用湖水制冷 探秘阿里云千岛湖绿色数据中心

 【天极网云计算频道】硅谷的互联网巨头们，微软、谷歌、Facebook等，在数据中心上的创新不断：海水、空气、沼气….用自然资源替代不可再生能源，是新型数据中心的一大特色。而你听说过用湖水来制冷、太阳能供电的数据中心吗？下面要说的这个数据中心并不是硅谷互联网巨头的杰作，而是出自于BAT之一的阿里巴巴。

  9月8日，位于山清水秀的杭州淳安县的千岛湖数据中心正式启用，而阿里也首次允许媒体记者进入这个号称拥有众多创新技术的数据中心进行参观，展示其像迷一样的世界。

  由于不允许媒体拍照，所以我们只能就官方公布的有限的照片和笔者的见闻中管中窥豹，从制冷、供电、微模块等方面做一些最粗浅的分析，供天极网的网友参考。

 千岛湖数据中心楼房外观

  Part 1:制冷

  千岛湖有什么？当然是湖水。千岛湖地区年平均气温17度，深层湖水的水温常年恒定，所以千岛湖数据中心因地制宜采用湖水制冷。据阿里技术保障部工作人员介绍，深层的湖水(35米以下的湖水)通过完全密闭的管道流经数据中心，帮助服务器降温，再流经2.5公里的青溪新城中轴溪，作为城市景观呈现，自然冷却后最终洁净地回到千岛湖。

 数据中心楼前的湖水处理器

  笔者在数据中心楼外看到了红绿相间的湖水处理器，工作人员表示，当水中杂质导致水压提升到一定数额时，水泵自动启动。通常情况下，能源是一个大型数据中心最大的开支，在数据中心一层的冷冻机房，供水管和回水管等使用不同的颜色标识出来，冰冷的湖水通过这些彩色的管道流到各个楼层帮助服务器降温，这样可以使得数据中心90%的时间不依赖湖水以外的制冷能源，制冷能耗节省超过8成。

 冷机房的彩色水管

  在节水方面，由于湖水在密封管道流动，蒸发的损失极少，千岛湖数据中心设计年平均WUE(水分利用率)可达到0.197，打破了此前由Facebook俄勒冈州数据中心创下的WUE0.28的最低纪录(据公开报道)。

  在智能技术的运用方面，据介绍，采用按需制冷技术，通过机房里面的一些传感器来检测温度以及分布的情况，使得机房只要处于一个安全的温度，不追求最冷，以达到节能的目的。

  Part 2: 供电

  “千岛湖数据中心永不断电。”阿里巴巴技术保障部工作人员表示。

  数据中心通过市电和240V直流电给数据中心供电，如果市电停电，机房的UPS不间断电源会进入应急工作，UPS至少供电40分钟;于此同时，位于数据中心一层油机房的柴油发电机组启动运行。油发电机组配备冗余设计，给数据中心持续供电。

  工作人员说，油发电机组演习保持着一定的频率，但带油演练的频率较低，以控制碳排放。

  在供电方面，还有一路是利用可再生能源——光伏太阳能。在欧美，已有不少数据中心采用太阳能光伏系统，例如美国凤凰城的数据中心按照了11英亩的光伏方阵，而在我国数据中心领域的案例较少。笔者并未得到千岛湖数据中心的光伏太阳能应用的更多信息，而据了解屋顶面积不足3000平米，另外由于太阳能供电不稳定性和低功率等特性，猜想其并不能作为主要的供电源。

  Part 3:微模块与整机柜

  在工作人员的引导下，乘坐电梯来到了11楼的微模块机房。工作人员表示，电梯高度的设计都是充分考虑到整机柜服务器快速上架部署需求的。进入微模块机房，由于数据中心刚刚启用，里面的机柜数量不不多，每个微模块包括16个整机柜，每两个整机柜之间装有一组散热空调。服务器LED指示灯的闪烁下，赋予了机房一些梦幻的美感。

  据阿里工作人员介绍，数据中心微模块(Alibaba Data Center Module)，从工厂生产到现场交付仅需45天，和传统方案相比节约4个月的时间;微模块采用了独创的铝合金预制框架，实现精密的契合结构，精简了现场的安装工作。整机柜服务器(AliRack)，专门针对云计算和大数据的业务需求定制。千岛湖数据中心采用了最新的2.0版本，服务器上架密度和传统机柜相比提升了30%，同样的服务器空间硬盘容量增加了一倍。AliRack支持即插即用，服务器交付非常方便。

  除了微模块和整机柜，千岛湖数据中心采用的阿里定制硬件还包括PCIe固态硬盘(AliFlash)，阿里表示相比传统SATA固态硬盘，其吞吐量、IOPS都有提升。

  在整个千岛湖数据中心中，微模块所占比例的并不高，只有11层一个微模块机房，而三、五、七、九单数层机房仍大量采用2U传统服务器，双数楼层均是配电机房。据了解，这样设计也能增强效率、减少能耗。

  Part 4:选址和建筑

  天极网从采访中获知，目前阿里在北京、青岛、杭州、上海、广州、深圳等城市都建有数据中心。在海外，香港、新加坡、美国数据中心已经开通，未来，在美国、法兰克福，迪拜都计划开通数据中心，都为了云计算业务的发展。

  据透露，在国内的北京、杭州、上海，包括千岛湖数据中心，都会承载云计算业务以及交易的平台。海外的数据中心主要承载云计算的业务平台，为阿里公有云以及国际跨境电子商务提供云计算平台。

  千岛湖数据中心最早选址的想法是由其合作伙伴华通提出的。之所以会选择千岛湖，主要看中了其无可比拟的自然条件：能源较为丰富，气候条件也绝佳。阿里表示，张北数据中心已经在规划建设中，张北有风能、太阳能，张北所处的纬度特别，世界的很多数据中心都这个纬度的，还有它的地域优势就是离北京近。阿里王坚博士表示，阿里巴巴数据中心选址的原则是占用自然资源越少越好。

  嘉宾采访语录

  “这是一个很小的数据中心，但在建设中遇到的技术，涉及到的问题，远远超出你看到的大规模数据中心，这个它最大的意义。”

   ————王坚博士谈千岛湖数据中心的意义

  “此数据中心非彼数据中心，今天很多的数据中心实际上就是盖了一个房子，然后把这个房子拆成很多小房间租给别人。我们从来没有把这个数据中心变成一个格子卖给别人，而是变成一个产生计算能力的地方。”

   ————王坚博士谈阿里数据中心与传统数据中心的差异

  “有一天，任何一个数据中心都是一个云计算的中心，一定会成为现实的。”

   ————王坚博士谈数据中心发展趋势

  “阿里的数据中心是唯一一家是真正做到异地多活的，听起来容易，这件事做起来很难。”

   ————王坚博士谈技术挑战

  “别人问，既然阿里云这么牛，那么淘宝有没有用？实际我们在2012年就开始用了，以后淘宝、天猫、支付宝就是跑在阿里云的云计算平台上，今年双十一要做这个真实的验证。”

   ————振飞谈阿里云计算平台的内部应用