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審核專(zhuan) 家：鄭遠攀

鄭州輕工業(ye) 大學教授

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

立櫃式服務器

來源｜維基百科

什麽(me) 是服務器

服務器，顧名思義(yi) 就是——提供服務的機器，根據服務類型的不同，服務器分為(wei) 文件服務器、數據庫服務器、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(chu) 、傳(chuan) 輸和處理各種數據。我們(men) 能夠在各種網站上和APP上愉快地刷視頻、看新聞、購物、聊天、玩遊戲，背後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(men) 日常使用的電腦在結構上沒有太大區別，一樣擁有cpu、硬盤、內(nei) 存條等硬件。隻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

由於(yu) 需要負責處理和保存我們(men) 在網絡上進行的各種活動產(chan) 生的數據，服務器尤其是大廠的服務器對於(yu) 硬件的性能、穩定性和可靠性的要求更高。以主機的核心部件CPU為(wei) 例，目前適配個(ge) 人電腦的頂級CPU——酷睿-13900K和服務器專(zhuan) 屬的CPU——至強-8360H相比，至強除了單核頻率略低，其它參數都高出13900K一大截，而且大廠的數據中心通常需要數十萬(wan) 台服務器同時運行。雖然個(ge) 人電腦和服務器都是電腦，但兩(liang) 者在算力上完全不是一個(ge) 量級，大型服務器機群每秒需要進行的運算可能會(hui) 達到每秒上千萬(wan) 億(yi) 次，而普通的個(ge) 人電腦每秒隻進行約百億(yi) 次的計算。

個(ge) 人電腦CPU與(yu) 服務器專(zhuan) 屬CPU的參數對比

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(hui) 消耗龐大的電力，還會(hui) 產(chan) 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(hui) 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(men) 常說的“服務器炸了”。服務器崩潰，輕則需要停機維護，重則數據被破壞甚至丟(diu) 失，這對於(yu) 數據就是心髒的互聯網大廠來說無疑是致命的，所以為(wei) 服務器創造一個(ge) 安全良好的工作環境無疑是重中之重。

為(wei) 啥要把服務器放水裏

為(wei) 了維持服務器的正常運行，解決(jue) 散熱問題是重中之重。傳(chuan) 統的散熱方式主要是通過空調製冷散熱。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，我國數據中心所消耗的電力約為(wei) 2.045億(yi) 度，占社會(hui) 總耗電量的2.7%。巨大的功耗無疑會(hui) 增加服務器的運行維護成本，也會(hui) 增加更多的碳排放。出於(yu) 降低成本和維護環境的考慮，多家互聯網巨頭開始考慮使用更加高效、節能、清潔的散熱方法。

近年來各大數據中心開始將傳(chuan) 統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(liang) 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(ti) 流經冷板帶走熱量。浸液式則是將服務器放置在液體(ti) 中，通過液體(ti) 直接帶走熱量。

液冷相對風冷不僅(jin) 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避了風冷會(hui) 產(chan) 生的振動，有效降低設備的故障率。也有一些互聯網行業(ye) 巨頭如微軟和阿裏巴巴等，想出了利用自然界的水為(wei) 服務器散熱的辦法。

阿裏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，阿裏巴巴在千島湖底安裝了專(zhuan) 門的水體(ti) 淨化裝置，將水中的雜質淨化後，直接輸送到服務器機房用於(yu) 降溫，完成降溫後的水會(hui) 排放到青溪新城中軸溪，流過2.5公裏的距離，經自然降溫後重新流入千島湖。

整個(ge) 循環過程做到了零汙染，節省了超過80%的製冷能耗，讓阿裏巴巴千島湖數據中心的PUE（Power Usage Effectiveness，能效比，又叫做電源使用效率，PUE = 數據中心總設備能耗/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(wei) 阿裏巴巴節約將近一千萬(wan) 度的電力消耗。

阿裏巴巴千島湖數據中心

來源｜見水印

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

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

微軟投放在蘇格蘭(lan) 海下的服務器

來源｜pic4.zhimg.com除了水裏，山裏也能放

放在水裏好處很多，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(wei) 選擇將自己的服務器放在山洞裏。

貴州貴安是我國的避暑聖地，同時也是騰訊七星數據中心、華為(wei) 七星湖數據中心的所在地。選擇貴安作為(wei) 數據中心，是因為(wei) 它具有多方麵的優(you) 勢。

氣候方麵：氣溫較低，全年平均溫度隻有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。

地理環境方麵：貴安區域開闊、植被覆蓋率高（80%）、地質結構穩定，不易發生地震等自然災害。

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

以上優(you) 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(ti) 內(nei) ，挖掘了五橫一豎共六條隧道，五條橫向隧洞皆為(wei) 南北朝向，隧道麵積約為(wei) 4萬(wan) 平米，內(nei) 部放置了約三十萬(wan) 台服務器。 五條橫向隧道編號分別為(wei) B1、B2、B3、B4、B5，其中B1作為(wei) 動力隧道，B2至B5為(wei) IT設備洞，每條隧道上方還設置了兩(liang) 個(ge) 豎井用以通風。在工作時，外界的風直接從(cong) 動力隧道湧入，經過設置在其中的製冷模塊後被過濾和進一步降溫，隨後進入IT設備洞與(yu) IT設備運行時產(chan) 生的熱回風進行交換，再從(cong) 豎井排出。這樣不僅(jin) 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，七星數據中心的PUE極限能夠達到1.1；國內(nei) 其他數據中心的平均PUE則為(wei) 1.73，節能效果顯著。

騰訊七星數據中心

來源 | 百度

未來，人類社會(hui) 對於(yu) 算力的需求隻會(hui) 越來越高，數據中心的選址安放、運維能源和碳排放等問題將越來越突出。尋求合適的方案，推動數據中心行業(ye) 以更加綠色、高效的方式發展，一定會(hui) 成為(wei) 未來信息行業(ye) 的重要趨勢。

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