我們深入了阿里云的心臟，發(fā)現(xiàn)他們把服務(wù)器都泡在了“水”里……

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2022-03-14 14:48

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我們深入了阿里云的心臟，發(fā)現(xiàn)他們把服務(wù)器都泡在了“水”里……

作者｜洪雨晗郵箱｜hongyuhan@pingwest.com

張北有什么？大片的草原、鮮嫩的羊肉是大多數(shù)北京人的認(rèn)知，可要說(shuō)到互聯(lián)網(wǎng)與高科技，恐怕沒有一個(gè)人會(huì)想到這里。

當(dāng)我得知，要去探訪的阿里巴巴數(shù)據(jù)中心坐落在張北時(shí)，我下意識(shí)的反應(yīng)是滑雪場(chǎng)、音樂節(jié)旁矗立的高大建筑——互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的新基礎(chǔ)設(shè)施正在大草原上吞吐著海量的數(shù)據(jù)。

阿里云-Web應(yīng)用防火墻

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避免網(wǎng)站服務(wù)器被惡意入侵，保障業(yè)務(wù)的核心數(shù)據(jù)安全，解決因惡意攻擊導(dǎo)致的服務(wù)器性能異常問(wèn)題。

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張北緊鄰東方達(dá)沃斯、北京人民的滑雪后花園崇禮，它們都為張家口市的下屬縣、區(qū)。滑雪場(chǎng)一般會(huì)選在氣溫相對(duì)更低的場(chǎng)所，以使得雪季更長(zhǎng)、雪場(chǎng)造雪的成本更低，這一點(diǎn)同樣利好排熱需求巨大的數(shù)據(jù)中心。

在五一、十一節(jié)假日感受過(guò)音樂節(jié)有多擁擠的朋友肯定知道一個(gè)巨大空曠的場(chǎng)地是有多么重要。與音樂節(jié)類似，數(shù)據(jù)中心的選址通常不會(huì)距大城市太遠(yuǎn)（保證服務(wù)器響應(yīng)的速度），也不會(huì)太近（數(shù)據(jù)中心占地面積大，園區(qū)土地成本不可不精打細(xì)算）。

此時(shí)正是北京炎熱的七月中旬，但在出發(fā)前阿里云的工作人員特意叮囑我們要備好外套，果不其然，當(dāng)晚到達(dá)張北縣下榻的酒店后，走出車門就感受到了一絲冷意和草原上迎面撲來(lái)的涼風(fēng)，這不僅是因?yàn)橐雇淼木壒剩诙煲辉纾m然太陽(yáng)毒辣，卻也一點(diǎn)都不覺得熱。

數(shù)據(jù)中心距縣城不遠(yuǎn)，大概十多分鐘車程，從酒店到數(shù)據(jù)中心的一路都綠意盎然，這趟車的目的似乎是去向草原天路野營(yíng)，轉(zhuǎn)眼間，窗外景色忽變，一抹熟悉的亮橘色印入眼前，我們知道，目的地到了。

數(shù)據(jù)中心需求的產(chǎn)生源自社會(huì)對(duì)計(jì)算、數(shù)據(jù)以及網(wǎng)絡(luò)的海量需求。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，到20世紀(jì)90年代，微型計(jì)算機(jī)開始要求專門的空間來(lái)存放，便宜的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備加上網(wǎng)絡(luò)電纜的新標(biāo)準(zhǔn)，使得公司在房間中使用分層設(shè)計(jì)來(lái)放置服務(wù)器成為可能，這種使用方式也由此被廣泛推廣開來(lái)。

阿里云-天池

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以深度學(xué)習(xí)和大規(guī)模機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)為核心，結(jié)合不同行業(yè)應(yīng)用和業(yè)務(wù)場(chǎng)景，幫助用戶實(shí)現(xiàn)相同或相似圖片搜索。

但是，這一模式對(duì)當(dāng)時(shí)的一些小公司來(lái)說(shuō)仍不是件容易的事情。因此，許多公司專門在一定空間內(nèi)搭建此類大型設(shè)備，為一些需要節(jié)約成本或體量較小的公司提供商業(yè)上的系統(tǒng)部署和操作的解決方案，這種一定空間內(nèi)的大型設(shè)備被稱為網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)中心(Internet Data Center)，也常常被簡(jiǎn)稱為IDC。

也因此，數(shù)據(jù)中心對(duì)機(jī)器設(shè)備的安全非常重視，隨行的阿里云工作人員表示為確保數(shù)據(jù)中心的安全運(yùn)行不受任何外界因素的影響，此次參觀會(huì)有嚴(yán)格程度不亞于機(jī)場(chǎng)的安保檢查。

阿里巴巴的張北數(shù)據(jù)中心始建于2015年，是阿里巴巴在烏蘭察布、廣東河源、南通以及杭州五大超級(jí)數(shù)據(jù)中心當(dāng)中最早建成的。根據(jù)中國(guó)信息通信研究院發(fā)布的《大數(shù)據(jù)中心白皮書（2018年）》顯示，2010年以來(lái)全球大數(shù)據(jù)中心一直在平穩(wěn)增長(zhǎng)，但自2017年開始，隨著大數(shù)據(jù)中心往大型化、集約化的方向發(fā)展，全球大數(shù)據(jù)中心數(shù)量開始縮減。2015年全球大數(shù)據(jù)中心45萬(wàn)個(gè)，預(yù)計(jì)2020年大數(shù)據(jù)中心將減少至42.2萬(wàn)個(gè)。

阿里云-云引擎ACE

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提供云服務(wù)器、云數(shù)據(jù)庫(kù)、云安全、商標(biāo)注冊(cè)等云計(jì)算服務(wù)，以及大數(shù)據(jù)、人工智能、企業(yè)應(yīng)用服務(wù)、精準(zhǔn)定制基于業(yè)務(wù)場(chǎng)景的行業(yè)解決方案。

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如今，大數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用范圍從基礎(chǔ)業(yè)務(wù)（主機(jī)托管、寬帶出租、虛擬主機(jī)、IP地址出租、服務(wù)器出租）向增值業(yè)務(wù)擴(kuò)展（異地容災(zāi)、代理維護(hù)、安全系統(tǒng)、負(fù)載均衡、數(shù)據(jù)備份、遠(yuǎn)程維護(hù)、逆向DNS、設(shè)備檢測(cè)、系統(tǒng)集成）進(jìn)化，目前，大數(shù)據(jù)中心增值業(yè)務(wù)的營(yíng)收已超過(guò)基礎(chǔ)業(yè)務(wù)。

我們參觀的張北廟灘數(shù)據(jù)中心可容納十萬(wàn)臺(tái)服務(wù)器，總面積約為13.3萬(wàn)平方米，機(jī)柜總量約4000架，總投資超過(guò)200億元，此數(shù)據(jù)中心的年均電能使用效率（PUE）為1.19，PUE (Power Usage Effectiveness，電源使用效率)是衡量數(shù)據(jù)中心電力能源利用率的國(guó)際通用指標(biāo)，越接近1表示數(shù)據(jù)中心對(duì)電能的利用效率越高。

張北廟灘數(shù)據(jù)中心1.19的PUE是一個(gè)能耗效率非常好的數(shù)值。按照《“十三五”國(guó)家信息化規(guī)劃》的指導(dǎo)，到2018年，新建大型云計(jì)算大數(shù)據(jù)中心PUE值不高于1.5；到2020年，形成具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)體系，新建大型云計(jì)算大數(shù)據(jù)中心PUE值不高于1.4。

張北廟灘數(shù)據(jù)中心可以將能耗降下來(lái)得益于張北年均氣溫僅為2.6℃，最低氣溫達(dá)零下40度，工程師將室外溫度適宜、空氣質(zhì)量良好的新風(fēng)通過(guò)風(fēng)墻技術(shù)輸送至機(jī)房，直接為IT設(shè)備降溫，實(shí)現(xiàn)全年300余天“免費(fèi)”的自然冷卻，從而降低了空調(diào)系統(tǒng)的電力消耗。

工作人員表示，數(shù)據(jù)中心的地址選擇北緯43°的張北縣是看重了張北地區(qū)充沛的風(fēng)能和太陽(yáng)能，這使得張北數(shù)據(jù)中心可以大量采用綠色能源，促進(jìn)可再生能源發(fā)展，加速能源消費(fèi)向清潔低碳化轉(zhuǎn)型。2018年12月至2021年5月，阿里云自建基地型數(shù)據(jù)中心，通過(guò)市場(chǎng)化方式交易清潔能源（含風(fēng)電、光伏、天然氣電量）6.38億千瓦時(shí)，共計(jì)減排二氧化碳51萬(wàn)噸，交易清潔電量與碳減排均居全國(guó)互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)首位。

在了解了數(shù)據(jù)中心的整體狀況后，隊(duì)伍終于要準(zhǔn)備進(jìn)入機(jī)房了，不意外的，在進(jìn)入機(jī)房大樓前，安檢人員再次盡職地做了一次檢查。同時(shí)，機(jī)房?jī)?nèi)的幾位專業(yè)技術(shù)人員已經(jīng)在向我們招手，將依次帶我們?nèi)ヌ皆L備用發(fā)電房、風(fēng)冷機(jī)房、液冷機(jī)房等。

建筑的一樓每個(gè)房間入口都會(huì)有高高的藍(lán)色擋板，技術(shù)人員稱這是為了防止老鼠的進(jìn)入，一樓大多為備用發(fā)電設(shè)備，基本不會(huì)設(shè)置機(jī)房。備用發(fā)電設(shè)備是為了預(yù)防電網(wǎng)切換、意外停電等狀況出現(xiàn)時(shí)的應(yīng)急措施，畢竟數(shù)據(jù)中心哪怕斷電幾秒鐘也會(huì)嚴(yán)重影響存放數(shù)據(jù)客戶的安全感。

走進(jìn)風(fēng)冷機(jī)房，3.5米/秒的涼風(fēng)降溫效果杠杠的，一行人都沒有深入往里走就迅速退了出來(lái)。技術(shù)人員介紹風(fēng)冷機(jī)房可以根據(jù)散熱需求，將數(shù)據(jù)中心外的冷風(fēng)通過(guò)過(guò)濾后送入到機(jī)房的冷風(fēng)室，技術(shù)人員稱這項(xiàng)技術(shù)為組合式空調(diào)箱（AHU）風(fēng)墻技術(shù)，通過(guò)自然風(fēng)實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自然冷卻，從而降低空調(diào)電力的消耗。

為提高熱能的利用效率，部分機(jī)房熱風(fēng)會(huì)回收至柴發(fā)配電室及部分設(shè)備間用于采暖，同時(shí)將空調(diào)回水作為供暖換熱的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力，減小冬季供暖能耗；通過(guò)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)，減少水資源消耗。

在探訪中，我們還發(fā)現(xiàn)，不少存放著我們重要數(shù)據(jù)的服務(wù)器，被浸泡在“水”里。

其實(shí)，這是阿里云工程師們研發(fā)出的浸沒式液冷技術(shù)，一排排的服務(wù)器被浸泡在絕緣冷卻液里，它不僅能夠保護(hù)電子元器件低溫運(yùn)行，而且使得產(chǎn)生的熱量可直接被冷卻液吸收進(jìn)入外循環(huán)冷卻，全程用于散熱的能耗幾乎為零，同時(shí)，液冷方案還有效降低了由空氣、灰塵和震動(dòng)引起的硬件產(chǎn)品故障率，極大的提升了服務(wù)器的使用壽命。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(guò)70%，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)中心100%無(wú)機(jī)械制冷。

液冷主要有兩種類型，一種叫做直接接觸型液冷，還有一種叫做間接接觸型液冷。過(guò)去的數(shù)據(jù)中心使用間接接觸型液冷較多，即將散熱設(shè)備固定在冷板上，當(dāng)液體通過(guò)冷板時(shí)將熱量帶走以達(dá)到散熱的目的。而浸沒式液冷則是冷夜直接與精密的電子元器件接觸，對(duì)冷夜和整個(gè)設(shè)備的調(diào)試要求都更加嚴(yán)格。

目前，數(shù)據(jù)中心應(yīng)用較多的一種冷夜叫做氟化液，這種液體不會(huì)導(dǎo)電，具有絕緣的特性，是目前數(shù)據(jù)中心液冷技術(shù)中是非常安全的一種，張北數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用的冷夜便是氟化液。數(shù)據(jù)中心的工作人員表示，氟化液哪都好，唯一的缺點(diǎn)就是貴，3M公司是該項(xiàng)材料的全球主要提供商，目前阿里巴巴正加緊自研氟化液并進(jìn)行測(cè)試，希望未來(lái)能大規(guī)模使用在本土的超級(jí)數(shù)據(jù)中心中。

可以說(shuō)，數(shù)據(jù)中心大多數(shù)技術(shù)進(jìn)步的目標(biāo)都是為了數(shù)據(jù)中心更高效、節(jié)能、環(huán)保。在阿里巴巴，一直有個(gè)“煮蛋”梗，2005年，阿里每10筆電商交易所消耗能源能煮熟4顆雞蛋；到2019年，只能煮熟1顆鵪鶉蛋。在算法繼續(xù)優(yōu)化下，2021年618的時(shí)候，只能煮出一顆溏心鵪鶉蛋了。