數(shù)據(jù)中心建設(shè)有學(xué)問！看百度怎樣建低能耗數(shù)據(jù)中心

數(shù)據(jù) 建設(shè) 百度低能耗

佘穎 | 2017-07-05 11:17

【數(shù)據(jù)猿導(dǎo)讀】人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算這些詞匯有多熱，已經(jīng)不需要再?gòu)?qiáng)調(diào)了。但很少有人知道，支撐這些高科技的數(shù)據(jù)中心才是真正的熱——幾十萬臺(tái)服務(wù)器集中在一起高速運(yùn)算，機(jī)房溫度經(jīng)常超過40攝氏度，堪比桑拿天。

數(shù)據(jù)中心建設(shè)有學(xué)問！看百度怎樣建低能耗數(shù)據(jù)中心

節(jié)能減排，不僅是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的緊迫任務(wù)，支撐人工智能、云計(jì)算等新興產(chǎn)業(yè)的數(shù)據(jù)中心同樣面臨這一問題。近日，記者走進(jìn)“百度云計(jì)算(陽泉)中心”。這里目前基本實(shí)現(xiàn)了自然降溫，全年約96%的時(shí)間無需開空調(diào)機(jī)組制冷。因此成為國(guó)內(nèi)唯一一個(gè)通過工信部和綠色網(wǎng)格組織(TGG)綠色數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)、運(yùn)營(yíng)雙5A認(rèn)證的數(shù)據(jù)中心。

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數(shù)據(jù)中心的樓頂上裝著一排排藍(lán)色的光伏板，太陽能光伏發(fā)電直接為服務(wù)器供電，即發(fā)即用。記者佘穎攝

人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算這些詞匯有多熱，已經(jīng)不需要再?gòu)?qiáng)調(diào)了。但很少有人知道，支撐這些高科技的數(shù)據(jù)中心才是真正的熱——幾十萬臺(tái)服務(wù)器集中在一起高速運(yùn)算，機(jī)房溫度經(jīng)常超過40攝氏度，堪比桑拿天。

可想而知，為服務(wù)器降溫、保障服務(wù)器運(yùn)轉(zhuǎn)所需的能耗也是個(gè)大數(shù)字。據(jù)業(yè)內(nèi)人士介紹，如果不作任何技術(shù)改進(jìn)，一處數(shù)據(jù)中心的能耗很可能就超過一座30萬人的縣城。

有沒有高效、自然涼的數(shù)據(jù)中心呢還真有。

百度云計(jì)算(陽泉)中心，這是我國(guó)目前唯一一處基本實(shí)現(xiàn)了自然降溫的數(shù)據(jù)中心，全年約96%的時(shí)間無需開空調(diào)機(jī)組制冷。陽泉中心也因此成為國(guó)內(nèi)唯一一個(gè)通過了工信部和綠色網(wǎng)格組織(TGG)綠色數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)、運(yùn)營(yíng)雙5A認(rèn)證的數(shù)據(jù)中心。

利用清潔能源免費(fèi)冷卻

一年省下的電，足夠供應(yīng)一座13萬戶家庭的小城市。

在山西省陽泉市市郊一片光禿禿的山坳里，有一棟流線型的建筑，這就是百度云計(jì)算(陽泉)中心。它于2012年動(dòng)工，服務(wù)器設(shè)計(jì)裝機(jī)規(guī)模超過16萬臺(tái)。2014年，數(shù)據(jù)中心正式投入使用，“百度大腦”的計(jì)算能力，很大一部分就來自陽泉。

陽泉是一座小城，依煤而生，曾經(jīng)有60%至70%的人生活與煤礦有關(guān)，至今煤礦仍是陽泉的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。煤電價(jià)格便宜，是百度將數(shù)據(jù)中心設(shè)置在此的原因之一，但數(shù)據(jù)中心并沒有因此而肆意浪費(fèi)電能，相反，他們引入了多種清潔能源。

人工智能的服務(wù)器極其昂貴，一組整機(jī)柜成本接近100萬元。記者數(shù)了數(shù)，在一間普通教室那么大的房子里，一排15組整機(jī)柜，一共8排。算下來，僅這間房子里的服務(wù)器價(jià)值就超過1.2億元。

按說這么金貴的儀器，機(jī)房連灰塵都不能有，更不要說水了，但記者竟然在屋頂發(fā)現(xiàn)了西瓜那么粗的水管。

“這是百度自主研發(fā)的OCU(頂置冷卻Overhead Cooling Unit)新型空調(diào)末端和水側(cè)免費(fèi)冷卻系統(tǒng)。”陽泉數(shù)據(jù)中心資深系統(tǒng)工程師黃民民用一張動(dòng)圖進(jìn)行了介紹。簡(jiǎn)單說，就是通過在服務(wù)器整機(jī)柜頂端加裝末端送風(fēng)系統(tǒng)，利用空氣對(duì)流原理，讓服務(wù)器排出的熱風(fēng)上升，通過水冷系統(tǒng)后，變成冷風(fēng)，自然下沉，形成循環(huán)。

聽起來簡(jiǎn)單，但運(yùn)用的都是高科技。此前，各企業(yè)普遍靠空調(diào)給服務(wù)器降溫，晝夜不停，因?yàn)榉?wù)器金貴，既不能熱著，也不能吹著。如果使用室外的空氣直接吹，就會(huì)對(duì)服務(wù)器造成空氣污染和腐蝕。百度使用了AHU(Air Handle Unit)風(fēng)墻冷卻技術(shù)，結(jié)合百度自主研發(fā)的高溫耐腐蝕服務(wù)器，在40多攝氏度高溫仍然能夠正常運(yùn)行，可全年實(shí)現(xiàn)風(fēng)側(cè)免費(fèi)冷卻。

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數(shù)據(jù)中心樓下的污水處理裝置。利用這套獨(dú)創(chuàng)的數(shù)據(jù)中心污水回收再利用技術(shù)，約60%的廢水能夠?qū)崿F(xiàn)再利用。記者佘穎攝

水是寶貴的資源，冷卻用過的水更不能輕易浪費(fèi)。數(shù)據(jù)中心的樓下就像一座小型污水處理廠，配置了各種過濾裝置、自動(dòng)加藥器。這在國(guó)內(nèi)其他數(shù)據(jù)中心很少見到。利用這套獨(dú)創(chuàng)的數(shù)據(jù)中心污水回收再利用技術(shù)，約60%的廢水能夠?qū)崿F(xiàn)再利用。算下來，數(shù)據(jù)中心園區(qū)年均節(jié)水量可達(dá)48萬噸，相當(dāng)于4000多戶居民一年的用水量。

水、風(fēng)、太陽能，各種綠色資源都被運(yùn)用在數(shù)據(jù)中心。數(shù)據(jù)中心的樓頂上裝著一排排藍(lán)色的光伏片，太陽能光伏發(fā)電直接給服務(wù)器供電，即發(fā)即用。今年，數(shù)據(jù)中心又簽約風(fēng)力發(fā)電2600萬千瓦時(shí)。光伏與風(fēng)電等清潔能源技術(shù)的使用，使得陽泉數(shù)據(jù)中心全年二氧化碳減排2.6萬噸，相當(dāng)于142萬棵樹一年的二氧化碳吸收量。

作為一家高科技企業(yè)，百度的系統(tǒng)優(yōu)化更是拿手本事。例如，百度云采取了分層存儲(chǔ)方式，經(jīng)常被調(diào)取的資料位于上層，80%的冷數(shù)據(jù)位于下層，在不影響數(shù)據(jù)響應(yīng)速度的前提下，自然減少了運(yùn)算量。

“整個(gè)園區(qū)采用了百度400多項(xiàng)國(guó)際、國(guó)內(nèi)技術(shù)專利，全年約96%的時(shí)間無需開空調(diào)壓縮機(jī)，就能實(shí)現(xiàn)自然涼，即免費(fèi)冷卻”。黃民民說，“等到全部建成后，陽泉中心年節(jié)約用電量可達(dá)2.5億千瓦時(shí)，相當(dāng)于13萬戶家庭全年的用電量”。

節(jié)能的同時(shí)，數(shù)據(jù)中心也省下了不少錢，讓消費(fèi)者得了實(shí)惠。比如目前國(guó)內(nèi)唯一一個(gè)還在免費(fèi)為網(wǎng)民提供私人云服務(wù)的百度網(wǎng)盤，如果不是因?yàn)檫@400多項(xiàng)技術(shù)改進(jìn)，成本將比現(xiàn)在增加3倍至4倍。

新興產(chǎn)業(yè)需加速節(jié)能減排

我國(guó)數(shù)據(jù)中心總體能耗偏高，需在一年內(nèi)將PUE值降低13.29%。

節(jié)能減排，不僅是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的緊迫任務(wù)，新興產(chǎn)業(yè)同樣面臨這一問題。

中國(guó)信息通信研究院產(chǎn)業(yè)與規(guī)劃研究所云計(jì)算與大數(shù)據(jù)研究部副主任唐煒表示，當(dāng)前大數(shù)據(jù)已上升為國(guó)家戰(zhàn)略，我國(guó)逐步進(jìn)入數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代，并由政府推動(dòng)數(shù)據(jù)共享和流通，激活了大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)新動(dòng)能。數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)成為風(fēng)口的同時(shí)，也讓數(shù)據(jù)中心的節(jié)能減排變得愈發(fā)重要。

我國(guó)此前的數(shù)據(jù)中心主要由移動(dòng)、聯(lián)通、電信等運(yùn)營(yíng)商建設(shè)。隨著云服務(wù)市場(chǎng)的興起，不少民營(yíng)企業(yè)也意識(shí)到數(shù)據(jù)中心的重要性。阿里巴巴、百度、騰訊和一些量級(jí)較輕的公司都加大馬力建設(shè)數(shù)據(jù)中心。

潮水般涌入的社會(huì)資本，加上原本就大手筆的國(guó)有運(yùn)營(yíng)商，讓數(shù)據(jù)中心建設(shè)成為“高速賽道”。貴州、云南、寧夏、內(nèi)蒙古、重慶、山西各地政府，特別是欠發(fā)達(dá)地區(qū)，紛紛將數(shù)據(jù)中心作為新興產(chǎn)業(yè)的標(biāo)志性基礎(chǔ)設(shè)施，積極引進(jìn)，大力建設(shè)。《2016-2017年中國(guó)IDC產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究報(bào)告》顯示，2016年我國(guó)數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)總規(guī)模為714.5億元，同比增長(zhǎng)37.8%。這個(gè)數(shù)字遠(yuǎn)高于全球17.5%的平均增速。

特別需要注意的是，因?yàn)?ldquo;三去一降一補(bǔ)”等壓力，2016年轉(zhuǎn)型進(jìn)入IDC(互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心)領(lǐng)域的傳統(tǒng)企業(yè)數(shù)量進(jìn)一步增長(zhǎng)。房地產(chǎn)業(yè)、紡織業(yè)、材料制造與加工業(yè)、機(jī)械制造業(yè)等傳統(tǒng)企業(yè)在廠房、水電等基礎(chǔ)設(shè)施方面具有一定優(yōu)勢(shì)，可以為數(shù)據(jù)中心提供起步條件，但這些轉(zhuǎn)型而來的數(shù)據(jù)中心在節(jié)能減排方面又面臨更多困難。

與國(guó)際先進(jìn)水平相比，我國(guó)數(shù)據(jù)中心總體能耗水平一直偏高。住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部2015年12月頒布的《綠色數(shù)據(jù)中心建筑評(píng)價(jià)技術(shù)細(xì)則》規(guī)定，數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)PUE值應(yīng)小于等于2.0。PUE值是國(guó)際上判斷數(shù)據(jù)中心能耗的通用標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)2.0的標(biāo)準(zhǔn)代表著每消耗2千瓦時(shí)電，就有1千瓦時(shí)用于系統(tǒng)消耗，另一半才用于計(jì)算本身。

作為對(duì)比，2014年“綠色網(wǎng)格”發(fā)布的國(guó)際平均水平就已經(jīng)達(dá)到1.7。目前，國(guó)內(nèi)新建的數(shù)據(jù)中心平均PUE為1.73。也就是說，每消耗1.73千瓦時(shí)電，就有0.73千瓦時(shí)用于系統(tǒng)消耗。如果再考慮到此前大規(guī)模建設(shè)的數(shù)據(jù)中心技術(shù)相對(duì)落后，我國(guó)數(shù)據(jù)中心的能源浪費(fèi)將更加驚人。2010年時(shí)，有業(yè)內(nèi)媒體推算，當(dāng)時(shí)我國(guó)數(shù)據(jù)中心機(jī)房消耗的空調(diào)冷卻系統(tǒng)的能量至少為84億千瓦時(shí)，這意味著為服務(wù)器提供冷卻的機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)能耗大約能達(dá)到我國(guó)空調(diào)設(shè)備每年總能耗的四分之一。

當(dāng)然，我國(guó)有部分?jǐn)?shù)據(jù)中心已經(jīng)走進(jìn)世界先進(jìn)行列，比如百度陽泉中心模組2016年年均PUE為1.11，意味著每消耗1.11千瓦時(shí)電，只有0.11千瓦時(shí)用于系統(tǒng)消耗。但這樣的綠色數(shù)據(jù)中心仍是少數(shù)。因此，工信部信息通信發(fā)展司政策與標(biāo)準(zhǔn)處處長(zhǎng)黃業(yè)晶建議，我國(guó)需加快綠色數(shù)據(jù)中心技術(shù)研發(fā)應(yīng)用，加快綠色數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)生態(tài)建設(shè)，并抓緊修訂綠色數(shù)據(jù)中心標(biāo)準(zhǔn)。

留給新數(shù)據(jù)中心的時(shí)間已經(jīng)不多。2016年12月份出臺(tái)的《“十三五”國(guó)家信息化規(guī)劃》提出的目標(biāo)是，到2018年，云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)原始創(chuàng)新能力顯著增強(qiáng)，新建大型云計(jì)算數(shù)據(jù)中心電能使用效率(PUE)值不高于1.5;到2020年，形成具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)體系，新建大型云計(jì)算數(shù)據(jù)中心PUE值不高于1.4。要在一年時(shí)間里，將PUE值降低13.29%，對(duì)于數(shù)據(jù)中心建設(shè)者來說，將是巨大的挑戰(zhàn)。

來源：經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)

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