版權歸原作者所有，如有侵權，請聯(lián)系我們

審核專家：鄭遠攀

鄭州輕工業(yè)大學教授

服務器是互聯(lián)網時代，幾乎所有數(shù)據業(yè)務類公司所必不可少的核心設備，對于幾乎締造了整個互聯(lián)網世界的幾大巨頭來說，服務器更是他們企業(yè)的動脈所在。如此重要的設施，究竟承擔著什么工作，大廠們又是如何將其妥善安置的呢？

立柜式服務器

來源｜維基百科

什么是服務器

服務器，顧名思義就是——提供服務的機器，根據服務類型的不同，服務器分為文件服務器、數(shù)據庫服務器、應用程序服務器和WEB服務器等，雖然種類很多，但它的主要作用卻很簡單，那就是存儲、傳輸和處理各種數(shù)據。我們能夠在各種網站上和APP上愉快地刷視頻、看新聞、購物、聊天、玩游戲，背后都離不開服務器的支持。服務器本質上是一種高性能計算機，和我們日常使用的電腦在結構上沒有太大區(qū)別，一樣擁有cpu、硬盤、內存條等硬件。只不過它一般不配備顯示器、鍵盤、鼠標等外接設備，需要進行維護或者特定操作時，再進行連接即可。

服務器機房 來源｜搜狐

由于需要負責處理和保存我們在網絡上進行的各種活動產生的數(shù)據，服務器尤其是大廠的服務器對于硬件的性能、穩(wěn)定性和可靠性的要求更高。以主機的核心部件CPU為例，目前適配個人電腦的頂級CPU——酷睿-13900K和服務器專屬的CPU——至強-8360H相比，至強除了單核頻率略低，其它參數(shù)都高出13900K一大截，而且大廠的數(shù)據中心通常需要數(shù)十萬臺服務器同時運行。雖然個人電腦和服務器都是電腦，但兩者在算力上完全不是一個量級，大型服務器機群每秒需要進行的運算可能會達到每秒上千萬億次，而普通的個人電腦每秒只進行約百億次的計算。

個人電腦CPU與服務器專屬CPU的參數(shù)對比

來源：嗶哩嗶哩@談三圈

服務器在進行如此巨量的運算時，除了會消耗龐大的電力，還會產生大量的廢熱。如果不及時散熱，一些核心部件如CPU的溫度就會迅速升高，一旦達到85度以上的高溫，就極有可能導致設備故障，進而造成服務器崩潰，也就是我們常說的“服務器炸了”。服務器崩潰，輕則需要停機維護，重則數(shù)據被破壞甚至丟失，這對于數(shù)據就是心臟的互聯(lián)網大廠來說無疑是致命的，所以為服務器創(chuàng)造一個安全良好的工作環(huán)境無疑是重中之重。

為啥要把服務器放水里

為了維持服務器的正常運行，解決散熱問題是重中之重。傳統(tǒng)的散熱方式主要是通過空調制冷散熱。一些頂級的風冷設備的散熱效率很高，但維持空調運行也需要消耗大量的電力。2020年，我國數(shù)據中心所消耗的電力約為2.045億度，占社會總耗電量的2.7%。巨大的功耗無疑會增加服務器的運行維護成本，也會增加更多的碳排放。出于降低成本和維護環(huán)境的考慮，多家互聯(lián)網巨頭開始考慮使用更加高效、節(jié)能、清潔的散熱方法。

近年來各大數(shù)據中心開始將傳統(tǒng)的風冷逐漸替換成液冷。液冷的方案中比較高效的有冷板式和浸液式兩種。冷板式是通過在CPU下方安裝一塊導熱冷板，利用低溫液體流經冷板帶走熱量。浸液式則是將服務器放置在液體中，通過液體直接帶走熱量。

液冷相對風冷不僅效率更高（水的散熱效率是空氣的1000~3000倍），而且運行時幾乎完全規(guī)避了風冷會產生的振動，有效降低設備的故障率。也有一些互聯(lián)網行業(yè)巨頭如微軟和阿里巴巴等，想出了利用自然界的水為服務器散熱的辦法。

阿里巴巴將自己的服務器安放在杭州的千島湖湖畔。千島湖深層的水溫常年維持在17攝氏度左右，阿里巴巴在千島湖底安裝了專門的水體凈化裝置，將水中的雜質凈化后，直接輸送到服務器機房用于降溫，完成降溫后的水會排放到青溪新城中軸溪，流過2.5公里的距離，經自然降溫后重新流入千島湖。

整個循環(huán)過程做到了零污染，節(jié)省了超過80%的制冷能耗，讓阿里巴巴千島湖數(shù)據中心的PUE（Power Usage Effectiveness，能效比，又叫做電源使用效率，PUE = 數(shù)據中心總設備能耗/IT設備能耗，其基準是2，越接近1越高效）平均在1.3左右，每年能為阿里巴巴節(jié)約將近一千萬度的電力消耗。

阿里巴巴千島湖數(shù)據中心

來源｜見水印

微軟的做法則更加直接。2018年，微軟在給864臺服務器套上堅固的外殼后，直接就把它們投進了冰冷的約36米深度的蘇格蘭海底，利用海底低溫進行散熱。另外，海洋的對流強度高于湖泊等水域，散熱效率會更高。2020年微軟對這些服務器進行了回收，經檢驗發(fā)現(xiàn)安放在水底的服務器的故障率僅為陸地服務器故障率的八分之一。

除了散熱，微軟此舉還考慮了其他因素，例如全球約1/3的人口居住在海邊，位于海邊的城市經濟都相對發(fā)達，將服務器安置在海邊更有利于服務這些人群。同時在這片海域的奧尼克群島擁有潮汐發(fā)電站，能夠為服務器提供充足的能源。

微軟投放在蘇格蘭海下的服務器

來源｜pic4.zhimg.com除了水里，山里也能放

放在水里好處很多，但在需要進行維護時似乎也有些麻煩，還需要考慮很多因素，比如服務器的防水，防腐蝕，防生物侵蝕等，所以也有廠商，如騰訊和華為選擇將自己的服務器放在山洞里。

貴州貴安是我國的避暑圣地，同時也是騰訊七星數(shù)據中心、華為七星湖數(shù)據中心的所在地。選擇貴安作為數(shù)據中心，是因為它具有多方面的優(yōu)勢。

氣候方面：氣溫較低，全年平均溫度只有15~16攝氏度，即便夏天最高溫度也不超過25攝氏度，晝夜溫差小。

地理環(huán)境方面：貴安區(qū)域開闊、植被覆蓋率高（80%）、地質結構穩(wěn)定，不易發(fā)生地震等自然災害。

能源供給方面：貴安新區(qū)的電費平均只有0.35元/千瓦時，相較全國平均價0.77元/千瓦時低了一半還多，可謂十分低廉。

以上優(yōu)勢使得貴安尤其適合安放服務器。

騰訊在貴安的棲鳳坡山體內，挖掘了五橫一豎共六條隧道，五條橫向隧洞皆為南北朝向，隧道面積約為4萬平米，內部放置了約三十萬臺服務器。 五條橫向隧道編號分別為B1、B2、B3、B4、B5，其中B1作為動力隧道，B2至B5為IT設備洞，每條隧道上方還設置了兩個豎井用以通風。在工作時，外界的風直接從動力隧道涌入，經過設置在其中的制冷模塊后被過濾和進一步降溫，隨后進入IT設備洞與IT設備運行時產生的熱回風進行交換，再從豎井排出。這樣不僅充分利用了外部冷源，還避免了直接利用外部空氣可能對設備造成的潛在影響。

經過工信部的檢測，七星數(shù)據中心的PUE極限能夠達到1.1；國內其他數(shù)據中心的平均PUE則為1.73，節(jié)能效果顯著。

騰訊七星數(shù)據中心

來源 | 百度

未來，人類社會對于算力的需求只會越來越高，數(shù)據中心的選址安放、運維能源和碳排放等問題將越來越突出。尋求合適的方案，推動數(shù)據中心行業(yè)以更加綠色、高效的方式發(fā)展，一定會成為未來信息行業(yè)的重要趨勢。

歡迎掃碼關注深i科普！

我們將定期推出

公益、免費、優(yōu)惠的科普活動和科普好物！