数字经济|揭开数据中心的神秘面纱

数字经济|揭开数据中心的神秘面纱
  • 在大数据时代,如果把信息比作人体的血液,网络比作血管,那么数据中心就是心脏。

    在大数据时代,如果把信息比作人体的血液,网络比作血管,那么数据中心就是心脏。
      
      在新基建全面提速的背景下,数据中心作为促进5G、物联网、云计算等新一代信息技术发展的数据中枢,备受人们关注。
      
      然而,出于安全性考虑,数据中心基本不对外开放,公众很难见到其真实面目。
      
      数据中心是什么?如何运作?给生产生活带来哪些变化?近日,记者探访国内目前已投入运营的规模最大的云数据中心——阿里云张北数据中心,揭开其神秘面纱。
        
      泡在“水”里的服务器
      
      进入7月,虽然经历了几场大雨,河北省大多地区仍然闷热难耐,而到了张北县,坝上的风一阵阵迎面吹来,让人感到分外凉爽。阿里巴巴在华北部署的规模最大的云计算基础设施——阿里云张北数据中心,就坐落于此。
      
      该中心于2015年6月开始建设,已建成16栋数据中心楼,投入运营的服务器规模30万台以上,加上正在建设的数据中心园区,未来服务器规模将达百万台级。
      
      7月21日,经过严格安检程序,记者在这座“巨无霸”的数据机房见到了一排排整体排列、外观如同冰柜一样的机柜。打开机柜外罩,只见布满密密麻麻红黄色线头的服务器,竟然浸泡在水一样的液体里,灯光不断闪烁,显然正在运作中。
      
      “这可不是普通的水,而是我们引进的特殊的绝缘冷却液,可将服务器运算中产生的热量吸收进入外循环冷却,全程用于散热的能耗几乎为零。”阿里云基础设施数据中心总经理高山渊介绍,传统数据中心有近40%的能源消耗在散热制冷上,能源使用效率很低。张北数据中心是阿里云首个应用全浸没式液冷服务器的数据中心,与传统制冷系统相比,热传导效率要高百倍,节能效果超过70%。
      
      液冷技术的优势不仅在于导热散热,还能够容纳更多IT设备,提高了计算能力。与传统数据中心比,液冷数据中心功耗密度达到60千瓦,将计算密度提升了10倍。同时,液冷机柜具有高密封性特点,使得电子元器件远离湿度、灰尘、振动的影响,提升了设备的稳定性、降低了故障发生率。液冷机房运行3年来,与同等规模的其他机房相比,故障发生率降低了54%。
      
      目前,阿里巴巴已设计出一整套浸没式液冷数据中心技术规范,涵盖设计、施工、部署、运维等各个环节,并向全社会开放,打破了我国液冷服务器部署建设无标准可采用的空白。初步估算,如果全国的数据中心都采用液冷技术,一年可节电上千亿千瓦时。
      
      在阿里云张北数据中心,像全浸没式液冷技术这样的黑科技数不胜数。采用自主研发的飞天操作系统,可以将单集群10万台服务器连接成一台“超级计算机”,发挥最大的计算效率,实时处理海量数据。自主研发的巴拿马电源,采用第三代半导体技术大幅度优化电源内部结构,省去传统低压配电环节,能够降低系统电力损耗,使全链路效率提高至98%。上岗的“天巡”智能机器人全天24小时巡检,拥有智能巡检、随工巡检、语音导览、安防管理功能,接替了运维人员30%以上的重复性工作,大幅提升管理效率。
       
      将低碳进行到底
      
      数据中心是耗能大户,耗电量约占到全国总耗电量的2%,做好节能降耗至关重要。
      
      记者见到,阿里云张北数据中心采用新风制冷的机房外观好像“鸡舍”,冷空气经风机墙进入送风区域,经过服务器机柜后,进入封闭的热通道,再由侧面的百叶窗排至室外,部分空气返回到混风区,形成空气循环。
      
      阿里巴巴当初为何将数据中心建在张北?张北独特的低温条件是重要加分项。张北地处坝上高寒区,属中温带大陆性季风气候,年均气温只有2.6℃,最低气温达零下40摄氏度。
      
      “这里的空调一年到头也就工作几天时间,剩下的日子就靠当地冷空气为数据机房降温。”高山渊说,他们的工程师将室外温度适宜、空气质量良好的自然风通过新风制冷技术输送至机房,直接为服务器降温,实现全年300余天自然冷却。
      
      张北的风能、光照资源非常丰富,风电装机容量排名全国县级第二,年均可利用光照则超过1600小时,约占全年的36%,为阿里云张北数据中心提供了源源不断的优质绿色能源。
      
      2018年起,阿里云张北数据中心加入张家口市“政府+电网+发电企业+用户侧”四方协作机制风电交易。这一交易模式打破了传统电力单一化交易渠道,降低了可再生能源电力使用成本,推动了清洁电力的大规模本地消纳。截至今年5月,张北数据中心的绿色能源使用率超过了50%,共交易绿电约4.5亿千瓦时,累计减排二氧化碳近40万吨。
      
      此外,阿里云张北数据中心还应用了一系列节能技术,将部分机房热风回收至柴发配电室及部分设备间用于采暖,同时将空调回水作为供暖换热的驱动动力,减小冬季的供暖能耗;通过废水回收系统降低生产污水的硬度、电导率等指标,回收并重新利用至生产系统,减少水资源的消耗。
      
      PUE是衡量数据中心电力能源利用率的国际通用指标,越接近1表明能效水平越高。有数据显示,国内大多数据中心的PUE大于2.2。通过低碳技术的创新应用,张北数据中心的全年PUE低于1.2,最低可以达到1.09,达到行业领先水平,每年可节约标煤8万吨。
      
      在国家提出“碳达峰、碳中和”的宏伟目标后,绿色低碳将成为数据中心发展的重要关键词。近日,工信部印发了《新型数据中心发展三年行动计划(2021—2023年)》,计划用3年时间,基本形成布局合理、技术先进、绿色低碳、算力规模与数字经济增长相适应的新型数据中心发展格局。
      
      “云数据中心本身就是一种绿色技术,通过聚集计算资源、转移工作负载,云的资源利用率是企业自建机房的5至10倍。”阿里云相关负责人介绍,今年5月,阿里云发布了零碳云计划,通过输出数字减碳能力、支持绿色技术创新,在张北数据中心等探索更加绿色低碳的数据中心集群化发展道路。
      
      发挥数字赋能作用
      
      数据中心在自身发展的同时,也发挥数字赋能作用,给各行各业带来了改变。
      
      作为阿里云对外服务的核心地域节点,张北数据中心承载了淘宝、天猫、高德、优酷等主要应用,也为中小企业提供了包括弹性计算、数据库、云存储、人工智能等方面的技术和服务。
      
      也就是说,当人们在家浏览网页、观看视频、网上购物,相关数据的存储、交换、计算,有可能就在阿里云张北数据中心进行。
      
      距离2022年北京冬奥会的时间越来越近了,承载着北京冬奥云数据中心任务的阿里云张北数据中心,正在积极备战。
      
      据了解,阿里云张北数据中心将为2022年北京冬奥会量身打造全方位的创新技术平台,提供计算机视觉、机器学习、大数据等技术服务,从数字化运营、数字化体验、数字化竞技、数字化传播四个方面打造“云上奥运”。
      
      数据中心的稳定运行,离不开电力稳定。近期,一些地区暴雨造成供电中断,考验着数据中心的防灾扛灾能力。
      
      在阿里云张北数据中心,每幢数据中心楼均配备了大功率的柴油发电机,用作备用电源。他们还规划了周边200公里范围之内运油路线,与当地加油站签订供应协议,应对极端天气可能出现的柴油运输难题。
      
      “数据中心最首要的是数据安全。”阿里云一名技术人员说,他们在规划建设时就建立了多备份机制,张北数据中心有问题了,可以把业务切到其他的数据中心,不影响网站服务和客户使用。
      
      高山渊透露,在数字化转型的浪潮下,阿里云张北数据中心将持续发力,通过引入大数据、人工智能等技术,为电力能源、钢铁、交通、制造等企业提供稳定高效的云平台支持。
      
      在张北,以阿里云张北数据中心为代表,数据中心集群建设如火如荼。到今年年底,张北云基地数据中心规模至少达到50万台服务器,相关产业规模突破400亿元
      
      编辑:Harris