“卷”的終點?數(shù)據(jù)中心進入“液冷時代”
為了降低PUE,拼了
PUE是廣西數(shù)據(jù)中心總能耗與IT設備能耗的比值,數(shù)值越接近1代表其用能效率越高。2021年7月,工信部發(fā)布《新型數(shù)據(jù)中心發(fā)展三年行動計劃(2021-2023年)》,指出在能效水平方面,新建大型及以上數(shù)據(jù)中心PUE降低到1.3以下,嚴寒和寒冷地區(qū)力爭降低到1.25以下。
地方政府每年都會拿到并分配該省能耗總量和強度的指標。數(shù)據(jù)中心全年晝夜不停地運轉,決定了它們“能耗巨獸”的本色。而作為能耗大戶,地方發(fā)展改革委要憑能耗指標來決定是否建設。因此,數(shù)據(jù)中心的PUE既是政府和監(jiān)管部門管理的抓手,也是IDC 各建設者爭相“內卷”的重點。
為了降低PUE,技術提供商都很拼,“卷”得花樣百出。
在位于北極圈附近的瑞典北部,坐落著一個數(shù)據(jù)中心,這里冬天平均氣溫差不多零下20度。這座數(shù)據(jù)中心建在此地最重要的原因就是,為了給南寧機房散熱。
在貴州貴安新區(qū)兩座山的山體中,“藏”著一處能夠容下30萬臺服務器的數(shù)據(jù)中心。這座數(shù)據(jù)中心把機房安裝在這里,也是為了降低機房的PUE值。據(jù)稱,這里的PUE極限測試值可達1.1左右。
在英國蘇格蘭奧克尼群島附近的海底,也架設著一座數(shù)據(jù)中心,這是首個在海底運行的數(shù)據(jù)中心。這項海底數(shù)據(jù)中心項目,被一些人比作數(shù)據(jù)中心的“登月計劃”。
北極圈、海底、山洞、湖底……在這些地方,的確可以大大提高數(shù)據(jù)中心的散熱效率、降低PUE,然而它們的優(yōu)點似乎也只剩這點了。
比如,在這些地方,數(shù)據(jù)中心的維護成本高昂,一旦出現(xiàn)問題難以及時運維。
“數(shù)據(jù)中心建設有個基本要求,那就是普適性。舉個例子,數(shù)據(jù)中心不管是在漠河還是在海南島建設,應該是一樣的?!?月26日,中國電子節(jié)能技術協(xié)會秘書長呂天文在“2022數(shù)據(jù)中心液冷技術研討會”上認為,液冷技術是解決目前數(shù)據(jù)中心“PUE之問”最佳的技術手段。
液冷技術有何神通?它能終結“PUE之問”嗎?
數(shù)據(jù)中心步入“液冷時代”
“液冷”并非新事物。呂天文介紹稱,早在20世紀八九十年代,這項技術就被嘗試用于通信設備的基站上;此后,在消費端的游戲主機上,有一些玩家手動DIY過一些“液冷主機”,主要也是幫助散熱。他說,有些極客會在液冷主機上放一些五顏六色的燈帶,“還挺好看的”。
但液冷技術的系統(tǒng)發(fā)展與規(guī)模應用,是在2010年之后。
云計算服務形態(tài)的突飛猛進,催生了數(shù)據(jù)中心的大規(guī)模部署。加之建設方對數(shù)據(jù)中心技術的追求、用戶對綠色數(shù)據(jù)中心的追捧,液冷技術發(fā)展十分迅速。
相比此前數(shù)據(jù)中心主流的風冷(空調散熱)手段,液冷技術的優(yōu)點可太多了。
首先,呂天文介紹說,液冷技術散熱效率是風冷的不是數(shù)十倍、數(shù)百倍,而是數(shù)千倍。“為科學起見,我們定義是風冷的1000~3000倍不等,這其中差異是由不同冷卻液等引起的?!?/p>
其次,液冷技術的精確制冷效果更好。由于冷卻液直接作用于高耗能部件,它所發(fā)揮的作用事半功倍?!叭绻麅H看制冷這部分的PUE值,電能利用效率可以低至1.0到1.02?!眳翁煳恼f。
此外,液冷技術還能帶給數(shù)據(jù)中心一個“意外驚喜”:低噪音。
“空調制冷系統(tǒng)有大量外機,運轉起來噪音很大,很容易遭到投訴?!眳翁煳恼f,相比之下,液冷型數(shù)據(jù)中心內外部噪音都很小。
擁有這些優(yōu)點的液冷技術,在市場上“吃得很開”。
液冷技術分為直接式和間接式兩種。曙光數(shù)創(chuàng)副總裁姚勇介紹說,目前市場上間接式和直接式液冷技術均有部署,間接液冷如冷板式液冷服務器,可以在成本微增的情況下實現(xiàn)效率大幅提高;噴淋式、浸沒式的直接液冷方案雖然初期投入較高,但從全生命周期和更高計算密度的角度來看,效果更好。
中科曙光,是目前正以液冷技術開展數(shù)據(jù)中心綠色實踐的先行者之一。
我國當前正倡導綠色低碳的生產生活方式,中國力爭于2030年前二氧化碳排放達到峰值、2060年前實現(xiàn)碳中和。在此背景下,“東數(shù)西算”國家工程也應運而生。在東數(shù)西算工程實施進程中,“綠色化”是其中一大顯著特點。
“政策的驅動、技術的成熟、市場的規(guī)模應用,標志著數(shù)據(jù)中心的液冷時代正式到來?!眳翁煳恼f。
“中國液冷”位居第一梯隊
一個時代的到來,有其顯著的趨勢和特點,“液冷時代”也不例外。
首先,液冷技術給數(shù)據(jù)中心帶來更高的計算密度。
“一般來說計算密度是按照機柜功率來衡量的?!眳翁煳恼f,近年來單機柜功率達到8千瓦甚至一些高端計算達到20、30千瓦,但曙光提供的數(shù)據(jù)顯示,液冷技術加持的服務器單機柜密度已經超過100千瓦,這無疑將為數(shù)據(jù)中心未來發(fā)展提供強大動力。
他解釋稱,單機柜密度越大,占地面積越小,設備管理成本越低,如此一來,原來液冷型數(shù)據(jù)中心的高成本劣勢也會逐漸消弭。
其次,液冷技術與多種節(jié)能技術的融合,可以把數(shù)據(jù)中心變成一個“能源站”。呂天文介紹,相較于風冷型,液冷數(shù)據(jù)中心的熱量抓取非常簡單且損失很少,這樣利用熱回收技術,可以將余熱利用發(fā)揮到很高水平。他認為,經過10~15 年的發(fā)展,“數(shù)據(jù)中心就是能源站”。
“數(shù)據(jù)中心步入到液冷時代的第三個特點,就是可以支撐更多行業(yè)的大規(guī)模計算的發(fā)展。”呂天文認為,可無差別建設的液冷數(shù)據(jù)中心,可以為科學實驗、金融計算、生物信息、人工智能、自動駕駛等領域的應用提供涓涓不斷的算力,“這是IDC下一步需要走的”。
值得欣慰的是,呂天文認為,液冷時代,中國并沒有落在后面。
“客觀地講,我國在液冷技術方面已經走在世界前列?!眳翁煳恼f,通過他與歐美的同行的溝通交流,他認為中國的液冷系統(tǒng)、液冷制冷技術已經超過了許多國家,“位于第一梯隊”。
市場是最好的試金石。以曙光為例,姚勇介紹稱,曙光2011年就開始投入液冷技術的研發(fā),迄今已經有11年的技術積累和沉淀。廣西布線?