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阿里巴巴液冷黑科技開源,IT創新又增新引擎

作者:      時間:2022-05-26 10:21:06

我相信大多數進入數據中心機房的人都會對里面嗡嗡作響的設備留下深刻的印象。噪音是風冷數據中心的一個共同特征,因為風冷需要借助風扇驅動氣流,氣流會發出聲音,無聊但無助。沉浸式液體冷卻數據中心非常安靜。除了安靜之外,液體冷卻實際上還有很多好處,如更高的能效和更可靠性,這代表了數據中心行業的最新發展趨勢。

與風冷相比,液冷是一項革命性技術,剛剛開始應用,尤其是如何大規模部署和應用。阿里巴巴是第一個吃螃蟹的人。2018年,阿里巴巴在其張北數據中心部署了世界上第一個沉浸式液冷服務器集群,真正將該技術帶入生產環境。經過一年多的運營,阿里巴巴總結并公開了這些經驗。

1月6日,阿里巴巴宣布將向社會開放浸沒式液體冷卻數據中心的技術規范。該規范采用一套標準流程,為下一代綠色基礎數據中心的建設提供設計依據,通過液體冷卻技術的普及,降低了整個社會的能耗水平。如果國家數據中心采用液體冷卻技術,每年可節省數千億電力。 text-indent: 0;'>阿里巴巴_副本

不管風有多大,都不能吹涼芯

隨著云計算、移動化和物聯網技術的廣泛普及,數據中心產業迎來了快速增長。在中國,數據中心市場的增長率超過30%,遠高于世界(約10%)。數據中心產業的快速發展意味著電力消耗的不斷增長。數據顯示,數據中心產業的年用電量已超過三峽大壩的年發電總量。

與此同時,中國數據中心的低能效也日益突出。根據中國信息技術研究所的統計數據,中國超大數據中心的平均PUE值為1.63,大數據中心的平均PUE值為1.54。為了提高能效,國家和地方政府出臺了許多鼓勵建立綠色數據中心的政策,對PUE的要求越來越高。例如,北京和深圳都要求新數據中心的PUE值低于1.4,上海的PUE值低于1.3。

事實上,傳統的風冷數據中心很難將數據中心的PUE值降低到1.5以下,沒有其他技術手段(如自然風、水冷)也很難實現。液冷技術可以顯著提高PUE值,浸沒式液冷技術可以使PUE值達到1.1,甚至接近1,也就是說,很少有電耗。

另一方面,隨著大數據和人工智能的大規模使用,對計算能力的需求大大提高。計算能力越大,能耗越大,制冷需求越高。例如,傳統機架的功率密度一般不超過8KW。刀片服務器使機架容易超過10KW,而部署多個GPU卡的機架的功率密度可能高達20KW甚至30KW。如此高的功率密度超過了風冷技術的制冷能力(100W/每立方英寸)。面對這種高計算密度的應用,用液冷取代傳統風冷是必然的選擇。

阿里巴巴吃螃蟹

液體冷卻技術一般可細分為冷板式和浸沒式。相對而言,浸沒式液體冷卻技術可以解決高計算密度的散熱問題,取消空調和風扇,無需考慮浪漫組織,土木工程更簡單,機房噪聲也可以解決,具有一定的優勢,因此受到更多的關注。

為了提高阿里巴巴數據中心的能源利用效率,阿里巴巴很早就投入了液冷技術的研究,并于2016年推出了世界上第一臺浸沒式液冷服務器,并不斷改進和改進。最后,該技術于2018年正式投入生產,在阿里巴巴張北數據中心建立了世界上第一個數千臺機柜的浸沒式液冷服務器集群。該集群支持阿里巴巴幾乎所有主流業務,包括連續兩年的雙11,阿里巴巴云的一些業務也在這個液冷集群上運行。

經過一年多的運行,充分展示了浸沒式液體冷卻具有高能效、高密度、高可用性、高可靠性等優點。例如,阿里巴巴張北數據中心采用浸沒式液體冷卻技術制冷的機柜功率密度為30KW,如果需要提高到60KW或100KW,這根本不是問題。傳統風冷室機柜功率密度超過10KW的情況較少。

由于液冷的熱傳導效率是傳統風冷的100倍,可以突破傳統風冷制冷能力的瓶頸,使單機柜的功率密度提高3倍。阿里巴巴基礎設施事業部首席架構師IDC總經理高說。

更高效的制冷也帶來了設備的低溫運行,有助于提高設備的高可靠性。此外,取消風扇后,沒有振動,進一步提高了設備的可靠性。浸沒式液冷技術降低了設備故障率50%。此外,浸沒式液冷機柜功率密度較高,意味著可容納更多設備,空調較少。因此,與傳統的風冷數據中心相比,浸沒式液冷數據中心的空間也更經濟。這些都為阿里巴巴降低運維成本,更好地支持業務提供了良好的基礎。

現在云已經成為IT技術創新中心,浸沒式液冷是數據中心支持云計算創新的引擎之一。高山淵評論說。

高山淵透露,阿里巴巴將在3-5年內繼續改善液體冷卻技術和工業生態,取代液體冷卻能量和風冷,即在可以部署風冷的地區。最終目標是消除風冷技術,將液體冷卻轉化為默認配置。

對外開放,普惠社會

雖然液體冷卻的優勢是顯而易見的,但真正應用的企業很少。即使是在數據中心領域投資巨大技術的互聯網巨頭也沒有真正大規模應用這項技術。其背后的原因是浸沒式液體冷卻液取代空氣換熱。與風冷技術相比,這是一個革命性的變化,不僅僅是散熱模式的變化,還涉及到數據中心的整體設計以及如何有效利用液體冷卻,以及如何最大限度地釋放技術紅利。技術和工業生態都面臨著許多挑戰。

要真正大規模應用液冷技術,有很多問題需要解決。比如不導電的液體有很多種。哪種液體適合長期使用?IT設備能否長期穩定地在液體中工作?甚至如何操作和維護都需要我們的長期測試和研究。阿里巴巴基礎設施部資深技術專家鐘在接受采訪時表示。

阿里巴巴為了實施這項技術做了很多工作。最大的挑戰是這個領域幾乎是空白的,沒有標準可供參考。鐘楊帆說。

由于沒有標準,也沒有生態,市場上沒有IT設備可以沉浸在液體冷卻環境中銷售,包括服務器、網絡設備、存儲、光模塊和電源,都需要阿里巴巴和供應商一起探索,經歷了許多曲折。

希望別人不要踩我們踩過的坑。鐘楊帆說。如今,這些經驗都集中在向社會開源的浸沒式液冷數據中心規范中,供參考和借鑒。本規范涵蓋了浸沒式液冷數據中心的設計、施工、部署、運行和維護,包括機柜接口標準、出線方式、電源標準、冷卻液的安全性、穩定性和電氣性能要求,甚至是用于運行和維護的移動吊臂。參照阿里巴巴的規范,通過綜合設計和合理規劃,可以有效降低部署成本,提高穩定性,使數據中心盡快走上高效、清潔、集約化的綠色發展道路。

對于阿里巴巴來說,這是為了向行業開放我們的家庭技能。希望大家共同構建生態,讓企業更大規模部署,讓全社會享受科技包容性的力量,共同推動綠色數據中心產業的發展,最終實現全社會的綠色發展。高山說。

他說,這是阿里巴巴的責任。阿里巴巴有條件、有資源、有責任成為IT創新的責任,與社會分享技術紅利。



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