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2023 開年，浪浪山的一只小豬妖出了圈，在《中國譚》這部國漫的第個單元中，小豬妖躇滿志，想要做出番事業(yè)，結(jié)果費(fèi)盡辛萬苦，自己的工成果卻被否定，然，小豬妖說出了那經(jīng)典臺詞“我想離浪浪山”。小豬妖遭遇，戳中了當(dāng)代工人的隱痛，也像了數(shù)據(jù)中心里那些為人知，又百抓撓的困境。近年來，們能夠在很多論壇峰會、發(fā)布會商聽一些高瞻遠(yuǎn)矚、提挈領(lǐng)的話，比如“算力就是生產(chǎn)力”“數(shù)字經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)施”、“上云用數(shù)智”等，這些宏觀面的趨勢、路線支著云數(shù)據(jù)中心、智中心等計(jì)算集群的速發(fā)展，我們也在前的文章中分析過多。不過，實(shí)際建過程中，會面臨這?那樣的具體挑戰(zhàn)，能是坐在辦公室 / 研究所，對著 PPT 指點(diǎn)江山的人很難想象的。比如部某高校中計(jì)算中的一個女工作人員告訴我，服務(wù)器散主要靠風(fēng)冷，維持溫會加大送風(fēng)風(fēng)力她們女員工進(jìn)機(jī)房是沒法穿裙子的；房內(nèi)的噪音很大，年負(fù)責(zé)運(yùn)維的同事聽力也受到了損害這些細(xì)節(jié)而真實(shí)的題，構(gòu)成了數(shù)據(jù)中必須翻越的浪浪山否則就會像小豬妖樣疲憊且做無用功而這些問題，只能扎根在腳下的土地來，從與一線人員流中來。今天我們結(jié)合一些實(shí)地見聞聊一聊，數(shù)據(jù)中心在等待翻越哪些山。第一重山：電談數(shù)據(jù)中心的中美差，你會想到什么？片、架構(gòu)、軟件、業(yè)鏈？有一個容易忽略但很重要的因是：供電。益企研院自 2018 年來實(shí)地考察了多個內(nèi)云數(shù)據(jù)中心，發(fā) 2 路 2U 是國內(nèi)服務(wù)器市場上主流規(guī)格，IDC 的服務(wù)器市場追蹤告也證實(shí)，2018—2021 年，機(jī)柜式服務(wù)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？到底是什么原導(dǎo)致了這種差別？意味著什么呢？（國電子信創(chuàng)云基地順義）機(jī)房的 2U 服務(wù)器）我們知道，隨著 IT 設(shè)備技術(shù)的變化，現(xiàn)代據(jù)中心采用的服務(wù)高度一般為 1U 或 2U，U 指的是機(jī)架式服務(wù)器的度，1U 是 4.45 厘米，而早期數(shù)據(jù)中心的機(jī)架式務(wù)器高度一般在 3-5U。U 的數(shù)字越少，服務(wù)器高度低，單機(jī)計(jì)算密度高，1U 服務(wù)器的計(jì)算密度可以達(dá)到 2U 服務(wù)器的兩倍。然而，東數(shù)西算程中對數(shù)據(jù)中心集的要求，京津冀、三角、粵港澳大灣、成渝這幾個樞紐點(diǎn)都強(qiáng)調(diào)了“高密”。因?yàn)橹挥忻芏?高，才能在有限的地面積上供給更多算力，提高土地資效益。這樣看，1U 應(yīng)該是更好的選擇，但實(shí)地走訪得到結(jié)果，卻是 2U 規(guī)格在中國云數(shù)據(jù)心的占比較多，這為什么呢？這里有個決定性因素 —— 供電能力。因?yàn)?1U 比 2U 更耗電，支撐約 18 臺 2U 服務(wù)器的單機(jī)柜供電量需達(dá)到 6kW，如果換成部署 36 臺 1U 服務(wù)器，那供電量就要達(dá)到 12kW。如果單機(jī)柜的供電能力達(dá)不到就無法充分發(fā)揮 1U 的密度優(yōu)勢。（和林格爾東方超算數(shù)據(jù)中心內(nèi)景）而前，我國數(shù)據(jù)中心機(jī)柜功率還是普遍低的，主流功率以 4-6KW 為主，“東數(shù)西算”工程宣傳中，甚至還可看到“2.5 千瓦標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架”的配置6kW 以上的機(jī)柜占比只有 32%。數(shù)據(jù)中心的供電系，既有舊疾，也有患。舊疾在于，傳數(shù)據(jù)中心的各個機(jī)系統(tǒng)分別運(yùn)行，采精度不足，調(diào)控范也有限，供電能力 IT 需求無法精細(xì)化對等，一旦單柜功率密度加大，源連續(xù)運(yùn)行的可靠就可能受到影響，生停機(jī)中斷的風(fēng)險會增大。對于云服商來說，云數(shù)據(jù)中斷電會直接導(dǎo)致客業(yè)務(wù)終端，帶來經(jīng)損失，這是不可承之重。新患在于，家提出“雙碳”戰(zhàn)后，建設(shè)綠色節(jié)能據(jù)中心已經(jīng)成為共，而單機(jī)功率密度增加，會直接提高冷要求，從而增加調(diào)設(shè)備和空冷用電以 2021 年數(shù)字中國萬里行考察的云數(shù)據(jù)中心為例騰訊云懷來瑞北數(shù)中心使用 52U 機(jī)柜，UCloud（優(yōu)刻得）烏蘭察云基地使用 47U 和 54U 的機(jī)柜，如果都改用 1U 服務(wù)器，不僅不能真正提高密度，而會增大服務(wù)器散設(shè)計(jì)的挑戰(zhàn)。已知據(jù)中心必須提高計(jì)密度，那就要提高柜密度，單機(jī)柜功需要更高可靠、高用的供電能力來保，因此可以得出，電能力接下來會是國數(shù)據(jù)中心必須翻的一重山。第二重：冷前面提到，機(jī)功率密度的提升，讓制冷用電上升。能有機(jī)智的小伙伴問，采用更高效節(jié)的制冷方式，不就以解決這個問題，利向高密度進(jìn)化了確實(shí)如此，數(shù)據(jù)中行業(yè)為了更加節(jié)能制冷系統(tǒng)，可謂是碎了心。一方面是速“西算”，充分揮烏蘭察布等西部區(qū)的氣候優(yōu)勢，建新數(shù)據(jù)中心，利用外自然冷源?！皵?shù)中國萬里行”實(shí)地察了 7 個數(shù)據(jù)中心集群，發(fā)現(xiàn)張家數(shù)據(jù)中心集群、和格爾數(shù)據(jù)中心集群數(shù)據(jù)中心，一年有 10 個月以上的時間可以使用自然冷，年均 PUE 可達(dá) 1.2。另外就是發(fā)揮液體冷卻在低能耗上的優(yōu)越性逐步用液冷服務(wù)器代風(fēng)冷。比如阿里巴 2018 年在河北省張家口市張縣部署了一個浸沒液冷（Immersion Cooling）機(jī)房，一個臥置的 54U 機(jī)柜，部署 32 臺 1U 雙路服務(wù)器和 4 臺 4U 的 JBOD。開篇我們提到，風(fēng)冷機(jī)房女員工著裝上帶來小困擾，液冷技術(shù)能很好地解決這個題。這是不是意味，液冷技術(shù)很快會數(shù)據(jù)中心行業(yè)普及？結(jié)束 2021 年數(shù)字中國萬里行，益企研究院推出《2021 中國云數(shù)據(jù)中心考察報(bào)告，給出了“謹(jǐn)慎觀”的答案。我們認(rèn)，原因有三：1.成熟期的生態(tài)問題。體冷卻雖然制冷效遠(yuǎn)高于風(fēng)冷，但長以來，風(fēng)冷機(jī)房在據(jù)中心建設(shè)中占據(jù)主流，幾十年一貫的風(fēng)冷服務(wù)器已經(jīng)成了成熟的生態(tài)鏈建設(shè)和運(yùn)營成本都優(yōu)勢，因此一些氣優(yōu)越的地區(qū)，風(fēng)冷案就可以滿足降 PUE 的需求，比如華為烏蘭察布云數(shù)中心就以 8 千瓦的風(fēng)冷機(jī)柜為主。外，在一些東部中地區(qū)有引入液冷的求和意愿，但也要慮成本，如果能夠過優(yōu)化 UPS 架構(gòu)，采用智能化能管理方案等，取得著的節(jié)能效果，那能風(fēng)冷就風(fēng)冷。2.過渡期的技術(shù)問題當(dāng)然，對于 HPC、AI 等計(jì)算，采用液冷的優(yōu)勢很大因此也有一些公司望嘗試液冷技術(shù)，又不想改造風(fēng)冷機(jī)，于是從風(fēng)冷升級液冷的過渡期，出了“風(fēng)液混布”的場需求。我們知道風(fēng)冷服務(wù)器可以與冷設(shè)備松耦合，環(huán)適應(yīng)性、靈活度很，而浸沒式液冷需將服務(wù)器的板卡、CPU、內(nèi)存等發(fā)熱元器件完全浸沒在冷液中，噴淋式液冷需要對機(jī)箱或機(jī)柜行改造，二者帶來成本都比較高。過期中，冷板式液冷風(fēng)冷混合使用，是較適合的方案。但，冷板式液冷要將板固定在服務(wù)器的要發(fā)熱器件上，依流經(jīng)冷板的液體將量帶走，全密封和泄漏要求高，設(shè)計(jì)制造難度很大。（為云東莞松山湖數(shù)中心部署的 Atlas?900 集群，采用風(fēng)液混合技散熱）3.產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)作問題。液冷數(shù)中心需要產(chǎn)業(yè)鏈上游的協(xié)同創(chuàng)新，包制造、設(shè)計(jì)、材料施工、運(yùn)維等各個節(jié)。風(fēng)冷模式也正為松耦合，導(dǎo)致制行業(yè)和數(shù)據(jù)中心行是比較割裂的，推數(shù)據(jù)中心向液冷變，必須要構(gòu)建一個的生態(tài)，加強(qiáng)各角的聯(lián)系，降低液冷務(wù)器的前期制造成和后續(xù)維護(hù)成本。需要一個多方磨合配合的過程，不是朝一夕能夠?qū)崿F(xiàn)的從這些角度來看，冷數(shù)據(jù)中心雖然是勢所趨，但還有較的路要走，整個行都在持續(xù)關(guān)注變化第三重山：芯如果供電效率、風(fēng)冷液，是云數(shù)據(jù)中心機(jī)基礎(chǔ)設(shè)施的重要變，那么芯片可能就 IT 基礎(chǔ)設(shè)施的重點(diǎn)關(guān)注對象。2021 年，由安謀科技獨(dú)家冠名贊助的字中國萬里行，在察貴州、內(nèi)蒙古烏察布、和林格爾期發(fā)現(xiàn)了一個新的現(xiàn) —— 中國“芯”力量正在崛起，國技術(shù)的成熟度和應(yīng)程度正在提升，追主流。阿里云的倚 710、AWS 的 Graviton、Ampere 的 Altra 等，都獲得了長足的展與應(yīng)用。造成這局面的原因很多，如云全棧走向自主，為中國“芯”提了市場支撐；政務(wù)金融、交通、電力制造等行業(yè)的數(shù)字加快，為中國“芯提供了應(yīng)用落地場；x86 與 Arm 并存，為中國“芯”基于新架構(gòu)進(jìn)定制和優(yōu)化提供了發(fā)基礎(chǔ)。但必須指的是，月亮都有暗。中國“芯”崛起背后，也要看到中半導(dǎo)體領(lǐng)域還艱難探索。首先，是制工藝的枷鎖。我們道，摩爾定律的延是基于制程工藝的進(jìn)，然而半導(dǎo)體制工藝的提升已經(jīng)觸天花板很久了，跟上芯片規(guī)格提升的度。所以，云數(shù)據(jù)心開始采用“堆 CPU”的做法來提升機(jī)柜密度，但是靠料帶來的性能提升有邊界的，不能止于此。于是后摩爾代，小芯片（Chiplet）開始被很多國產(chǎn)芯片廠商選。這種新的芯片設(shè)模式，可以把多個片封裝在一起，組一個芯片網(wǎng)絡(luò)，x86 和 Arm 生態(tài)系統(tǒng)都在采用這技術(shù)。但需要注意是，目前的 IP 重用方法中，對 IP 的測試和驗(yàn)證已經(jīng)有比較成熟的方，但多個 Chiplet 封裝后如何測試、良率怎么保，還是中國“芯”須解決的問題。更要的是，小芯片的裝依靠先進(jìn)的封裝術(shù)，芯片 I / O 接口可以和封裝協(xié)同設(shè)計(jì)并優(yōu)化，于芯片性能的提升常重要。這就要求進(jìn)封裝設(shè)計(jì)與芯片計(jì)有較強(qiáng)的交互性同時也對設(shè)計(jì)工具出了一定的要求，們知道，EDA 工具一直是我國半導(dǎo)領(lǐng)域的“軟肋”之，這一點(diǎn)不解決， Chiplet 越來越重要的當(dāng)下中國“芯”很難高無憂。目前看來，據(jù)中心集群作為數(shù)基礎(chǔ)設(shè)施的重要組部分，正在發(fā)生一列變化，究竟干得么樣，有哪些待解題，是一個必須回又不容易回答的問。不識廬山真面目只緣身在此山中。多事情，只有在貼實(shí)地一線，再抽離來縱覽全局，才能到困住數(shù)據(jù)中心前腳步的一重重“浪山”。2023 數(shù)據(jù)中心需要跨越的巒還很多，盡管道且長，但只要一直在路上，總有海闊空任鳥飛的那天。文來自微信公眾號腦極體 （ID：unity007），作者：藏?