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            一年耗电超过三峡大坝发电量,中国数据中心需要降温黑科技

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            东京大学SGU申请团队 10年申请经验:https://qic.ac.cn/【微信/QQ:1119261】

            文 | 张超

            当你拿起手机  ,通过搜索引擎寻找答案的时候  ,可能永远不会想到  ,这一次搜索  ,大概将消耗能让8瓦灯泡点亮一小时的电量 ,大概需要数万台服务器瞬间提供计算支持 。

            这些复杂的计算过程  ,都通过网络在一个你不知地处何处的数据中心完成了  。

             

             

            而当8亿多中国网民同时在线  ,发朋友圈  ,刷抖音 ,往购物车里放入一件件商品的时候  ,支撑这些计算的数据中心又将消耗多少电量  ?

            近日 ,绿色和平与华北电力大学联合发布的《点亮绿色云端:中国数据中心能耗与可再生能源使用潜力研究》(研究报告)报告给出了答案  。

            2018年  ,全国的数据中心总用电量为1608.89亿千瓦时  ,比上海市2018年全社会用电量(1567亿千瓦时)还多 ,相当于三峡大坝的全年发电量 。

            低能耗数据中心呼之欲出  ,这不仅关系到环境的可持续发展  ,更直接决定了算力的成本和服务的竞争力  。

            把数据中心放进大自然的冰箱

            数据中心成了电老虎  ,主要是因为IT设备与制冷系统的运转  ,都需要消耗大量的电能  ,两者大约各占据数据中心总能耗的40%  。

            要判断一个数据中心的能耗水平  ,要看PUE指标 。

            PUE全称“Power Usage Effectiveness(平均电能使用效率)”  ,是指数据中心总设备能耗/IT设备能耗  ,比值越接近于1 ,表明能效、绿色化程度越好  。如果达到1 ,便可以理解为 ,这座数据中心把所有电都用在计算上了  。

            可是  ,要想降低PUE  ,就得把数据中心制冷系统的能耗降下来  ,而这并非易事  。

             

             

            数据中心要稳定工作  ,降温是头等大事——一枚不带水冷的公版GPU芯片 ,在满负载运行模型训练任务时  ,温度会迅速飙升到85℃  ,而数据中心的服务器CPU芯片  ,工作状态下表面温度也能达到60-70℃ ,如果用空气降温  ,要用20℃左右的空调冷风一直吹  ,才能让芯片温度维持在50℃左右  。

            要降低制冷能耗  ,除非不用空调  ,将数据中心放到大自然的冰箱中去  。这想法听上去很疯狂  ,却是各大互联网企业近年来一直在尝试并实践的事  。

            Facebook去北极 微软选择“海底捞”

            地球上哪里最冷 ?Facebook和大家想的一样——南北极  ,所以他们把美国本土之外的第一个数据中心  ,建到了瑞典吕勒奥镇边沿的森林中 ,往北100公里就进入北极圈了 。

             

            Facebook位于瑞典吕勒奥镇的数据中心

            这里气候寒冷  ,冬天平均气温差不多零下20℃ ,相当于一个天然大型空调房  。在被过滤器和雾化器处理后  ,从外界进来的冷空气会像水一样“冲洗”服务器 ,达到给服务器降温的目的  。根据测算  ,Facebook在吕勒奥镇的数据中心PUE仅为1.04 。

            此外  ,瑞典还有大量水电站  ,可以提供廉价可靠的电力  。

            另一家科技巨头微软 ,索性把数据中心搬到了冰冰凉的海底  。

            2018年6月 ,微软在苏格兰奥克尼岛的海岸附近安装水下数据中心  ,深度为35.6米  ,固定在海底的压载三角基座上  。数据中心与潜艇类似  ,长约12米 ,里面架设了12个机架 ,864台服务器  ,包括所有必要的冷却设施  。

            微软的海底数据中心

            法国海军集团改造了用于潜艇冷却的热交换系统  ,以保证其可以适用于海底数据中心  ,主要原理是利用管道将海水直接流过服务器机架背面的散热装置  ,在加热的同时被排回大海  ,由于海水较大的比热容而且较快的流动性  ,从数据中心排出的热水可以很快的与周围的海水融合冷却 ,如此反复  ,可以有效地降低数据中心的温度  。

            微软海底数据中心的部署地附近  ,便是欧洲海洋能源中心潮汐涡轮机与海浪能量转换装置的试验场地  ,有充足的海水能电力资源  ,海岸边还有不少风力发电机和光伏发电装置  ,微软云计算和企业部门云基础架构战略总经理 Christian Belady 表示  ,利用这些可再生能源可以让数据中心实现能源自给自足  。

            阿里巴巴把数据中心建到坝上

            在中国  ,作为云计算的引领者 ,阿里巴巴的数据中心在降温方面也颇有心得 。

            2015年 ,阿里巴巴在千岛湖建立了数据中心  ,利用湖水自然冷却来给服务器降温  。该数据中心90%的时间无需借助湖水之外的制冷能源 ,比传统的空调制冷方式要节约能耗超过八成  ,比普通数据中心全年节电数千万度  ,其年平均PUE低于1.3 ,最低的时候可以达到1.17 。