(jīng)過濾及濕度處理后直接送入數(shù)據(jù)機(jī)房;當(dāng)室外溫度高于設(shè)置值時,或通過噴淋降溫及過濾后送入數(shù)據(jù)機(jī)房,或啟動備用制冷空調(diào)為機(jī)房服務(wù)器降溫。

在張北,幾乎每年都有300多天可以利用室外冷空氣為數(shù)據(jù)機(jī)房降溫,而AHU風(fēng)墻技術(shù)的使用,可以大大減少空調(diào)機(jī)組的運(yùn)行而節(jié)能。

阿里云內(nèi)部有個測算,按照張北這靠近草原的自然風(fēng)冷卻服務(wù)器,夏天最熱時的電源是用效率(即PUE值,數(shù)值越接近1表明效能越高)也只有1．3左右,在寒冷的冬天,PUE最低可達(dá)1．09。

于是,在那個再過十幾個小時就迎來大暑節(jié)氣的中午,我進(jìn)入阿里云張北數(shù)據(jù)中心的風(fēng)冷機(jī)房,靠著風(fēng)墻站了不到一分鐘,就被風(fēng)墻以3．5米/秒的風(fēng)速(機(jī)房正常風(fēng)力)吹得渾身上下涼颼颼,完全忘了“空調(diào)Wi-Fi西瓜”才是這個季節(jié)的標(biāo)配。

假如服務(wù)器會說話,每天這小風(fēng)兒吹著,想必它們也會很得意這種被“小確涼”吹拂的舒坦日子。

科幻大片橋段:服務(wù)器泡“水”里

平心而論,張北數(shù)據(jù)中心有自然風(fēng)冷卻就夠了,在張北“鼓搗”液冷技術(shù)屬于多此一舉。但是當(dāng)看到滿機(jī)房都是一個個“tank”——一臺臺價值不菲的服務(wù)器安安靜靜地浸泡在液體里——就像科幻大片里的橋段那樣,心里還是震動不已。

“將服務(wù)器泡在液體里”的這項技術(shù)叫做浸沒式液冷技術(shù)。這里的液體是一種特殊的絕緣冷卻液,冷卻液與服務(wù)器各元器件零距離全方位接觸,器件在運(yùn)行中產(chǎn)生的熱量將直接被吸收進(jìn)入外循環(huán)冷卻。

加上張北年均2．6℃的氣候條件,泡在液體里的服務(wù)器這下真的“涼透了”——整個房間靜悄悄,全程用于散熱的能耗幾乎為零。

浸沒式液冷的散熱表現(xiàn),對于傳統(tǒng)風(fēng)冷而言稱得上是“降維打擊”,無非是因為液體的熱傳導(dǎo)效率高出前者百倍。

前面提到的自然風(fēng)冷卻也不是對手。高山淵說:“如果將浸沒式液冷向全國推廣,那么全國數(shù)據(jù)中心的PUE都會降低到1．1以下。”

隨著未來對能耗密集型服務(wù)器(如AI服務(wù)器)的需求加劇,浸沒式液冷或許是唯一解。

液冷的好處不僅體現(xiàn)在散熱方面,還在于它能夠提升設(shè)備的穩(wěn)定性、降低設(shè)備事故率。高山淵告訴筆者,液冷tank運(yùn)行三年,與同等規(guī)模的其他機(jī)房相比,事故率降低了54%。

但是,浸沒式液冷也不是全無死角的“六邊形戰(zhàn)士”。

一方面液冷雖然從全生命周期*來看成本還可以接受,但它的一次性投入的確有點(diǎn)小貴;另一方面,絕緣冷卻液跟各類元器件的“磨合”還需要時間給以證明。比如,目前還未校驗它與GPU等新興計算單元、第三代半導(dǎo)體器件的兼容性如何;再如還發(fā)現(xiàn)某電容器件會在冷卻液作用下慢慢失效等。此外,囿于生產(chǎn)工藝和技術(shù),目前我們使用的絕緣冷卻液距離實現(xiàn)國產(chǎn)化還有一段路程。

*理論上絕緣冷卻液的壽命是30年,且損耗很低。

“減碳三環(huán)”能否帶來“零碳云”

高山淵說,加上模塊化設(shè)計、AI調(diào)溫等技術(shù),張北數(shù)據(jù)中心的全年P(guān)UE低于1．2,最低可以達(dá)到1．09——這是一個領(lǐng)先行業(yè)的數(shù)字,這一能效約等于每年可節(jié)約標(biāo)煤8萬噸,相當(dāng)于種植了400萬棵樹木。

用大自然的冷風(fēng)吹、用絕緣冷卻液浸泡,把數(shù)據(jù)中心的PUE值降低到接近于1,這些手段非常高明,但這也絲毫無改數(shù)據(jù)中心仍是耗電大戶的本來面目。據(jù)“中國IDC圈”統(tǒng)計,2019年數(shù)據(jù)中心總耗電量超過2045億千瓦時,占全社會用電總量超過2．4%。

數(shù)據(jù)中心負(fù)荷實在太大了,就算是能耗全部用來支撐計算,它們?nèi)�年無休地開機(jī)運(yùn)行,用電量也是一個天文數(shù)字。

這個天文數(shù)字遇到“碳中和”這樣的宏偉目標(biāo),無疑是一個“需要解決的問題”。

好在張北有的是“綠電”。

早在七八年前,張北就是“廣袤的原野上風(fēng)車林立,數(shù)千畝光伏電板如波蕩漾”,經(jīng)過這些年的發(fā)展,風(fēng)車和光伏電板已經(jīng)成為張家口市的重要電力來源。使用“綠電”,成為張北數(shù)據(jù)中心的應(yīng)然之選。

高山淵透露,張北數(shù)據(jù)中心無疑是張北綠電的消納大戶。2018年起,阿里就加入張家口“四方協(xié)作機(jī)制”風(fēng)電交易,截至今年5月,共交易綠電約4．5億千瓦時,累計減排二氧化碳近40萬噸。

從自身節(jié)能減排做起,還只是阿里云數(shù)據(jù)中心邁向“零碳云”的一環(huán)。

由內(nèi)向外,他們希望繼續(xù)向生態(tài)企業(yè)拓能,向電力能源、鋼鐵、交通、制造等碳排放大戶提供高效云平臺支持,為其引入大數(shù)據(jù)、AI技術(shù),幫助上云企業(yè)提高效率、節(jié)能降耗。

比如,通過向攀鋼集團(tuán)引入阿里云工業(yè)大腦,對其煉鋼全流程(脫硫、提礬、轉(zhuǎn)爐、配合金、精煉、連鑄等)進(jìn)行工藝優(yōu)化,幫助攀鋼旗下的西昌鋼釩公司煉鋼廠節(jié)省了25%的人工、每生產(chǎn)一噸鋼節(jié)省1．28公斤鐵,生產(chǎn)效益提升2．4倍。

在西南某大型垃圾焚燒發(fā)電機(jī)組上,阿里云利用優(yōu)化的AI算法幫助客戶將固廢垃圾焚燒效率提升2．6%,相當(dāng)于燃燒同樣的垃圾每年可多發(fā)電4000多萬千瓦時,碳排放相比之前降低約48%。

在阿里巴巴,一直有個“煮蛋”梗——2005年,阿里每10筆電商交易所消耗能源能煮熟4顆雞蛋;到2019年,只能煮熟1顆鵪鶉蛋;2021年“618”的時候,在算法繼續(xù)優(yōu)化下,只能煮出一顆溏心鵪鶉蛋了。

這一“煮蛋史的變遷”,形象地展示了數(shù)據(jù)中心綠色節(jié)能的進(jìn)程。

踐行“碳中和”,打造“零碳云”,阿里希望利用數(shù)字化能力做好“減碳三環(huán)”:自身節(jié)能減排的“內(nèi)環(huán)”,推動生態(tài)企業(yè)脫碳減排的“中環(huán)”,公眾綠色低碳消費(fèi)的“外環(huán)”。

就像阿里巴巴首席技術(shù)官程立說得那樣,碳中和不僅是環(huán)保概念,更是技術(shù)路線,在落實“雙碳”戰(zhàn)略過程中,數(shù)字基建會朝著綠色基建邁進(jìn)。