大数据需要降温

    无论双11那天你抢到了几多心仪的商品，有一点你或许应该庆幸：至少“全民秒杀”时，系统没有崩坏。 　　今年，淘宝和天猫的成交额又创新高，11月11日凌晨刚过28秒，其交易额就冲破了100亿元。作为信息资源集散地，阿里巴巴的数据中心是最先的见证者。

全球所有的互联网企业都不敢怠慢数据中心：Google花费210亿美元，用于其基础设施建设；Facebook把数据中心建到了瑞典，紧挨着“天然空调”北极圈。后者每天要处理3.5亿张照片、45亿个“赞”和100亿条消息。

数据中心除了要比拼处理能力，也对自然环境的忍耐度提出考验。《华尔街日报》曾估算过，一个中等规模的数据中心每年大约需要耗费3亿升到5亿升的水，非常于3家医院或2个18洞高尔夫球场的用水量。这些水常常用于数据中心的制冷。机房机器的功率密度越高，运转时产生的热量越多，需要不间断的空调供冷，设备才不至于因过热而宕机。

不少企业发现，为数据中心交的电费甚至比服务器硬件还贵。相比通讯、储存、配电、消防和监控系统，制冷系统的耗能占整个数据中心的30%以上。

削减数据中心的能耗，一般的方法是尽可能多地选取新能源。而阿里巴巴近年找到了一个新方法：把数据中心建在湖边，让湖水给设备降温。

位于浙江淳安县的千岛湖，水质纯净，年平均气温17摄氏度，深层湖水水温常年恒定。今年9月正式启用的阿里巴巴水冷数据中心就建在湖边，它是全球首个选取湖水直接自然冷却的数据中心，建筑面积约3万平方米。虽然这里有5万台设备，但多数时间都能够不依赖湖水之外的制冷能源。

普通数据中心在制冷方面选取电制冷方式。由电机驱动压缩机，带动冷水机组或精密空调为数据中心制冷。而千岛湖数据中心用水泵直接将湖水送入数据中心。但如何利用自然环境，又不造成负面影响，是整个过程中的难点。

数据中心的泵站，连接着数百米长的密封PE管。PE管会在湖面合适的位置伸入水下至几十米深处。这个深度位于千岛湖的中间层，水质基本无杂质，在该处取水既能避免湖底的泥沙，也能排除湖面浮游生物的影响。为了尽量削减对湖水水流的干扰，数据中心的设计团队利用虹吸作用，让水通过管道直接流出。同时，宽平的取水头也能让水流保持在每秒0.2米左右的缓慢速度上，从而削减湖水扰动和杂质含量。

为了保证制冷可靠性，千岛湖数据中心还设计了一个数千立方米的蓄冷水池，一池水的容量能满足数据中心运营30分钟左右。湖水经过PE管流入数据中心的蓄水池，泵站再将蓄水池的水送入数据中心内部。

泵站的位置也有讲究。泵的位置要比湖水水面低一些，否则水会漫至泵站发电处。考虑到水位的变化，团队除了搜集分析了千岛湖20多年水位和水温的参数，还就实际水位变化监测了一年。“等到水位历史处于最低点时，施工团队连夜赶工四五天，才将管路铺好、封闭。”刘水旺对《第一财经周刊》说。他是阿里巴巴技能保障基础架构专家，同时也是千岛湖数据中心项目经理。

经过泵站的水通过物理过滤装置后，选取直接制冷的方式进入机房。间接制冷会在数据中心外做一级换热，而直接自然制冷不需要，湖水能直接进入机房的末端空调，因此能源利用效率更高。为了避免湖水不能用的意外，数据中心也设计了一套冷冻水制冷设施作为备用，湖水和冷冻水能够相互切换，也能够同时运行。

数据中心的机房里，除了空调上有监测作用的温湿度传感器，每台服务器上也分布了传感器。利用温度和功率等数据，变成智能算法模型，实时调整送风量和水阀的开度，尽量做到精确的按需制冷。

而用于降温后的回水，并不会直接排放到湖水中，而是经由一条2.5公里长的中轴溪，被引流到城内的其他建筑，让余热为这些建筑提供采暖和制冷。数据中心的回水由于和空气充分地热交换，最后流回千岛湖时会与湖水表面温度一致。“我们为此花了超过两年的时间论证、评估，并对比分析了各种方案。”刘水旺说。

目前，千岛湖数据中心年平均PUE（能源效率目标，数值越接近1表示越节能）低于1.3，中国一般的数据中心PUE值平均在1.8以上。这意味着，相比一般数据中心，它每年可节电数万万度，削减非常于燃烧一万多吨煤的碳排放量。由于选取闭循环，整个制冷循环中湖水量也不会蒸发削减，而传统的选取冷却塔的方式散热制冷，需要蒸发大量的水。

一般情况，阿里巴巴这座数据中心并不需要太多的事务人员。因为现场的制冷、供电、安防都配备了自动化的抑制系统。只是在双11这样特殊的时候，运维人员也需要做一些筹备事务，除了测试备用电源，供应商还会为设备做巡检和保养。比如阿里巴巴会主动模拟演练断电等故障，启动柴油发电机组等备用电源测试等。今年双11订单每秒达到14万单，每秒有8.5万多笔支付交易，千岛湖数据中心也分担了局部流量。

16年前，阿里巴巴最早的服务器，仅仅是杭州湖畔花园里的一台普通电脑。如今，云端数据越来越多，服务器的功率密度也在不时提高。在千岛湖数据中心，服务器的余热将被回收用做办公区采暖。刘永旺表示，未来湖水资源还能有更广泛的用途，比如引入水力发电装置，利用排水时产生的落差发电、回供数据中心等等。

现在，互联网的发展，已彻底改变了我们的生活方式：书写不用纸，购物不用去超市，沟通也省去了来回见面的交通成本。一个平板电脑、一部手机就能满足人们的日常所需。但实际上，那些资源能耗都集中到了数据中心，我们所有的云端行为都依赖着它。

细想一下，这样的承载量有些可怕。越来越依赖数据和网络的我们，确实该想想平安又环保的方法，让它与自然和平相处了。

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