中國戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)融媒體記者 卜文娟

“張北的風(fēng)點亮北京的燈”。在今年冬奧會，張北縣基于風(fēng)電能力為冬奧提供了云計算服務(wù)，這依靠了京津冀數(shù)據(jù)中心樞紐的阿里張北數(shù)據(jù)中心。張北數(shù)據(jù)中心是阿里在國內(nèi)建設(shè)的最大的數(shù)據(jù)中心集群基地，除了張北，阿里還陸續(xù)在其他幾個樞紐節(jié)點城市建立了數(shù)據(jù)中心。

阿里巴巴集團(tuán)基礎(chǔ)設(shè)施事業(yè)群首席架構(gòu)師兼IDC研發(fā)總經(jīng)理高山淵對本刊記者表示，在國家規(guī)劃的算力樞紐節(jié)點和數(shù)據(jù)中心集群起步區(qū)邊界中，阿里云早已積極布局，建設(shè)低碳綠色的數(shù)據(jù)中心。截至目前，阿里云在全球25個地域部署了上百個云數(shù)據(jù)中心，其中規(guī)劃建設(shè)了5座超級數(shù)據(jù)中心，分別位于張北、河源、杭州、南通和烏蘭察布，可以說，阿里巴巴已建成全國最大的數(shù)據(jù)中心集群。

國內(nèi)首個采用三點式布局

據(jù)了解，張北數(shù)據(jù)中心于2016年9月投產(chǎn)，是國內(nèi)企業(yè)中首個采用三點式布局的數(shù)據(jù)中心集群，它大力采用風(fēng)電、光伏等綠色能源，部署了國內(nèi)云計算數(shù)據(jù)中心規(guī)模最大的浸沒式液冷集群。

何為三點式數(shù)據(jù)中心？高山淵介紹，考慮數(shù)據(jù)的安全性，在同一個城市20-30公里的范圍內(nèi)，選擇3個數(shù)據(jù)中心組成一個三角形的架構(gòu)，將定制處理器、存儲、服務(wù)器三者分布式部署，可以最大程度地保證數(shù)據(jù)安全和服務(wù)穩(wěn)定，其中任何一個節(jié)點出故障都不會導(dǎo)致云服務(wù)的中斷。

張北數(shù)據(jù)中心成為阿里全國最大的數(shù)據(jù)中心集群基地，從選址建設(shè)到今天，實際上經(jīng)歷了很多的坎坷。高山淵具體介紹道，很多人認(rèn)為數(shù)據(jù)中心建到相對比較冷的地方，有利于降低PUE。但是實際上在特別寒冷的地方建設(shè)數(shù)據(jù)中心，也有很多技術(shù)挑戰(zhàn)。

“張北去年最低氣溫是零下37攝氏度，在這樣的極低氣溫下，要考慮的不僅是給服務(wù)器降溫，還要考慮數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施如何保溫才能正常工作。阿里原來用的干冷器風(fēng)冷的設(shè)備在張北這種極寒條件下也出現(xiàn)過質(zhì)量問題，在這個過程中，我們付出了很多的努力。”

第二個難點是電力的配套。按照技術(shù)要求，電力需要一個雙路冗余的結(jié)構(gòu)，但是很多地方要做到這樣的輸變線路實際上是比較難的。此外，張北數(shù)據(jù)中心建成之后投產(chǎn)運營人員的穩(wěn)定性是一個非常大的挑戰(zhàn)，一是優(yōu)秀的人可能都不愿意去這些較偏遠(yuǎn)的地方，二是當(dāng)?shù)氐娜瞬刨Y源也比較少。

據(jù)悉，阿里的宣化數(shù)據(jù)中心也屬于“東數(shù)西算”工程中的京津冀樞紐。除了布局京津冀樞紐，阿里也在其他樞紐建立了數(shù)據(jù)中心。

2020年2月18日，阿里云廣東河源數(shù)據(jù)中心正式對外提供服務(wù)。這是華南地區(qū)規(guī)模最大的綠色數(shù)據(jù)中心，可容納超過30萬臺服務(wù)器，作為深圳地域的新可用區(qū)為華南地區(qū)上百萬企業(yè)客戶提供云計算、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等服務(wù)。

2020年6月，阿里云在內(nèi)蒙古烏蘭察布布局的超級數(shù)據(jù)中心開始正式對外提供云計算服務(wù)。2021年5月，阿里巴巴烏蘭察布數(shù)據(jù)中心榮獲“碳中和數(shù)據(jù)中心創(chuàng)新者”稱號。烏蘭察布是國內(nèi)重要的可再生能源發(fā)展區(qū)域，阿里巴巴烏蘭察布數(shù)據(jù)中心不僅屬于內(nèi)蒙古樞紐，同時也是阿里布局于西部的重要樞紐節(jié)點。

2020年11月，阿里云西部云計算中心及數(shù)據(jù)服務(wù)基地落戶成都。成都數(shù)據(jù)中心基地作為阿里云西部業(yè)務(wù)的重要支撐，將綜合采用各項先進(jìn)技術(shù)，如服務(wù)器定制化、人工智能芯片、異構(gòu)計算、大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)集群等，提升整體項目技術(shù)水平和算力產(chǎn)出。

將服務(wù)器“泡在水里”

數(shù)據(jù)中心自身的能耗問題也備受關(guān)注。由于冷卻系統(tǒng)耗能占比高、可優(yōu)化空間大，當(dāng)前通過改善數(shù)據(jù)中心的制冷方式，進(jìn)而降低數(shù)據(jù)中心能耗，已經(jīng)成為推進(jìn)我國數(shù)據(jù)中心高質(zhì)量發(fā)展的必要措施之一。

液冷技術(shù)是數(shù)據(jù)中心制冷革新的關(guān)鍵技術(shù)之一，可以較好地提高數(shù)據(jù)中心的能效水平。浸沒式液冷技術(shù)主要由冷卻液、腔體結(jié)構(gòu)、換熱模塊及相關(guān)的連接管道等設(shè)施構(gòu)成。其中，冷卻液為數(shù)據(jù)中心的換熱介質(zhì)，具有高絕緣、低黏度以及超強的兼容特性，是浸沒式液冷技術(shù)的主要媒介。主板芯片等發(fā)熱器件表面的散熱性能在很大程度上影響介質(zhì)沸騰的換熱強度，若芯片表面光滑，則液體在換熱面上的傳熱系數(shù)較高，從而提高熱量的散發(fā)速率。

阿里云工程師研發(fā)的“將服務(wù)器泡在水里”的浸沒式液冷技術(shù)，將服務(wù)器浸泡在特殊的絕緣冷卻液里，運算產(chǎn)生的熱量可被直接吸收進(jìn)入外循環(huán)冷卻，全程用于散熱的能耗幾乎為零。這種形式的熱傳導(dǎo)效率比傳統(tǒng)的風(fēng)冷要高百倍，節(jié)能效果超過70%，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)中心100%無機械制冷。

據(jù)高山淵介紹，數(shù)據(jù)中心一般有兩套循環(huán)系統(tǒng)，一套是把熱量從IT設(shè)備帶入到空氣里邊，第二套是把室內(nèi)空氣里的熱量排到大氣中。而浸沒式液冷技術(shù)就是為了解決IT設(shè)備散熱問題。

高山淵說：“液體的潛熱非常大，所以它可以做到以比較高的冷卻液溫度去循環(huán)，滿足IP設(shè)備穩(wěn)定運行的需要。在國標(biāo)里，風(fēng)冷數(shù)據(jù)中心為了讓IT設(shè)備穩(wěn)定運行，要求以18攝氏度到27攝氏度冷空氣吹過，但是在沉浸式液冷里面液體溫度可以調(diào)到30多攝氏度。”

他表示，“液冷內(nèi)循環(huán)本身比較高效。溫度越高越有利于熱量散發(fā)，所以外循環(huán)也可以做得非常簡單。所有的IT設(shè)備散熱效果進(jìn)行充分優(yōu)化，它的穩(wěn)定性和壽命會得到很好的提升，而且基本上可以做到全球所有的地方都用同一套的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。”

據(jù)介紹，IT設(shè)備最大的故障源大概有3個，第一是震動，服務(wù)器為了散熱，風(fēng)扇帶來震動，這對服務(wù)器的穩(wěn)定性影響大。第二是整體的溫度、濕度，溫度太高就會影響IT設(shè)備的穩(wěn)定性和壽命，溫度低、濕度大又會有結(jié)露或者腐蝕等問題出現(xiàn)。第三是靜電和灰塵問題，但是用冷卻液把設(shè)備泡起來之后，這類問題就可以規(guī)避掉。據(jù)悉，使用沉浸式液冷技術(shù)的設(shè)備故障率會下降一半以上，而且噪音非常低。傳統(tǒng)的風(fēng)冷機房噪音大概在90分貝到100分貝，浸沒式液冷機房里面基本上會降到50多分貝。

據(jù)了解，全球規(guī)模最大的全浸沒式液冷數(shù)據(jù)中心、阿里巴巴在杭州的首座云計算數(shù)據(jù)中心——阿里巴巴浙江云計算仁和數(shù)據(jù)中心于2020年9月開服，它也是中國首座綠色等級達(dá)5A級的液冷數(shù)據(jù)中心，將有效輻射長三角經(jīng)濟(jì)帶。

通過技術(shù)提升新能源消納的比例

目前數(shù)據(jù)中心成本高企。

高山淵分析，“建筑比較大一點的投資都是幾億元到幾十億元這樣的規(guī)模，一個城市如果選三點架構(gòu)，規(guī)模就可能達(dá)到幾十億接近百億了，再算上服務(wù)器等基礎(chǔ)設(shè)施，就更貴了，同時運營成本會比較高，一個是電費，一個是網(wǎng)絡(luò)傳輸。”

面對成本的提高，企業(yè)又該如何提高運營效率呢？

區(qū)別于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心，新型數(shù)據(jù)中心主要為了云計算而服務(wù)，規(guī)模、成本、效率、管理運行都是云計算化。云計算推動數(shù)據(jù)中心規(guī)模擴大，數(shù)據(jù)中心持續(xù)走向規(guī)?；?、集約化，大型或超大型數(shù)據(jù)中心成為主流選擇；提升數(shù)據(jù)中心運營效率，整體運維、監(jiān)控環(huán)境更加自動化、智能化。

高山淵認(rèn)為，算力的發(fā)展不是盲目建設(shè)數(shù)據(jù)中心，需要有秩序、高效、低碳。這次五部委聯(lián)合發(fā)布，對數(shù)據(jù)中心的戰(zhàn)略布局有了更清晰的定義和規(guī)劃思路，在全國層面，將產(chǎn)業(yè)協(xié)同和資源協(xié)作進(jìn)行了有效整合，同時也涉及到未來大規(guī)模、可持續(xù)發(fā)展。

“最初選擇張北實際上就是看中了這里新能源豐富的特點，所以我們從開始建設(shè)到現(xiàn)在消納了當(dāng)?shù)卮罅康男履茉矗g接促進(jìn)了當(dāng)?shù)匦履茉吹陌l(fā)展，能夠成為碳中和實踐的標(biāo)桿案例。”

如何讓整個應(yīng)用的效率最大化，而不是讓這些服務(wù)器或者IT設(shè)備空跑？又如何促進(jìn)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型？高山淵認(rèn)為，“有些地方可能沒有新能源，若能通過綠電交易或者碳匯等其他方式促進(jìn)新能源的消納，也是一個可以幫助實現(xiàn)碳中和的手段。”

他認(rèn)為，未來數(shù)據(jù)中心建設(shè)也將分成邊緣型和集中型，“大的更大，小的更小；近的更近，遠(yuǎn)的更遠(yuǎn)”。而未來從資源布局情況來看，除了要結(jié)合業(yè)務(wù)需要，還要結(jié)合國家的“東數(shù)西算”整體政策去布局，比如說目前在8大節(jié)點的核心樞紐，阿里已經(jīng)有像張北、烏蘭察布、成渝、嘉善這些節(jié)點去做業(yè)務(wù)。

他強調(diào)，“從技術(shù)來看，通過技術(shù)手段提升新能源消納的比例，實際上是一件挺難的事情，現(xiàn)在的電網(wǎng)對于新能源的消納能力實際上是有一定欠缺的，怎么通過現(xiàn)有儲能技術(shù)讓新能源就近被數(shù)據(jù)中心消納，也是阿里巴巴現(xiàn)在重點去做的。”

“阿里云一直踐行綠色數(shù)據(jù)中心理念，以低碳選址、清潔能源、液冷技術(shù)等融合AI應(yīng)用，加速綠色節(jié)能技術(shù)創(chuàng)新及迭代升級。”高山淵表示。