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咱們今天要嘮的這個熱點,不是娛樂圈都某竹吳某凡“決戰”事件的驚天反轉(感興趣的可以看看菜乙幾的這篇:《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疑詐捐多方回應(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》),而是實打實的“熱點”——熱得發燙的數據中心機房里的服務器。

你別看數據中心的照片一個個都拍得美觀大方清風拂面的,機房里邊可是熱火朝天。想象一下,數據中心機房里,每臺狹小的服務器機柜里少說數十顆滾燙的“芯”,它們一年365天、7x24小時不停地高速運轉,那么多服務器一起,散發的熱量匯聚起來得是多大的熱浪。

這也就難怪大多數機房里都吵得不行——無他,多少臺空調風機開足了馬力在吹啊,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模最大的云數據中心——阿里云張北數據中心。在這里,已建成的和正在建的數據中心園區加總,服務器規模百萬臺級。

要說這種規模的數據中心,應該更熱不是?怎么會不用空調?怎么就“涼透了”?

本來我也不太信,直到在今年“大暑”前一天,我見到了這些機器。

一年300天,制冷“不花錢”

張北,位于河北省西北部、內蒙古高原南緣,為壩上第一縣。從北京向西北方向出發200多公里,途經草原天路沒多遠,就到了張北數據中心。

阿里云張北數據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很“溫柔”了,但是張北最高26℃的體感溫度,這才叫真的涼爽!

網上一查才知道,張北坐擁得天獨厚的氣候優勢,年均氣溫只有2．6℃,年內最低氣溫曾經創下零下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,張北數據中心的空調開機頻率,便在心中猜到了七八分。

參觀數據中心,第一項例行是嚴格的安檢——進出都要兩遍檢查,這是出于數據安全的需要,不多贅述。我們直奔此行的主題:數據中心機房。

說張北數據中心空調利用率極低,倒不如說這里更多用得是最高大上的“天然空調”。

在園區的氣冷機房,運轉著的不是空調,而是一種類似于新風系統的設備——AHU風墻。

AHU是Air Handler Unit(風機矩陣空氣處理單元)的縮寫,它的工作原理大概是:當室外溫度低于設置值(如25℃)時,設備將室外冷空氣經過濾及濕度處理后直接送入數據機房;當室外溫度高于設置值時,或通過噴淋降溫及過濾后送入數據機房,或啟動備用制冷空調為機房服務器降溫。

在張北,幾乎每年都有300多天可以利用室外冷空氣為數據機房降溫,而AHU風墻技術的使用,可以大大減少空調機組的運行而節能。

阿里云內部有個測算,按照張北這靠近草原的自然風冷卻服務器,夏天最熱時的電源是用效率(即PUE值,數值越接近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1．09。

于是,在那個再過十幾個小時就迎來大暑節氣的中午,我進入阿里云張北數據中心的風冷機房,靠著風墻站了不到一分鐘,就被風墻以3．5米/秒的風速(機房正常風力)吹得渾身上下涼颼颼,完全忘了“空調Wi-Fi西瓜”才是這個季節的標配。

假如服務器會說話,每天這小風兒吹著,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:服務器泡“水”里

平心而論,張北數據中心有自然風冷卻就夠了,在張北“鼓搗”液冷技術屬于多此一舉。但是當看到滿機房都是一個個“tank”——一臺臺價值不菲的服務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。

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

加上張北年均2．6℃的氣候條件,泡在液體里的服務器這下真的“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,對于傳統風冷而言稱得上是“降維打擊”,無非是因為液體的熱傳導效率高出前者百倍。

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

隨著未來對能耗密集型服務器(如AI服務器)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在散熱方面,還在于它能夠提升設備的穩定性、降低設備事故率。高山淵告訴筆者,液冷tank運行三年,與同等規模的其他機房相比,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、第三代半導體器件的兼容性如何;再如還發現某電容器件會在冷卻液作用下慢慢失效等。此外,囿于生產工藝和技術,目前我們使用的絕緣冷卻液距離實現國產化還有一段路程。

*理論上絕緣冷卻液的壽命是30年,且損耗很低。

“減碳三環”能否帶來“零碳云”

高山淵說,加上模塊化設計、AI調溫等技術,張北數據中心的全年PUE低于1．2,最低可以達到1．09——這是一個領先行業的數字,這一能效約等于每年可節約標煤8萬噸,相當于種植了400萬棵樹木。

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

數據中心負荷實在太大了,就算是能耗全部用來支撐計算,它們全年無休地開機運行,用電量也是一個天文數字。

這個天文數字遇到“碳中和”這樣的宏偉目標,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“廣袤的原野上風車林立,數千畝光伏電板如波蕩漾”,經過這些年的發展,風車和光伏電板已經成為張家口市的重要電力來源。使用“綠電”,成為張北數據中心的應然之選。

高山淵透露,張北數據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“四方協作機制”風電交易,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。

從自身節能減排做起,還只是阿里云數據中心邁向“零碳云”的一環。

由內向外,他們希望繼續向生態企業拓能,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,為其引入大數據、AI技術,幫助上云企業提高效率、節能降耗。

比如,通過向攀鋼集團引入阿里云工業大腦,對其煉鋼全流程(脫硫、提礬、轉爐、配合金、精煉、連鑄等)進行工藝優化,幫助攀鋼旗下的西昌鋼釩公司煉鋼廠節省了25%的人工、每生產一噸鋼節省1．28公斤鐵,生產效益提升2．4倍。

在西南某大型垃圾焚燒發電機組上,阿里云利用優化的AI算法幫助客戶將固廢垃圾焚燒效率提升2．6%,相當于燃燒同樣的垃圾每年可多發電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,在算法繼續優化下,只能煮出一顆溏心鵪鶉蛋了。

這一“煮蛋史的變遷”,形象地展示了數據中心綠色節能的進程。

踐行“碳中和”,打造“零碳云”,阿里希望利用數字化能力做好“減碳三環”:自身節能減排的“內環”,推動生態企業脫碳減排的“中環”,公眾綠色低碳消費的“外環”。

就像阿里巴巴首席技術官程立說得那樣,碳中和不僅是環保概念,更是技術路線,在落實“雙碳”戰略過程中,數字基建會朝著綠色基建邁進。