第四代數(shù)據(jù)中心的提法我們已經(jīng)提了很長時間好幾年了，簡單回顧一下大型計算機(jī)的時代，臺式計算機(jī)、塔式計算機(jī)，這樣的數(shù)據(jù)中心是第二代，機(jī)架化的計算機(jī)，IT設(shè)備是第三代，機(jī)架化以后對基礎(chǔ)設(shè)施提出了很多新的要求，這個推動力來自于哪？來自于互聯(lián)網(wǎng)，當(dāng)初互聯(lián)網(wǎng)有泡沫，但是它確實(shí)推動了計算機(jī)行業(yè)的發(fā)展，進(jìn)而推動了為計算機(jī)提供環(huán)境的基礎(chǔ)設(shè)施這個行業(yè)的發(fā)展。所以我把第三代歸納成叫互聯(lián)網(wǎng)時代的數(shù)據(jù)中心。我們現(xiàn)在大多數(shù)的數(shù)據(jù)中心建設(shè)就是采用互聯(lián)網(wǎng)時代的數(shù)據(jù)中心的設(shè)計規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)、理念，雖然我們大多數(shù)的數(shù)據(jù)中心從數(shù)量上講并不是IDC,但是我們?nèi)匀唤栌昧嘶ヂ?lián)網(wǎng)泡沫帶來的數(shù)據(jù)中心技術(shù)的革命的成果，共享了這個成果；所以會看到未來下一代計算機(jī)的發(fā)展會是哪個方向？計算機(jī)應(yīng)用發(fā)展是哪個方向？我們現(xiàn)在看到了云計算，所以云計算時代的到來必然對IT設(shè)備、設(shè)施服務(wù)器、儲存帶來技術(shù)的革命，從而對相應(yīng)的基礎(chǔ)設(shè)施，也就是數(shù)據(jù)中心的建設(shè)帶來新的革命。所以從2010年代開始我們實(shí)際上進(jìn)入了一個新的時代，這個新時代有一些新需求，它是技術(shù)發(fā)展的動力。

云計算的業(yè)務(wù)--這種模式要求按需供給，用戶是按需獲取，廉價的服務(wù)。所以這要求整個數(shù)據(jù)中心包括基礎(chǔ)設(shè)施、包括IT設(shè)施這兩層來講，云計算業(yè)務(wù)的驅(qū)動動力來自于需要設(shè)備成本的降低和運(yùn)營成本的降低，設(shè)備成本就是服務(wù)器成本以及基礎(chǔ)設(shè)施成本。服務(wù)器成本的降低需要有一些服務(wù)器的架構(gòu)的革命，曙光正在進(jìn)行這方面的研究。供電系統(tǒng)的成本，UPS配件系統(tǒng)以及制冷系統(tǒng)的成本，設(shè)備的成本如何降低？運(yùn)營成本主要是PUE,如何去滿足運(yùn)營成本、降低及設(shè)備成本降低呢？從技術(shù)來講，是技術(shù)的虛擬化，所以大家講服務(wù)器的虛擬化，實(shí)際上機(jī)房設(shè)施也需要虛擬化。什么叫虛擬化？虛擬化是設(shè)備的池化，打破設(shè)備個體間的物理界限，組成整體的資源時，統(tǒng)一調(diào)配資源。其次是按需恒指供給，根據(jù)IT設(shè)備的需求、供電的需求、制冷需求，根據(jù)需求提供最大能力，從零到100%區(qū)間里面的任意的供給并且應(yīng)該保證同樣的供給質(zhì)量。這是基礎(chǔ)設(shè)施在云計算時代未來需要做的事情。

我這邊主要在基礎(chǔ)設(shè)施的制冷系統(tǒng)做了研究，供電系統(tǒng)我研究的比較少，總的來講供電系統(tǒng)的虛擬化應(yīng)該說比制冷系統(tǒng)更近了一步，比如說池化，但是是否能夠同質(zhì)按需供給這還是一個問題，比方說UPS給出的電壓以及UPS自身消耗的功率也就是效率是否能保持一致？這可能是目前存在的問題。制冷系統(tǒng)也有池化的方法，設(shè)備的局部、全部的池化也是無法做到按需供給，空調(diào)設(shè)備目前很難做到，根據(jù)每個服務(wù)器的需求提供冷量這是做不到的。下面說說池化。

傳統(tǒng)的地板送風(fēng)方法是一種池化，這種冷池?zé)岢匾彩且环N池化，池化是對制冷的設(shè)備進(jìn)行資源的共享，也是一種池化。技術(shù)難點(diǎn)在哪呢？在無法做到按需送冷或者按需配冷。有配電的配冷，按需配冷難以做到，第一很難制造冷量傳送的通道，供電系統(tǒng)很容易做一個通道，線纜電纜就是通道，但是空調(diào)系統(tǒng)很難做到；第二我們無法確定需求。按需供冷，需是多少？不知道，因?yàn)榭照{(diào)的能量表現(xiàn)形式是風(fēng)，而風(fēng)的指標(biāo)既要溫度又要風(fēng)量、流量，所以我真的不知道包括曙光自己也不知道自己的服務(wù)器在運(yùn)行的某一瞬間需要的風(fēng)量是多少，自己都不知道。所以需求難以確定，無法做到按需供給。再有控制策略的問題，對于冷量來講，風(fēng)量和溫度是兩個參數(shù)，要供給合適的兩個參數(shù)怎么控制，控制策略比較難？UPS相對容易有一個參數(shù)就是穩(wěn)定輸出端的電壓，電壓有效值就可以了比較容易。所以這是空調(diào)系統(tǒng)虛擬化的技術(shù)障礙，如何解決有些思路，比方說設(shè)置封閉的風(fēng)道這也是一個局部上部分的解決輸送能量環(huán)節(jié)的措施；圖中右邊是曙光提出的一種模式，第一是池，第二還要在合適的位置加裝類似這樣的風(fēng)道，專用的和一體的風(fēng)道有這樣的方式這是一個思路，或者是像HT早年5年前提出來的按需送風(fēng)這么一種模式，它的特點(diǎn)是調(diào)節(jié)出風(fēng)口，出風(fēng)口受溫度本機(jī)柜的溫度控制參數(shù)，而空調(diào)機(jī)監(jiān)測地板下面的壓力從而就知道多少風(fēng)，也就知道該開啟多大的水、這是一種控制機(jī)。

水冷門也是一種辦法，國家有好多廠商在做水冷門，它的特點(diǎn)是沒有動力，動力就靠服務(wù)器，風(fēng)的動力靠服務(wù)器這樣就很容易做到了，供給和需求風(fēng)量上側(cè)重疲憊這是一個辦法；但是真正長久的一勞永逸的辦法是什么呢？是一體化，這是我提出來的說法雙層融合？雙層指的是數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)設(shè)施層UPS空調(diào)上的以及它上面的IT設(shè)施層兩層的融合。可能有一天出現(xiàn)空調(diào)、UPS三個放一體的東西具體叫什么還不知道？這樣的話就可以改虛擬化變成從各自的虛擬化變成一同虛擬化，這個虛擬化做起來很容易，因?yàn)榻Y(jié)合到某一個服務(wù)器單元來講，我跟它在一起的供電單元和制冷單元很容易知道旁邊的主板所需要的供電容量以及冷所需要的冷量。它自己很清楚，這樣就很容易做到按需供給，實(shí)際上曙光已經(jīng)有類似這樣的服務(wù)器在開始做了，大家看到的這是一個機(jī)柜，但實(shí)際上它是一臺服務(wù)器，所以它不叫機(jī)架式的服務(wù)器叫整機(jī)柜服務(wù)器，這是一臺服務(wù)器，里面有諾干主板，有40個主板，供電和制冷都在這個機(jī)柜里面，這就是所謂的整機(jī)柜解決方法，這是我們目前看到的一個方向。雙層融合當(dāng)我們看到這個機(jī)柜的時候不知道歸納成這是一臺基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)品呢？還是臺IT設(shè)施產(chǎn)品，實(shí)際上它們是融合在一起的這是整體方案的思路。

所以剛才我們談到的都是虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施的虛擬化的問題，下面我們再談一談節(jié)能的問題。

衡量節(jié)能用PUE這個就不詳細(xì)說了大家都清楚，我們簡單算一下節(jié)能賬，節(jié)能的經(jīng)濟(jì)賬，1000瓦的功耗IT設(shè)備服務(wù)器消耗1000瓦每年的耗電是這么多8760千瓦時，大概將近1萬元電費(fèi)，100千瓦是100萬元電費(fèi)，所以100千瓦的IT設(shè)備對應(yīng)的基礎(chǔ)設(shè)施如果POE能夠降低0.1的話就降低10千瓦，10千瓦就是10萬元，所以如果我們希望通過一個投資做節(jié)能改造，并且在三年收回這個投資的話，這個投資在30萬之內(nèi)，我們認(rèn)為就劃算。所以對于100千瓦的數(shù)據(jù)中心若節(jié)能改造的投資在30萬元以內(nèi)能夠使PUE降低0.1,就能收回投資。這樣來講做節(jié)能改造實(shí)際上是一個投資回報率挺高的事情，空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能我們這里有一些研究無非就是氣流組織的優(yōu)化通過冷池冷板，常見、常用的技術(shù)，另外通過自然冷卻，自然冷卻大家也比較熟悉了。原理就是利用室外溫度低于室內(nèi)溫度的時候，根據(jù)熱力學(xué)定律第二定律，熱量從高溫?zé)嵩矗ㄊ覂?nèi)25度）流向低溫暖熱源（室外0度）這個過程無需作功也就是不需要壓縮機(jī)，不需要壓縮機(jī)我們就極大的節(jié)能，熱量怎么傳送出去呢？對我們來講我們就是需要找到一種途徑，形象來講我們希望找到一種管道，這種管道一頭在室內(nèi)一頭在室外，是能量的管道不是風(fēng)的管道，只要能夠找到合適的管道熱量就能自然的從25度流向0度，現(xiàn)在做的技術(shù)研究的方向都是找到這種管道，能夠把室內(nèi)的25度到室外的0度，接下來問題就有了每年小于0度的時間有多長？也就是說每年只有很少的時間1/3的時間在北京能夠使用佛泵自然冷卻，在南方更少，有沒有可能增加時間？使用佛泵也不使用壓縮機(jī)的時間呢？不使用壓縮機(jī)這是我們行業(yè)里面的新的方向叫做去壓縮機(jī)化，空調(diào)系統(tǒng)去壓縮機(jī)化，如果成功了將會引起整個機(jī)房空調(diào)領(lǐng)域的革命，大家不用壓縮機(jī)了，有沒有辦法受的阻力小一些，傳熱溫差降低一些，現(xiàn)在做的好的佛泵可以對15度以下的室外空氣做自然冷卻，0度一下提高了15度，每年低于15度的時間不長我問這個域值從15度再提高到20度有沒有可能？我們也在研究，但是這個方向?qū)嶋H上已經(jīng)到了瓶頸，傳染溫差低于10度很難。

還有個辦法是提高機(jī)房溫度，提高機(jī)房溫度我們有機(jī)房的標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)房標(biāo)準(zhǔn)怎么來的，機(jī)房標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)服務(wù)器的需求來得，服務(wù)器工作要求在20到25度之間，所以機(jī)房的標(biāo)準(zhǔn)就是22.5度、23度，服務(wù)器為什么定20到25度呢？最初就是這樣定的，能不能提高呢？能提高想辦法是可以提高的，所以我們現(xiàn)在像曙光、國外的廠商在研究高溫服務(wù)器就是我可以工作在30度的室溫環(huán)境下工作，那如果是說冷池的話，冷池里面的溫度可以在30度也就是機(jī)房溫度可以在30度，當(dāng)然排出的熱風(fēng)更高了40多度，我們重新設(shè)計服務(wù)器可以做到，服務(wù)器能不能工作在40度？40度出風(fēng)可能到50度那服務(wù)器能不能工作？目前來看技術(shù)方向是提高熱源的品位就是提高服務(wù)器工作的環(huán)境溫度，目前來看到40度很困難，因?yàn)槠骷幸粋€合理的工作范圍，而用風(fēng)去冷卻器件我們發(fā)現(xiàn)效率很地，用風(fēng)去冷卻器件效率很地，所以我們目前能做到30度，30度的風(fēng)作位冷風(fēng)來吹服務(wù)器，服務(wù)器可以工作，再高做不到了。但是大家知不知道CPU的殼溫，大約是65度，超地計算機(jī)的CPU在運(yùn)行的時候它的殼溫可以達(dá)到60到100度，正常是90度，所以我們會提出一個問題如果熱源的溫度達(dá)到90度，夏天的溫度最高40度，這兩個熱源的差已經(jīng)到了50度，當(dāng)然可以自然冷卻無須壓縮，為什么現(xiàn)在非要CPU的進(jìn)風(fēng)溫度是30度？這是空氣的原因，所以節(jié)能技術(shù)的下一步，未來是服務(wù)器的液冷。

風(fēng)、空氣作為冷酶來冷卻服務(wù)器我們認(rèn)為不合理，實(shí)際上他的載流量、載流密度很低，所以如果我們想降低8度的溫差的話，空氣的流量需要這么大，一萬多米一個小時，如果用水只要幾個立方米就可以，如果用蒸發(fā)的類似的冷酶實(shí)際上1立方米就夠了，所以機(jī)柜前面的門需要過孔率70%以上，因?yàn)橛袃闪康娘L(fēng)要進(jìn)來，所以要求風(fēng)管道的口徑非常大，同樣這個冷量傳出去，直徑40毫米的管就可以了，氟利昂的話19毫米的管就可以了。所以我們喜歡氟利昂不喜歡空氣，我們預(yù)測未來空氣作為冷卻方式，冷卻服務(wù)器、冷卻CPU要。以上是簡單討論一下未來服務(wù)器以及與服務(wù)器相關(guān)聯(lián)的技術(shù)設(shè)備以及虛擬化方面的研究方向。下面簡單介紹一下實(shí)踐。

這是曙光自己的高性能計算機(jī)使用的集成化的系統(tǒng)，包括制冷、配電都在里面，這是一種典型的排異級的氣流組織方式，它把風(fēng)送到前面，這都是玻璃門所以空氣許多送到機(jī)房里面去而是玻璃門的后部，玻璃門與服務(wù)器之間左右相通，所以空調(diào)機(jī)把冷風(fēng)送到隔壁以及隔壁的隔壁，被服務(wù)器吸入，冷卻、空氣被加熱以后從后面再轉(zhuǎn)回來，這叫水平送風(fēng)或水平就近送風(fēng)，曙光為自己的云計算中心可以達(dá)到30個千瓦的配置，已經(jīng)得到了大量的使用，但是目前還主要是給自己用還沒有向市場推廣。以及跟它一樣的采用水座位冷門的，前者是氟利昂作冷門，這是水作為冷門，當(dāng)然我們也有池級的，組成冷池或熱池這種方案，以及地板送風(fēng)的話有池的配件，剛才池里面大家注意單排內(nèi)的空調(diào)機(jī)，以及節(jié)能改造的配件，像EDU空氣配送單元可以把內(nèi)部地板的空氣強(qiáng)制排出這是節(jié)能改造方面的配件。

另外我們在服務(wù)器的液冷方面已經(jīng)開始了一些實(shí)踐，現(xiàn)在已經(jīng)原型機(jī)出來了，這是一種節(jié)間式液冷，還有直接式的，預(yù)計曙光在7月1日發(fā)布，這是14的刀片，內(nèi)部的CPU這部分，CPU的熱源比其他高，所以單獨(dú)拿出來利用氟利昂通進(jìn)去給CPU本身制冷，氟利昂被汽化，汽化以后帶出來帶到上游，上游專門有冷卻裝置，冷卻裝置可以直接放到戶外，這樣可以直接在室外進(jìn)行冷門，CPU的溫度是65度，所以這里面的液體蒸發(fā)溫度設(shè)計在50度，也就是說氟利昂產(chǎn)生的熱的50度的氣體，50度就很輕易的可以對室外環(huán)境在40度以下進(jìn)行自然冷卻，而全年無需壓縮機(jī)。

這是一個間接式液冷的一個方案，另外我們還有直接式液冷，直接式液冷就是革命性更靠前一些，整個服務(wù)器的機(jī)箱是密閉的倉，里面灌滿了氟利昂，主板泡在氟利昂里，所以主板的發(fā)熱、CPU的發(fā)熱與氟利昂直接接觸，汽化以后把氣體帶走到別的地方冷卻，所以這邊就分配冷液，收集熱的蒸汽帶走從而對正個的數(shù)據(jù)中心的主要的設(shè)備進(jìn)行自然冷卻，這個自然冷卻到25度，這個原型機(jī)在曙光的展廳里已經(jīng)做過了，前幾年張廣立總理去考察的時候?qū)@個技術(shù)感興趣。這個PUE,實(shí)際現(xiàn)場的PUE做到1.01,功率是160瓦，服務(wù)器的功率160瓦，需要的泵和風(fēng)機(jī)大概1.6瓦左右，CPU已經(jīng)很低，當(dāng)然如果是工業(yè)化以后由于輸送距離的增長，增加PUE可能會增加，對于大型的數(shù)據(jù)中心是1.1比較容易做到的。這樣我們就有了各種的搭配，如果用傳統(tǒng)的，剛才我說的傳統(tǒng)的氟冷現(xiàn)在在云計算用的最多的，如果用水冷蒸發(fā)做冷氣組織可以做到1.2,間接式液冷可以到1.2,直接式液冷可以到1.1,這是將來建造大型的計算機(jī)中心的基本的方案。這里談到制冷，如果空氣作為冷酶的話，風(fēng)冷的服務(wù)器、機(jī)房是常見的，池級是用的比較普及的，再就是排級再往上是服務(wù)契機(jī)。

我們認(rèn)為云計算時代會給基礎(chǔ)設(shè)施帶來新的挑戰(zhàn)，主要的特點(diǎn)是雙層分離雙層融合，服務(wù)器的層和IT基礎(chǔ)設(shè)施的層，智能化、綠色化、模塊化。

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