數(shù)據(jù)中心正在等待一場升級。

新基建正在以我們?nèi)庋劭梢姷乃俣确€(wěn)步推進，不難想象的是，隨著5G的發(fā)展和應用，數(shù)據(jù)中心將會迎來一次新的發(fā)展契機，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)會推動數(shù)據(jù)中心規(guī)模和設備密度的進一步加劇，而視頻、直播等新興應用的普及也會使得數(shù)據(jù)中心的負載越來越多樣和復雜，硬件在提高密度的同時也必須具備更大的靈活性。從IDC最新的統(tǒng)計和預測可以看到，全球數(shù)據(jù)圈會在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算能力進行運算和處理。

全球數(shù)據(jù)圈將會大幅增長

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

除了更高的設備密度，數(shù)據(jù)中心要面臨的另一個問題則來自于能耗方面。隨著邊緣計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術的發(fā)展，數(shù)據(jù)中心需要更高性能的服務器滿足業(yè)務的發(fā)展需要。但根據(jù)摩爾定律的發(fā)展，芯片的升級也帶來了芯片溫度的提高，給服務器那顆滾燙的“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的競爭力。

在今年的OCPChinaDay峰會上，英特爾數(shù)據(jù)中心平臺事業(yè)部首席工程師高級平臺架構(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，容量相對較小，只有十幾個機柜，也并不采用頂級元器件的邊緣數(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。

全國也在出臺相應的政策，以上海為例，上海最近發(fā)布了新建數(shù)據(jù)中心PUE嚴格控制在1.3以下，可以預見的是，如果放任不管，無論是對環(huán)境的污染還是對能源的浪費都是很嚴重的，無論是國家還是各個地方政府，對未來的大規(guī)模數(shù)據(jù)中心的建設都會嚴格控制。

數(shù)據(jù)中心早期并沒有專用的精密空調(diào)，也沒有統(tǒng)一的標準，最早的時候用的甚至還是民用大功率空調(diào)，到上世紀70年代，機房專用精密空調(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系統(tǒng)和機房正壓除塵，從而滿足數(shù)據(jù)中心保持適度恒定，良好的空氣潔凈度、具備遠程監(jiān)控等要求。但在當下的市場環(huán)境里，風冷則面臨著很多窘境，拋去能耗升高的問題不談，風冷失效率上升的因素包含溫度、振動、粉塵、潮濕等，而這些因素也會同時造成硬盤、主板、內(nèi)存等元器件的故障，進而影響到整個數(shù)據(jù)中心的可靠性。

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

未來冷卻技術使用比例預測

風冷未央，液冷已至，“老”技術仍待升級

從年齡上看，液冷技術也是十多歲的大齡技術了，但發(fā)展比較緩慢，究其原因還是落地、部署及運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)模進行部署，首先是液冷的可靠性，如果可靠性不能達到和風冷一個級別，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，液體的導電性如何，很多諸如此類的問題，最后就是運維的挑戰(zhàn)，密度變高之后，重量也會增加，維護也會更難。

“阿里云從2015年開始對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行總結(jié)和對比。從空氣冷卻到冷板液冷，從各個方面進行對比，我們實踐中不同的嘗試著驗證迭代，我們總結(jié)出一些對比可以看到，浸沒液冷是數(shù)據(jù)中心的一個躍遷式的技術創(chuàng)新，具有高可靠、高可用的特點。”阿里云基礎設施服務器研發(fā)架構(gòu)師鐘楊帆說道。

要實現(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CPU的路線圖，其產(chǎn)品策略就是在制造風冷產(chǎn)品的同時，也大力發(fā)展支持液冷的產(chǎn)品，同時英特爾對四種液冷方式都在做產(chǎn)品開發(fā)，以適應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，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)中心實踐

相比傳統(tǒng)的風冷，浸沒式液冷幾乎不依賴任何氣象條件，可以在高溫、高濕、甚至在腐蝕性極強的環(huán)境中進行，此外噪音也比較小，對于運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)品對業(yè)務性能的要求，在根據(jù)業(yè)務性能要求選擇元器件，再根據(jù)業(yè)務的算力選擇CPU或者元器件的型號后，根據(jù)對應的TDP選擇液冷或者風冷。除此之外，機房的基礎設施、機柜的功率密度、可靠性的要求、PUE的要求，機房占地面積等要求都對采取的冷卻方式有所影響。

機房冷卻技術的發(fā)展將在很大程度上推動著數(shù)據(jù)中心的發(fā)展，隨著計算存儲網(wǎng)絡以及各種應用的加速，這種設備的虛擬性能的要求對散熱提出了更高的挑戰(zhàn)，如何幫助數(shù)據(jù)中心達到節(jié)能綠色環(huán)保的要求，對液冷這個面世雖早，但仍然具有很大發(fā)展?jié)摿Φ募夹g而言，也需要更多的實踐探索。
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