朗讀沖涼了！服務器洗上“海水澡”第沖涼了！服務器洗上“海水澡”

《沖涼了！服務器洗上“海水澡”》
讀創深圳商報官方帳號▲日前，海蘭信海底數據艙揭幕  （圖源：海蘭信微信公號）入海抵消熱量“它（海蘭信海底數據艙的PUE值）是比較靠前的，肯定排在第一梯隊。”清華大學教授李震告訴《中國科學報》，“目前PUE值低於1.1都算非常好的。”服務器非常怕熱，尤其是大量服務器聚集在一起的時候，產生的熱量必須要及時疏散。有統計數字顯示，一個數據中心每年的電力成本中，有41%都是用於制冷，一旦數據中心由於散熱問題出現運行故障，後果不堪設想。因此，如何降低服務器的成本，成了各大IT公司必須要考慮的問題。為降低數據中心PUE值，業界采取了多種方式，有的選擇建在深山溶洞、有的選擇建在高緯度地區。2018年6月1日，微軟就將一個長約12米、直徑接近3米的圓柱形數據中心，沉入蘇格蘭東北部的奧克尼群島海底。這個裝置包裹著 864 台服務器，可以存儲 27.6PB 的數據。海蘭信的選擇和微軟一樣，將數據中心沉入海底。因為將服務器放在水中後，可以利用水散熱性良好的特點，幫助服務器更好地散熱。海蘭信的海底數據中心由岸站、海底光電複合纜、海底分電站及海底數據艙組成。
▲海底數據中心（UDC）部署場景  （圖源：海蘭信微信公號）岸站通過複合海纜向海底分電站輸電，海底分電站進行高壓變電並實現智能化的設備配電，將產生的熱量通過冷卻系統散入海水中。數據艙中的IT設備通過海底光電複合纜與岸站聯通，接入互聯網，進而實現數據的多種應用。海底數據中心主體結構為罐體結構（數據艙），電氣設備、冷卻系統均布置在罐體內部，罐內充滿惰性氣體。罐體頂部為海水冷卻系統，主要包括海水泵和過濾系統。冷卻系統利用管道將海水和熱管系統將服務器的熱量帶走，然後排回大海，與周圍水流融合冷卻。該公司稱，每個數據艙設計值為490千瓦的IT負載，可以容納14個機櫃，每個機櫃負載35千瓦，相比傳統陸上數據中心功率密度提高5至7倍。海蘭信集團副總裁徐坦說：“數據分析進一步證明了海底數據中心的綜合優勢，包括低能耗、低建設成本、省地、無需消耗淡水、低時延、高可靠性以及模塊化生產，可快速部署。”對海洋環境影響不大清華大學傳熱與能源利用北京重點實驗室發布的《海蘭信海底數據中心能效測試報告》顯示，海底數據中心以海水為自然冷源，基於分離式熱管可實現在南方沿海高熱地區數據中心的高效冷卻。經小試樣機實際入海運行測試，在海水溫度低於25℃時，可維持艙體環境溫度低於35℃，滿足服務器運行要求。經小試樣機實際入海運行測試，海底數據中心PUE值可達1.076，達到世界先進數據中心能效水平。青島環海海洋工程勘察研究院出具的《海底數據中心海洋生態環境影響評估報告》認為，樣機對測試海域的海洋生態環境友好，出水口最高溫升僅2℃，且影響範圍僅為設備周邊，基本不會對海區內海洋生物產生負面影響。“PUE值並非科學研究所用的嚴謹指標，但這個行業裏都在用，我們也就使用這一指標來衡量數據中心的能效水平。”李震解釋說，“PUE指能源使用效率，是人們投入數據中心的所有電能和消耗在IT設備上電能的比值。PUE的理想值是‘1’，PUE值越大，代表其能效越差，需要有更多電量投到額外的、不得不用的地方。”數據中心運行會產生大量熱，通常需要用空調系統來冷卻、通風和除濕。此外，還要有變壓器、配電系統、UPS等輔助設施，這些設備要消耗大量電能。為節能減排，不少企業選擇低溫環境部署數據中心，以減少機械制冷的損耗。互聯網數據中心發布的《2019中國企業綠色計算與可持續發展研究報告》顯示，中國企業數據中心能源使用效率值有明顯改善，PUE值大於2.0的中國企業從2012年的34.6%下降到2019年的2%，但依然有85%的受訪企業數據中心的能源使用效率在1.5至2.0之間。“目前數據中心的PUE值大多為1.3~1.5之間，海蘭信的海底數據艙PUE值為1.076，意思是投入1.076度電中，有0.076度消耗在輔助設備上。相比而言，這是個很低的數字。”李震說。針對海底數據艙影響環境的問題，中國工程院院士、中國海洋大學副校長李華軍表示並未專門進行過研究，但“局部影響肯定會有”。“實際上，任何海洋工程或設施裝置對環境都有影響。”李華軍說，“只不過從目前公布的數據看，海底數據艙的影響是局部的，人們也不會在海底部署太多這樣的數據艙，因此不會有太大的影響。”提供一種新的可能去年，在全球抗擊新冠肺炎疫情的背景下，數字經濟加速發展，數據中心建設也被中央正式列入新基建戰略。業內人士指出，數據中心既是新基建的重要組成部分，又是“新基建的基礎設施”。隨著5G、工業互聯網、人工智能等為代表的數字技術融合發展，數據中心會更廣泛地帶動企業、資本等各方面的投入。賽迪發布的《中國“新基建”發展研究報告》稱，到2025年，數據中心將占全球能耗的最大份額，高達33%。據統計，我國數據中心耗電量已連續8年以超過12%的速度增長。2018年我國三峽發電量、上海市用電量、數據中心總用電量分別為1016億、1567億、1609億千瓦時。其中數據中心總用電量已超過上海市，相當於1.6個三峽發電站。《綠色數據中心白皮書》估計，2020年我國數據中心總用電量超過2900億千瓦時。去年9月，微軟將兩年前沉入蘇格蘭奧克尼群島海底的數據艙打撈上來。經過研究人員評估，其各方面的性能要優於傳統的數據中心，並且在水中的故障率是在陸地的八分之一。微軟認為，更高的可靠性可能與數據中心沒有人類干擾、沒有氧氣被泵入有關。微軟海底數據艙項目負責人Ben Cutler 表示，雖然服務器維修時要將數據艙升到海面上進行，比陸地上困難得多，但超低的故障率表明將數據中心沉入海底是可行的，而且是環保、經濟的解決方案。“數據中心故障中，有70%是人為因素引起。海底數據艙恒溫、恒濕、恒壓、無氧、無塵，無人鼠侵害，避免了誘發因素。”徐坦說，“此外，海蘭信采取完善的監控系統以保障數據中心的安全運行，包括海底網監控系統、水下自主航行器、海面無人艇巡邏系統、海岸雷達監控系統，以及低空超輕型無人機系統等。”由於經濟發展地域性特點，我國數據中心需求主要集中在東部、南部沿海城市群地帶，其地理上多處於中低緯度區域，年平均氣溫相對較高，不利於數據中心自然散熱，因此發展海洋水下數據艙、海底數據中心具有較大的潛在商業價值。“利用外部空氣冷卻、水循環等自然冷卻是發展方向。但采用什麼冷卻方案，要考慮數據中心的規模、地理位置、環保要求等多種因素，采用新技術實現精准冷卻，節能減排。”李震說，“海底數據中心技術的發展為這個行業的發展提供了一種新的可能。我國幅員遼闊，自然條件和經濟發展情況差別較大，企業可以根據自己的具體情況做出選擇。”中國首個海底數據艙全景紀實  來源：中國科學報審讀：孫世建
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