數(shù)據(jù)中心正在等待一場升級(jí)。

新基建正在以我們?nèi)庋劭梢姷乃俣确€(wěn)步推進(jìn)，不難想象的是，隨著5G的發(fā)展和應(yīng)用，數(shù)據(jù)中心將會(huì)迎來一次新的發(fā)展契機(jī)，但更多的則是來自各方面的挑戰(zhàn)。大規(guī)模的連接和海量的數(shù)據(jù)會(huì)推動(dòng)數(shù)據(jù)中心規(guī)模和設(shè)備密度的進(jìn)一步加劇，而視頻、直播等新興應(yīng)用的普及也會(huì)使得數(shù)據(jù)中心的負(fù)載越來越多樣和復(fù)雜，硬件在提高密度的同時(shí)也必須具備更大的靈活性。從IDC最新的統(tǒng)計(jì)和預(yù)測可以看到，全球數(shù)據(jù)圈會(huì)在2018年的32ZB增長到2025年的175ZB，如此海量數(shù)據(jù)的增長自然需要更多的計(jì)算能力進(jìn)行運(yùn)算和處理。

全球數(shù)據(jù)圈將會(huì)大幅增長

海量數(shù)據(jù)當(dāng)?shù)?，?shù)據(jù)中心節(jié)能減耗迫在眉睫

除了更高的設(shè)備密度，數(shù)據(jù)中心要面臨的另一個(gè)問題則來自于能耗方面。隨著邊緣計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)中心需要更高性能的服務(wù)器滿足業(yè)務(wù)的發(fā)展需要。但根據(jù)摩爾定律的發(fā)展，芯片的升級(jí)也帶來了芯片溫度的提高，給服務(wù)器那顆滾燙的“芯”降溫成為了亟待解決的問題。更低能耗的數(shù)據(jù)中心，不僅關(guān)系到了環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，也決定了算力的成本和服務(wù)的競爭力。

在今年的OCPChinaDay峰會(huì)上，英特爾數(shù)據(jù)中心平臺(tái)事業(yè)部首席工程師高級(jí)平臺(tái)架構(gòu)師龔海峰示，邊緣數(shù)據(jù)中心的發(fā)展速度十分之快，與大型數(shù)據(jù)中心不同的是，容量相對(duì)較小，只有十幾個(gè)機(jī)柜，也并不采用頂級(jí)元器件的邊緣數(shù)據(jù)中心，工作環(huán)境要更加惡劣，既要解決高密度的計(jì)算問題，又要解決能效的問題，簡言之，數(shù)據(jù)中心需要具備更高的可靠性，更低的成本和功耗。

全國也在出臺(tái)相應(yīng)的政策，以上海為例，上海最近發(fā)布了新建數(shù)據(jù)中心PUE嚴(yán)格控制在1.3以下，可以預(yù)見的是，如果放任不管，無論是對(duì)環(huán)境的污染還是對(duì)能源的浪費(fèi)都是很嚴(yán)重的，無論是國家還是各個(gè)地方政府，對(duì)未來的大規(guī)模數(shù)據(jù)中心的建設(shè)都會(huì)嚴(yán)格控制。

數(shù)據(jù)中心早期并沒有專用的精密空調(diào)，也沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，最早的時(shí)候用的甚至還是民用大功率空調(diào)，到上世紀(jì)70年代，機(jī)房專用精密空調(diào)出現(xiàn)，可以有效保障數(shù)據(jù)中心的恒溫恒濕環(huán)境，而除塵方面采用新風(fēng)系統(tǒng)和機(jī)房正壓除塵，從而滿足數(shù)據(jù)中心保持適度恒定，良好的空氣潔凈度、具備遠(yuǎn)程監(jiān)控等要求。但在當(dāng)下的市場環(huán)境里，風(fēng)冷則面臨著很多窘境，拋去能耗升高的問題不談，風(fēng)冷失效率上升的因素包含溫度、振動(dòng)、粉塵、潮濕等，而這些因素也會(huì)同時(shí)造成硬盤、主板、內(nèi)存等元器件的故障，進(jìn)而影響到整個(gè)數(shù)據(jù)中心的可靠性。

根據(jù)第三方數(shù)據(jù)公司統(tǒng)計(jì)，到2025年，常見的自然風(fēng)冷技術(shù)會(huì)得到廣泛使用，風(fēng)冷+液冷混合的分散方案會(huì)成為主流，浸沒式液冷的方案也會(huì)得到大量應(yīng)用。

未來冷卻技術(shù)使用比例預(yù)測

風(fēng)冷未央，液冷已至，“老”技術(shù)仍待升級(jí)

從年齡上看，液冷技術(shù)也是十多歲的大齡技術(shù)了，但發(fā)展比較緩慢，究其原因還是落地、部署及運(yùn)行的過程中存在不少問題，以浸沒式液冷為例，之前鮮有互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心大規(guī)模進(jìn)行部署，首先是液冷的可靠性，如果可靠性不能達(dá)到和風(fēng)冷一個(gè)級(jí)別，那使用液冷就變得毫無意義。再就是由于介質(zhì)的改變，元器件是否能在液體中可以長期穩(wěn)定的工作，液體的導(dǎo)電性如何，很多諸如此類的問題，最后就是運(yùn)維的挑戰(zhàn)，密度變高之后，重量也會(huì)增加，維護(hù)也會(huì)更難。

“阿里云從2015年開始對(duì)比了不同的冷卻架構(gòu)，包括空氣冷卻，冷板液冷，我們從不同的維度進(jìn)行總結(jié)和對(duì)比。從空氣冷卻到冷板液冷，從各個(gè)方面進(jìn)行對(duì)比，我們實(shí)踐中不同的嘗試著驗(yàn)證迭代，我們總結(jié)出一些對(duì)比可以看到，浸沒液冷是數(shù)據(jù)中心的一個(gè)躍遷式的技術(shù)創(chuàng)新，具有高可靠、高可用的特點(diǎn)。”阿里云基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)器研發(fā)架構(gòu)師鐘楊帆說道。

要實(shí)現(xiàn)綠色數(shù)據(jù)中心，首先要解決的是電子元器件產(chǎn)品方面的問題，英特爾對(duì)CPU的路線圖，其產(chǎn)品策略就是在制造風(fēng)冷產(chǎn)品的同時(shí)，也大力發(fā)展支持液冷的產(chǎn)品，同時(shí)英特爾對(duì)四種液冷方式都在做產(chǎn)品開發(fā)，以適應(yīng)未來液冷普及的需求。而阿里巴巴則從2016年開始嘗試大規(guī)模部署液冷技術(shù)，今年在杭州建成了全球規(guī)模最大的浸沒液冷數(shù)據(jù)中心，這也是全中國首個(gè)綠色數(shù)據(jù)中心。相比傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心，阿里云這一個(gè)數(shù)據(jù)中心每年可以節(jié)省至少上千萬的電。

阿里巴巴綠色數(shù)據(jù)中心實(shí)踐

相比傳統(tǒng)的風(fēng)冷，浸沒式液冷幾乎不依賴任何氣象條件，可以在高溫、高濕、甚至在腐蝕性極強(qiáng)的環(huán)境中進(jìn)行，此外噪音也比較小，對(duì)于運(yùn)維人員來講也是十分大的改善。但到了具體的使用場景，首先要考慮產(chǎn)品對(duì)業(yè)務(wù)性能的要求，在根據(jù)業(yè)務(wù)性能要求選擇元器件，再根據(jù)業(yè)務(wù)的算力選擇CPU或者元器件的型號(hào)后，根據(jù)對(duì)應(yīng)的TDP選擇液冷或者風(fēng)冷。除此之外，機(jī)房的基礎(chǔ)設(shè)施、機(jī)柜的功率密度、可靠性的要求、PUE的要求，機(jī)房占地面積等要求都對(duì)采取的冷卻方式有所影響。

機(jī)房冷卻技術(shù)的發(fā)展將在很大程度上推動(dòng)著數(shù)據(jù)中心的發(fā)展，隨著計(jì)算存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)以及各種應(yīng)用的加速，這種設(shè)備的虛擬性能的要求對(duì)散熱提出了更高的挑戰(zhàn)，如何幫助數(shù)據(jù)中心達(dá)到節(jié)能綠色環(huán)保的要求，對(duì)液冷這個(gè)面世雖早，但仍然具有很大發(fā)展?jié)摿Φ募夹g(shù)而言，也需要更多的實(shí)踐探索。
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