在大數據時代，如果把信息比作人體的血液，網絡比作血管，那么數據中心就是心臟。
在新基建全面提速的背景下，數據中心作為促進5G、物聯網、云計算等新一代信息技術發展的數據中樞，備受人們關注。
數據中心是什么？如何運作？給生產生活帶來哪些變化？近日，記者探訪國內目前已投入運營的規模最大的云數據中心——阿里云張北數據中心，揭開其神秘面紗。
進入7月，雖然經歷了幾場大雨，河北省大多地區仍然悶熱難耐，而到了張北縣，壩上的風一陣陣迎面吹來，讓人感到分外涼爽。阿里巴巴在華北部署的規模最大的云計算基礎設施——阿里云張北數據中心，就坐落于此。
該中心于2015年6月開始建設，已建成16棟數據中心樓，投入運營的服務器規模30萬臺以上，加上正在建設的數據中心園區，未來服務器規模將達百萬臺級。
7月21日，經過嚴格安檢程序，記者在這座“巨無霸”的數據機房見到了一排排整齊排列、外觀如同冰柜一樣的機柜。打開機柜外罩，只見布滿密密麻麻紅黃色線頭的服務器，竟然浸泡在水一樣的液體里，燈光不斷閃爍，顯然正在運作中。
“這可不是普通的水，而是我們引進的特殊的絕緣冷卻液，可將服務器運算中產生的熱量吸收進入外循環冷卻，全程用于散熱的能耗幾乎為零。”阿里云基礎設施數據中心總經理高山淵介紹，傳統數據中心有近40%的能源消耗在散熱制冷上，能源使用效率很低。張北數據中心是阿里云首個應用全浸沒式液冷服務器的數據中心，與傳統制冷系統相比，熱傳導效率要高百倍，節能效果超過70%。
液冷技術的優勢不僅在于導熱散熱，還能夠容納更多IT設備，提高了計算能力。與傳統數據中心比，液冷數據中心功耗密度達到60千瓦，將計算密度提升了10倍。同時，液冷機柜具有高密封性特點，使得電子元器件遠離濕度、灰塵、振動的影響，提升了設備的穩定性、降低了故障發生率。液冷機房運行3年來，與同等規模的其他機房相比，故障發生率降低了54%。
目前，阿里巴巴已設計出一整套浸沒式液冷數據中心技術規范，涵蓋設計、施工、部署、運維等各個環節，并向全社會開放，打破了我國液冷服務器部署建設無標準可采用的空白。初步估算，如果全國的數據中心都采用液冷技術，一年可節電上千億千瓦時。
在阿里云張北數據中心，像全浸沒式液冷技術這樣的“黑科技”數不勝數。采用自主研發的飛天操作系統，可以將單集群10萬臺服務器連接成一臺“超級計算機”，發揮最大的計算效率，實時處理海量數據。自主研發的巴拿馬電源，采用第三代半導體技術大幅度優化電源內部結構，省去傳統低壓配電環節，能夠降低系統電力損耗，使全鏈路效率提高至98%。上崗的“天巡”智能機器人全天24小時巡檢，擁有智能巡檢、隨工巡檢、語音導覽、安防管理功能，接替了運維人員30%以上的重復性工作，大幅提升管理效率。
數據中心是耗能大戶，耗電量約占到全國總耗電量的2%，做好節能降耗至關重要。
記者見到，阿里云張北數據中心采用新風制冷的機房外觀好像“雞舍”，冷空氣經風機墻進入送風區域，經過服務器機柜后，進入封閉的熱通道，再由側面的百葉窗排至室外，部分空氣返回到混風區，形成空氣循環。
阿里巴巴當初為何將數據中心建在張北？張北獨特的低溫條件是重要加分項。張北地處壩上高寒區，屬中溫帶大陸性季風氣候，年均氣溫只有2.6℃，最低氣溫達零下40℃。
“這里的空調一年到頭也就工作幾天時間，剩下的日子就靠當地冷空氣為數據機房降溫。”高山淵說，他們的工程師將室外溫度適宜、空氣質量良好的自然風通過新風制冷技術輸送至機房，直接為服務器降溫，實現全年300余天自然冷卻。
張北的風能、光照資源非常豐富，風電裝機容量排名全國縣級第二，年均可利用光照則超過1600小時，約占全年的36%，為阿里云張北數據中心提供了源源不斷的優質綠色能源。
2018年起，阿里云張北數據中心加入張家口市“政府+電網+發電企業+用戶側”四方協作機制風電交易。這一交易模式打破了傳統電力單一化交易渠道，降低了可再生能源電力使用成本，推動了清潔電力的大規模本地消納。截至今年5月，張北數據中心的綠色能源使用率超過了50%，共交易綠電約4.5億千瓦時，累計減排二氧化碳近40萬噸。
此外，阿里云張北數據中心還應用了一系列節能技術，將部分機房熱風回收至柴發配電室及部分設備間用于采暖，同時將空調回水作為供暖換熱的驅動動力，減小冬季的供暖能耗；通過廢水回收系統降低生產污水的硬度、電導率等指標，回收并重新利用至生產系統，減少水資源的消耗。
PUE是衡量數據中心電力能源利用率的國際通用指標，越接近1表明能效水平越高。有數據顯示，國內大多數據中心的PUE大于2.2。通過低碳技術的創新應用，張北數據中心的全年PUE低于1.2，最低可以達到1.09，達到行業領先水平，每年可節約標煤8萬噸。
在國家提出“碳達峰、碳中和”的宏偉目標后，綠色低碳將成為數據中心發展的重要關鍵詞。近日，工信部印發了《新型數據中心發展三年行動計劃（2021—2023年）》，計劃用3年時間，基本形成布局合理、技術先進、綠色低碳、算力規模與數字經濟增長相適應的新型數據中心發展格局。
“云數據中心本身就是一種綠色技術，通過聚集計算資源、轉移工作負載，云的資源利用率是企業自建機房的5至10倍。”阿里云相關負責人介紹，今年5月，阿里云發布了零碳云計劃，通過輸出數字減碳能力、支持綠色技術創新，在張北數據中心等探索更加綠色低碳的數據中心集群化發展道路。
作為阿里云對外服務的核心地域節點，張北數據中心承載了淘寶、天貓、高德、優酷等主要應用，也為中小企業提供了包括彈性計算、數據庫、云存儲、人工智能等方面的技術和服務。
也就是說，當人們在家瀏覽網頁、觀看視頻、網上購物，相關數據的存儲、交換、計算，有可能就在阿里云張北數據中心進行。
距離2022年北京冬奧會的時間越來越近了，承載著北京冬奧云數據中心任務的阿里云張北數據中心，正在積極備戰。
據了解，阿里云張北數據中心將為2022年北京冬奧會量身打造全方位的創新技術平臺，提供計算機視覺、機器學習、大數據等技術服務，從數字化運營、數字化體驗、數字化競技、數字化傳播四個方面打造“云上奧運”。
數據中心的穩定運行，離不開電力穩定。近期，一些地區暴雨造成供電中斷，考驗著數據中心的防災扛災能力。
在阿里云張北數據中心，每幢數據中心樓均配備了大功率的柴油發電機，用作備用電源。他們還規劃了周邊200公里范圍之內運油路線，與當地加油站簽訂供應協議，應對極端天氣可能出現的柴油運輸難題。
“數據中心最首要的是數據安全。”阿里云一名技術人員說，他們在規劃建設時就建立了多備份機制，張北數據中心有問題了，可以把業務切到其他的數據中心，不影響網站服務和客戶使用。
高山淵透露，在數字化轉型的浪潮下，阿里云張北數據中心將持續發力，通過引入大數據、人工智能等技術，為電力能源、鋼鐵、交通、制造等企業提供穩定高效的云平臺支持。
在張北，以阿里云張北數據中心為代表，數據中心集群建設如火如荼。到今年年底，張北云基地數據中心規模至少達到50萬臺服務器，相關產業規模突破400億元。（河北日報記者貢憲云）
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