阿里云張北數(shù)據(jù)中心：揭開數(shù)據(jù)中心的神秘面紗

在大數(shù)據(jù)時代，如果把信息比作人體的血液，網(wǎng)絡(luò)比作血管，那么數(shù)據(jù)中心就是心臟。

在新基建全面提速的背景下，數(shù)據(jù)中心作為促進(jìn)5G、物聯(lián)網(wǎng)、云計算等新一代信息技術(shù)發(fā)展的數(shù)據(jù)中樞，備受人們關(guān)注。

然而，出于安全性考慮，數(shù)據(jù)中心基本不對外開放，公眾很難見到其真實面目。

數(shù)據(jù)中心是什么？如何運作？給生產(chǎn)生活帶來哪些變化？近日，記者探訪國內(nèi)目前已投入運營的規(guī)模最大的云數(shù)據(jù)中心——阿里云張北數(shù)據(jù)中心，揭開其神秘面紗。

泡在“水”里的服務(wù)器

進(jìn)入7月，雖然經(jīng)歷了幾場大雨，河北省大多地區(qū)仍然悶熱難耐，而到了張北縣，壩上的風(fēng)一陣陣迎面吹來，讓人感到分外涼爽。阿里巴巴在華北部署的規(guī)模最大的云計算基礎(chǔ)設(shè)施——阿里云張北數(shù)據(jù)中心，就坐落于此。

該中心于2015年6月開始建設(shè)，已建成16棟數(shù)據(jù)中心樓，投入運營的服務(wù)器規(guī)模30萬臺以上，加上正在建設(shè)的數(shù)據(jù)中心園區(qū)，未來服務(wù)器規(guī)模將達(dá)百萬臺級。

7月21日，經(jīng)過嚴(yán)格安檢程序，記者在這座“巨無霸”的數(shù)據(jù)機(jī)房見到了一排排整齊排列、外觀如同冰柜一樣的機(jī)柜。打開機(jī)柜外罩，只見布滿密密麻麻紅黃色線頭的服務(wù)器，竟然浸泡在水一樣的液體里，燈光不斷閃爍，顯然正在運作中。

“這可不是普通的水，而是我們引進(jìn)的特殊的絕緣冷卻液，可將服務(wù)器運算中產(chǎn)生的熱量吸收進(jìn)入外循環(huán)冷卻，全程用于散熱的能耗幾乎為零。”阿里云基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)中心總經(jīng)理高山淵介紹，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心有近40%的能源消耗在散熱制冷上，能源使用效率很低。張北數(shù)據(jù)中心是阿里云首個應(yīng)用全浸沒式液冷服務(wù)器的數(shù)據(jù)中心，與傳統(tǒng)制冷系統(tǒng)相比，熱傳導(dǎo)效率要高百倍，節(jié)能效果超過70%。

液冷技術(shù)的優(yōu)勢不僅在于導(dǎo)熱散熱，還能夠容納更多IT設(shè)備，提高了計算能力。與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心比，液冷數(shù)據(jù)中心功耗密度達(dá)到60千瓦，將計算密度提升了10倍。同時，液冷機(jī)柜具有高密封性特點，使得電子元器件遠(yuǎn)離濕度、灰塵、振動的影響，提升了設(shè)備的穩(wěn)定性、降低了故障發(fā)生率。液冷機(jī)房運行3年來，與同等規(guī)模的其他機(jī)房相比，故障發(fā)生率降低了54%。

目前，阿里巴巴已設(shè)計出一整套浸沒式液冷數(shù)據(jù)中心技術(shù)規(guī)范，涵蓋設(shè)計、施工、部署、運維等各個環(huán)節(jié)，并向全社會開放，打破了我國液冷服務(wù)器部署建設(shè)無標(biāo)準(zhǔn)可采用的空白。初步估算，如果全國的數(shù)據(jù)中心都采用液冷技術(shù)，一年可節(jié)電上千億千瓦時。

在阿里云張北數(shù)據(jù)中心，像全浸沒式液冷技術(shù)這樣的“黑科技”數(shù)不勝數(shù)。采用自主研發(fā)的飛天操作系統(tǒng)，可以將單集群10萬臺服務(wù)器連接成一臺“超級計算機(jī)”，發(fā)揮最大的計算效率，實時處理海量數(shù)據(jù)。自主研發(fā)的巴拿馬電源，采用第三代半導(dǎo)體技術(shù)大幅度優(yōu)化電源內(nèi)部結(jié)構(gòu)，省去傳統(tǒng)低壓配電環(huán)節(jié)，能夠降低系統(tǒng)電力損耗，使全鏈路效率提高至98%。上崗的“天巡”智能機(jī)器人全天24小時巡檢，擁有智能巡檢、隨工巡檢、語音導(dǎo)覽、安防管理功能，接替了運維人員30%以上的重復(fù)性工作，大幅提升管理效率。

將低碳進(jìn)行到底

數(shù)據(jù)中心是耗能大戶，耗電量約占到全國總耗電量的2%，做好節(jié)能降耗至關(guān)重要。

記者見到，阿里云張北數(shù)據(jù)中心采用新風(fēng)制冷的機(jī)房外觀好像“雞舍”，冷空氣經(jīng)風(fēng)機(jī)墻進(jìn)入送風(fēng)區(qū)域，經(jīng)過服務(wù)器機(jī)柜后，進(jìn)入封閉的熱通道，再由側(cè)面的百葉窗排至室外，部分空氣返回到混風(fēng)區(qū)，形成空氣循環(huán)。

阿里巴巴當(dāng)初為何將數(shù)據(jù)中心建在張北？張北獨特的低溫條件是重要加分項。張北地處壩上高寒區(qū)，屬中溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年均氣溫只有2.6℃，最低氣溫達(dá)零下40℃。

“這里的空調(diào)一年到頭也就工作幾天時間，剩下的日子就靠當(dāng)?shù)乩淇諝鉃閿?shù)據(jù)機(jī)房降溫。”高山淵說，他們的工程師將室外溫度適宜、空氣質(zhì)量良好的自然風(fēng)通過新風(fēng)制冷技術(shù)輸送至機(jī)房，直接為服務(wù)器降溫，實現(xiàn)全年300余天自然冷卻。

張北的風(fēng)能、光照資源非常豐富，風(fēng)電裝機(jī)容量排名全國縣級第二，年均可利用光照則超過1600小時，約占全年的36%，為阿里云張北數(shù)據(jù)中心提供了源源不斷的優(yōu)質(zhì)綠色能源。

2018年起，阿里云張北數(shù)據(jù)中心加入張家口市“政府+電網(wǎng)+發(fā)電企業(yè)+用戶側(cè)”四方協(xié)作機(jī)制風(fēng)電交易。這一交易模式打破了傳統(tǒng)電力單一化交易渠道，降低了可再生能源電力使用成本，推動了清潔電力的大規(guī)模本地消納。截至今年5月，張北數(shù)據(jù)中心的綠色能源使用率超過了50%，共交易綠電約4.5億千瓦時，累計減排二氧化碳近40萬噸。

此外，阿里云張北數(shù)據(jù)中心還應(yīng)用了一系列節(jié)能技術(shù)，將部分機(jī)房熱風(fēng)回收至柴發(fā)配電室及部分設(shè)備間用于采暖，同時將空調(diào)回水作為供暖換熱的驅(qū)動動力，減小冬季的供暖能耗；通過廢水回收系統(tǒng)降低生產(chǎn)污水的硬度、電導(dǎo)率等指標(biāo)，回收并重新利用至生產(chǎn)系統(tǒng)，減少水資源的消耗。

PUE是衡量數(shù)據(jù)中心電力能源利用率的國際通用指標(biāo)，越接近1表明能效水平越高。有數(shù)據(jù)顯示，國內(nèi)大多數(shù)據(jù)中心的PUE大于2.2。通過低碳技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用，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，達(dá)到行業(yè)領(lǐng)先水平，每年可節(jié)約標(biāo)煤8萬噸。

在國家提出“碳達(dá)峰、碳中和”的宏偉目標(biāo)后，綠色低碳將成為數(shù)據(jù)中心發(fā)展的重要關(guān)鍵詞。近日，工信部印發(fā)了《新型數(shù)據(jù)中心發(fā)展三年行動計劃（2021—2023年）》，計劃用3年時間，基本形成布局合理、技術(shù)先進(jìn)、綠色低碳、算力規(guī)模與數(shù)字經(jīng)濟(jì)增長相適應(yīng)的新型數(shù)據(jù)中心發(fā)展格局。

“云數(shù)據(jù)中心本身就是一種綠色技術(shù)，通過聚集計算資源、轉(zhuǎn)移工作負(fù)載，云的資源利用率是企業(yè)自建機(jī)房的5至10倍?！卑⒗镌葡嚓P(guān)負(fù)責(zé)人介紹，今年5月，阿里云發(fā)布了零碳云計劃，通過輸出數(shù)字減碳能力、支持綠色技術(shù)創(chuàng)新，在張北數(shù)據(jù)中心等探索更加綠色低碳的數(shù)據(jù)中心集群化發(fā)展道路。

發(fā)揮數(shù)字賦能作用

數(shù)據(jù)中心在自身發(fā)展的同時，也發(fā)揮數(shù)字賦能作用，給各行各業(yè)帶來了改變。

作為阿里云對外服務(wù)的核心地域節(jié)點，張北數(shù)據(jù)中心承載了淘寶、天貓、高德、優(yōu)酷等主要應(yīng)用，也為中小企業(yè)提供了包括彈性計算、數(shù)據(jù)庫、云存儲、人工智能等方面的技術(shù)和服務(wù)。

也就是說，當(dāng)人們在家瀏覽網(wǎng)頁、觀看視頻、網(wǎng)上購物，相關(guān)數(shù)據(jù)的存儲、交換、計算，有可能就在阿里云張北數(shù)據(jù)中心進(jìn)行。

距離2022年北京冬奧會的時間越來越近了，承載著北京冬奧云數(shù)據(jù)中心任務(wù)的阿里云張北數(shù)據(jù)中心，正在積極備戰(zhàn)。

據(jù)了解，阿里云張北數(shù)據(jù)中心將為2022年北京冬奧會量身打造全方位的創(chuàng)新技術(shù)平臺，提供計算機(jī)視覺、機(jī)器學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)服務(wù)，從數(shù)字化運營、數(shù)字化體驗、數(shù)字化競技、數(shù)字化傳播四個方面打造“云上奧運”。

數(shù)據(jù)中心的穩(wěn)定運行，離不開電力穩(wěn)定。近期，一些地區(qū)暴雨造成供電中斷，考驗著數(shù)據(jù)中心的防災(zāi)扛災(zāi)能力。

在阿里云張北數(shù)據(jù)中心，每幢數(shù)據(jù)中心樓均配備了大功率的柴油發(fā)電機(jī)，用作備用電源。他們還規(guī)劃了周邊200公里范圍之內(nèi)運油路線，與當(dāng)?shù)丶佑驼竞炗喒?yīng)協(xié)議，應(yīng)對極端天氣可能出現(xiàn)的柴油運輸難題。

“數(shù)據(jù)中心最首要的是數(shù)據(jù)安全?！卑⒗镌埔幻夹g(shù)人員說，他們在規(guī)劃建設(shè)時就建立了多備份機(jī)制，張北數(shù)據(jù)中心有問題了，可以把業(yè)務(wù)切到其他的數(shù)據(jù)中心，不影響網(wǎng)站服務(wù)和客戶使用。

高山淵透露，在數(shù)字化轉(zhuǎn)型的浪潮下，阿里云張北數(shù)據(jù)中心將持續(xù)發(fā)力，通過引入大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)，為電力能源、鋼鐵、交通、制造等企業(yè)提供穩(wěn)定高效的云平臺支持。

在張北，以阿里云張北數(shù)據(jù)中心為代表，數(shù)據(jù)中心集群建設(shè)如火如荼。到今年年底，張北云基地數(shù)據(jù)中心規(guī)模至少達(dá)到50萬臺服務(wù)器，相關(guān)產(chǎn)業(yè)規(guī)模突破400億元。