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蒸汽制冷
【2021数博会】阿里云智能基彩票网址大全础设施

  5月27日下午,2021中国国际大数据产业博览会数字基础设施论坛在贵阳数博会会场隆重召开。论坛由中国通信工业协会数据中心委员会、数据中心产业园资源促进会承办,中国IDC圈协办。包括贵州省政府领导、业内专家、企业高层等众多嘉宾汇聚一堂,共同解读新基建发展现状、研讨数字基础设施产业发展趋势。

  会上,阿里云智能基础设施高级技术专家 任华华发表了“阿里巴巴液冷数据中心介绍”的演讲:

  感谢主办方的邀请,也感谢各位领导和嘉宾的关注,今天为大家分享的主题是面向碳中和IDC液冷技术创新与产业化,从2000年阿里提出人人可淘宝,物物可流通,经过十年的高速发展,在大家的心目中阿里是一家IT公司,这么多年的发展我们发现承载云计算的数据中心耗能非常高,怎么做到从比特到瓦特双指标最优的解决方案,这就是我今天为什么分享数据中心节能技术的原因。

  我们可以把整个内容分成四大部分,也就是背景、数据产业的冷却的介绍,概览,还有低碳为什么需要液冷技术,说液冷技术节能,它对节能的效果到底有多少,最后说说阿里在这方面的实践。

  我们看一下背景和冷却技术的概览,刚才大家提到了3060碳达峰和碳中和,这个是我们工作中的指导方针,数据中心的节能是势在必行,在2011年和2020年我们看到移动互联网为代表的新经济发展的黄金十年,IDC产业作为移动互联网的基座,我们回顾一下过往冷却技术的发展,2000年是小机房时代,是风冷为主,2015年阿里建了新风的自然冷却,这个技术对空气质量的依赖很高,所以可推广性不是很好,2016年有了间接蒸发和自然冷却,2017年有冷板和浸没液冷,2018年建了整栋的液冷数据中心,2017年为拐点,之前是以量为主导,2017年以后以质为主导,这个原因在算力的驱动下整个服务器的芯片散热的密度越来越高,液冷用于数据中心是一个大势所趋,也就是说未来可能进入风液冷并存的崭新时代。

  说到浸没式液冷的技术,我们看到市场上有双向和单向两种,左边是双向浸没式液冷,这个是不导电的液体,吸收热量,不同的是双向是发生向变,这种技术是非常节能的,可以把数据中心的PUE降到1.4左右,但是它有一个缺点,它的换热设施要放在IT设施里面,当他维护的时候整个IT设施要停机维护,这个不符合云计算可持续服务,高可用的要求。

  右边这个图是单向浸没冷却,它比较双向增加了液体的循环泵,可以实现换热设施与IT设施的分离,可以做到高可用,做到可在线的维护,单向浸没液冷可以实现高能效使用,我们就可以得到一个结论,实际上单向浸没的液冷更适用于云计算的数据中心。我们可以看一下单向浸没的数据中心有什么特点,在基础设施的机电侧不需要空调和冷机了,我们看到它的原理图是靠换热和循环来做散热和传输,而不需要压缩机制冷。

  我们为什么说低碳的数据中心需要液冷技术?我们可以看到整个服务器行业面临的挑战,从2010到2020年典型机柜的能耗从10千瓦上升到15千瓦,散热其实是面临挑战的,刚才各位嘉宾提到了能耗的挑战,还有政策挑战,各级政府发布了指导意见。

  随着计算驱动功耗增长,整个数据中心的散热技术其实是跟随密度增长有一个演进的过程,从冷热通道的分离、背板式冷却,最后过渡到直接浸没式液冷,我们刚才也分析了单向浸没液冷的原理,风冷和水冷的数据中心是上面的图,我们在液冷的场景下可以把红色这个标注的圈圈里面的设备删掉,液冷不制冷,它只是能量的搬运工,不需要制冷,它在整个系统可以实现非常低的能耗。

  这个行业的发展存在内在的矛盾,一边是日益增长的算力需求,一边是一线城市土地和电力的紧张,PUE的要求越来越苛刻,在算力的驱动下,云服务的规模越来越大,运营电费成本居高不下,整个行业呼唤一种更加节能的解决方案。

  我们可以从一些数据看一下,数据中心采用液冷之后它的节能和低碳效果如何,我们把整个行业经常用到的风水冷的解决方案列出来,把PUE列出来比较一下,第一个是主流的风水冷的解决方案它的PUE列在这里,下面是单向浸没液冷PUE的数值。在风水冷的时候,PUE有很大的波动,它要自然冷却实现节能,一定程度是靠天吃饭,靠气侯吃饭。单向浸没液冷不挑气象区,所有的气象区都可以实现PUE1.1以下,配合一定的AI可以做到1.07左右,我们看一下主流的风冷解决方案在四大气象区的能耗占比(PPT),华东冷却能耗有一个大幅度的提升,能耗是22%,可得到的IT是74%,华南冷却要占到25%,IT是71%。

  如果是在相同的气象区采用风冷和液冷,它究竟有多大的差异?我们可以以华东为例,冷却22%,IT74%,我们可以看到采用液冷之后冷却系统的能耗是4%,我们从这个饼图上看到,冷却系统的能耗已经比电气系统的损耗还要低,在我们这个行业只有浸没式液冷的解决方案才可以做到这样的能耗指标。也会有工程师经常问,液冷这个技术非常新,我们在大规模运用的时候会不会有一些坑要踩,我觉得我们可以分享一下实践,虽然液冷在2018年、彩票网址大全2019年是高频词,阿里的液冷是2015年开始了,2017年已经做了集成机柜和基础设施的集装箱,2018年在张北建了液冷的集群,有2000台服务器的规模,它已经承载了我们三年的双11的业务,在2020年在杭州已经建成了第一个全浸没式液冷的数据中心,一整栋楼都是浸没式液冷的技术,当然这些图片可以给大家直观的感受,采用液冷跟风冷的形态有一些差异,这就是杭州的整栋浸没式液冷中心,建成后,工信部当年颁发了5A的设计证书给阿里。

  同时浸没式液冷数据中心可以有非常高的舒适度,平常去机房很吵,进到液冷的数据中心非常安静,因为它没有风扇,(人与人之间)可以自如的交流,由于IT设备密封在一个容器里面,不受到空气的温度湿度和风扇的影响,它的可靠性是大幅度改善的,有统计数据显示,硬盘的故障率可以下降50%以上。

  我们可以用几句话概括一下浸没式液冷的技术价值,就是高密度、高可靠、高能效、和高可用,它的使用场景很多,有产业互联网,人工智能、大数据,这些高性能计算它必然会带来高功率的机柜,也就非常适合采用浸没液冷的技术。

  新基建实际上给所有的互联网公司,所有的IDC公司提供了非常多的机遇,阿里作为互联网的头部公司当然也是有责任、有义务做好新基建产业链上的研发者和建设者,能够把先进的技术和实践经验带给终端用户。

  这个液冷技术在数据中心行业也是2018年进入规模应用的,很多标准是欠缺的,阿里也是看到这一点,在2020年联合ODCC发布了《浸没式液冷数据中心规范》,参加这个标准可以进行快捷和便利的设计。

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