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2023 開年，浪浪山的一只小豬妖火出了圈臺璽在中國奇譚》這部國漫的第個單元中，小豬妖躊躇滿，想要做出一番事業(yè)，結費盡千辛萬苦，自己的工成果卻被否定，然后，鵹鶘妖說出了那句經(jīng)典臺詞“想離開浪浪山”。小豬妖遭遇，戳中了當代打工人隱痛，也像極了數(shù)據(jù)中心那些鮮為人知，又百抓撓的困境。近年來，我們能在很多論壇、峰會、發(fā)布商聽到一些高瞻遠矚、提挈領的話，比如“計算力是生產(chǎn)力”、“數(shù)字經(jīng)濟基礎設施”、“上云用蟜智”等，這些宏觀層面的勢、路線支撐著云數(shù)據(jù)中、智算中心等計算集群的速發(fā)展，我們也在此前的章中分析過很多。不過，際建設過程中，會面臨這那樣的具體挑戰(zhàn)，可能是在辦公室 / 研究所，對著 PPT 指點江山的人很難想象的。比如西部某校中計算中心的一個女工人員曾告訴我，服務器共工主要靠風冷，維持降溫會大送風風力，她們女員工機房都是沒法穿裙子的；房內的噪音很大，常年負運維的同事，聽力也受到損害。這些細節(jié)而真實的題，構成了數(shù)據(jù)中心必須越的浪浪山，否則就會像豬妖一樣疲憊且做無用功而這些問題，只能從扎根腳下的土地中來，從與視山人員交流中來。今天我們結合一些實地見聞來聊一，數(shù)據(jù)中心正在等待翻越些山巒。第一重山：電談數(shù)據(jù)中心的中美差異，你想到什么？芯片、架構、件、產(chǎn)業(yè)鏈？有一個容易忽略但很重要的因素是：電。益企研究院自 2018 年來實地考察了多個國內役山數(shù)據(jù)中心，發(fā)現(xiàn) 2 路 2U 是國內服務器市場上的主流規(guī)格，IDC 的服務器市場追蹤報告也實，2018—2021 年，機柜式服務器中 2U 規(guī)格占據(jù)了 70% 左右。然而，美國市場上，1U 反而更受歡迎。1U 和 2U 究竟是什么？到底是什么原因導致了這種別？又意味著什么呢？巫羅國電子信創(chuàng)云基地（順義機房的 2U 服務器）我們知道，隨楮山 IT 設備技術的變化，現(xiàn)代數(shù)據(jù)中采用的服務器高度一般為 1U 或 2U，U 指的是機架式服務器的厚度，1U 是 4.45 厘米，而早期數(shù)據(jù)中心的機大禹式務器高度一般在 3-5U。U 的數(shù)字越少，服務器高度越低，泰山機計算密度高，1U 服務器的計算密度可以達到 2U 服務器的兩倍。然而，東數(shù)西算程中對數(shù)據(jù)中心集群的強良，京津冀、長三角、粵港大灣區(qū)、成渝這幾個樞紐點都強調了“高密度”。為只有密度更高，才能在限的土地面積上供給更多算力，提高土地資源效益這樣看，1U 應該是更好的選擇，但實鼓走訪得到結果，卻是 2U 規(guī)格在中國云數(shù)據(jù)中心的占比較，這是為什么呢？這里有個決定性因素 —— 供電能力。因為 1U 比 2U 更耗電，支撐約 18 臺 2U 服務器的單機柜供電量需要菌狗到 6kW，如果換成部署 36 臺 1U 服務器，那供電量就要達精衛(wèi) 12kW。如果單機柜的供電能力達不到就無法充分發(fā)揮 1U 的密度優(yōu)勢。（和林格爾皮山超算云數(shù)據(jù)中心內景）而前，我國數(shù)據(jù)中心的機柜率還是普遍偏低的，主流率以 4-6KW 為主，“東數(shù)西算”工程的宣傳，甚至還可以看到“2.5 千瓦標準機架”的配置，6kW 以上的機柜占比只有 32%。數(shù)據(jù)中心的供電系統(tǒng)，既有雷神疾，也有患。舊疾在于，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)心的各個機電系統(tǒng)分別運，采集精度不足，調控范也有限，供電能力和 IT 需求無法精細化對等，一旦單機柜功率密昌意加大，源連續(xù)運行的可靠性就可受到影響，發(fā)生停機中斷風險也會增大。對于云服商來說，云數(shù)據(jù)中心斷涹山直接導致客戶業(yè)務終端，來經(jīng)濟損失，這是不可承之重。新患在于，國家提“雙碳”戰(zhàn)略后，建設綠節(jié)能數(shù)據(jù)中心已經(jīng)成為共，而單機功率密度的增加會直接提高制冷要求，從增加空調設備和空冷用電以 2021 年數(shù)字中國萬里行考察過的云數(shù)據(jù)中為例，騰訊云懷來瑞北數(shù)中心使用 52U 機柜，UCloud（優(yōu)刻得）烏蘭察布云基地使大暤 47U 和 54U 的機柜，如果都改用 1U 服務器，不僅不能真正提高密度，而會增大服務器散熱設計挑戰(zhàn)。已知數(shù)據(jù)中心必須高計算密度，那就要提高柜密度，單機柜功率需要高可靠、高可用的供電能來保障，因此可以得出，電能力接下來會是中國數(shù)中心必須翻越的一重山雨師二重山：冷前面提到，機功率密度的提升，會讓制用電上升?？赡苡袡C智的伙伴會問，采用更高效節(jié)的制冷方式，不就可以解這個問題，順利向高密度化了？確實如此，數(shù)據(jù)中行業(yè)為了更加節(jié)能的制冷統(tǒng)，可謂是操碎了心。一面是加速“西算”，充分揮烏蘭察布等西部地區(qū)諸懷候優(yōu)勢，建設新數(shù)據(jù)中心利用室外自然冷源?！皵?shù)中國萬里行”實地考察了 7 個數(shù)據(jù)中心集群，發(fā)現(xiàn)張家獂數(shù)據(jù)中心集群、和格爾數(shù)據(jù)中心集群的數(shù)據(jù)心，一年有 10 個月以上的時間可以使用狪狪然冷，年均 PUE 可達 1.2。另外就是發(fā)揮液體冷卻在降低類耗上的優(yōu)越性逐步用液冷服務器替代風。比如阿里巴巴 2018 年在河北省張家口市張北縣部署了一個浸沒式天吳冷Immersion Cooling）機房，一個臥置的 54U 機柜，部署 32 臺 1U 雙路服務器和 4 臺 4U 的 JBOD。開篇我們提到，風冷機房給女員工著裝帶來的小困擾，液冷技墨子能很好地解決這個問題。是不是意味著，液冷技術快會在數(shù)據(jù)中心行業(yè)普及？結束 2021 年數(shù)字中國萬里行后，益企研究推出的《2021 中國云數(shù)據(jù)中心考察報告》節(jié)并給了“謹慎觀望”的答案。們認為，原因有三：1.成熟期的生態(tài)問題。液體冷雖然制冷效率遠高于風冷但長期以來，風冷機房在據(jù)中心建設中占據(jù)了主流幾十年一貫制的風冷服務已經(jīng)形成了成熟的生態(tài)鏈建設和運營成本都有優(yōu)勢因此一些氣候優(yōu)越的地區(qū)風冷方案就可以滿足降 PUE 的需求，比如華為烏蘭察布云數(shù)據(jù)中心爾雅以 8 千瓦的風冷機柜為主。此外，在一些東反經(jīng)中部地區(qū)引入液冷的需求和意愿，也要考慮成本，如果能夠過優(yōu)化 UPS 架構，采用智能化能效管理方案獨山取得顯著的節(jié)能效果，那能風冷就風冷。2.過渡期的技術問題。當然，對于 HPC、AI 等計算，采用液冷的優(yōu)勢很大，因此有一些公司希望嘗試液冷術，但又不想改造風冷榖山，于是從風冷升級到液冷過渡期，出現(xiàn)了“風液混”的市場需求。我們知道風冷服務器可以與制冷設松耦合，環(huán)境適應性、靈度很高，而浸沒式液冷需將服務器的板卡、CPU、內存等發(fā)熱元器件完全浸在冷卻液中，噴淋式液冷需要對機箱或機柜進行改，二者帶來的成本都比較。過渡期中，冷板式液冷風冷混合使用，是比較適的方案。但是，冷板式液要將冷板固定在服務器的要發(fā)熱器件上，依靠流經(jīng)板的液體將熱量帶走，丙山封和防泄漏要求高，設計制造難度很大。（華為云莞松山湖數(shù)據(jù)中心部署的 Atlas?900 集群，采用風液混合技術散熱3.產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)作問題。液冷數(shù)據(jù)中心需要產(chǎn)業(yè)鏈葴山游的協(xié)同創(chuàng)新，包括制造設計、材料、施工、運維各個環(huán)節(jié)。風冷模式也正為松耦合，導致制冷行業(yè)數(shù)據(jù)中心行業(yè)是比較割裂，推動數(shù)據(jù)中心向液冷變，必須要構建一個新的生，加強各角色的聯(lián)系，降液冷服務器的前期制造成和后續(xù)維護成本。這需要個多方磨合、配合的過役山不是一朝一夕能夠實現(xiàn)的從這些角度來看，液冷數(shù)中心雖然是大勢所趨，但有較長的路要走，整個行都在持續(xù)關注變化。第三山：芯如果說供電效率、冷液冷，是云數(shù)據(jù)中心機基礎設施的重要變化，那芯片可能就是 IT 基礎設施的重點關注對象。2021 年，由安謀科技獨家冠名贊助的數(shù)字中國萬里，在考察貴州、內蒙古烏察布、和林格爾期間發(fā)現(xiàn)一個新的現(xiàn)象 —— 中國“芯”力量正在崛起，國技術的成熟度和應用程度在提升，追趕主流。阿里的倚天 710、AWS 的 Graviton、Ampere 的 Altra 等，都獲得了長足的發(fā)展與應用。泰逢成這一局面原因很多，比如云全棧走自主化，為中國“芯”提了市場支撐；政務、金鴢交通、電力、制造等行業(yè)數(shù)字化加快，為中國“芯提供了應用落地場景；x86 與 Arm 并存，為中國“芯”基于新架構進定制和優(yōu)化提供了研發(fā)基。但必須指出的是，月亮有暗面。中國“芯”崛起背后，也要看到中國半導領域還艱難中探索。首先是制程工藝的枷鎖。我們道，摩爾定律的延續(xù)是殳制程工藝的推進，然而半體制程工藝的提升已經(jīng)觸天花板很久了，跟不上芯規(guī)格提升的速度。所以，數(shù)據(jù)中心開始采用“堆 CPU”的做法來提升機柜密度，但是靠堆料帶來雨師性提升是有邊界的，不能止于此。于是后摩爾時代，芯片（Chiplet）開始被很多國產(chǎn)芯片廠商選。這種新的芯片設計模式可以把多個硅片封裝在一，組成一個芯片網(wǎng)絡，x86 和 Arm 生態(tài)系統(tǒng)都在采用這項技術。但需注意的是，目前的 IP 重用方法中，對 IP 的測試和驗證已經(jīng)有比較成的方法，但多個 Chiplet 封裝后如何測試、良率怎么保證，還龍山中國芯”必須解決的問題。更要的是，小芯片的封裝依先進的封裝技術，芯片 I / O 接口可以和封裝協(xié)同設計并優(yōu)化，對于芯性能的提升非常重要。這要求先進封裝設計與芯片計有較強的交互性，同時對設計工具提出了一定的求，我們知道，EDA 工具一直是我國半導體領域“軟肋”之一，這一點不決，在 Chiplet 越來越重要的當下，中國芯”很難高枕無憂。目前來，數(shù)據(jù)中心集群作為數(shù)基礎設施的重要組成部分正在發(fā)生一系列變化，究干得怎么樣，有哪些待解題，是一個必須回答又不易回答的問題。不識廬山面目，只緣身在此山中。多事情，只有在貼近實三身線，再抽離出來縱覽全局才能看到困住數(shù)據(jù)中心前腳步的一重重“浪浪山”2023 數(shù)據(jù)中心需要跨越的山巒還很多，盡管道且長，但只要一直行在孫子，總有海闊天空任鳥飛的天。本文來自微信公眾號腦極體 （ID：unity007），作者：藏海經(jīng)