探访华为云全球最大云数据中心，背后藏着这些“黑科技” 数据中心云计算iaas华为云

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新基建背景下，数据中心作为支撑新基建发展的重要 IT 基础设施，愈发受到重视。除三大运营商外，BAT 等互联网巨头近年也开始大力投入数据中心的建设和布局。近日，InfoQ 采访人员来到华为云贵安数据中心实地探访，进一步了解 AI 和大数据等技术在支撑超大型数据中心日常运转所发挥的作用。
【探访华为云全球最大云数据中心，背后藏着这些“黑科技”】

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2016 年，华为与贵州省政府签署战略合作协议，数据中心正式投建。目前华为云贵安数据中心一期已经投入使用，共建设有 9 栋机房，预计未来三到五年还会有更多机房建成。
据华为云营销部长董理斌介绍，贵安数据中心规划为华为全球最大的云数据中心，全部建成后可容纳 100 万台服务器。它也是华为云业务的重要承载节点，主要承载华为云、消费者云和华为内部流程 IT 等业务。“如果以贵州为中心，用一千公里画一个半径，贵安华为云数据中心的服务范围能够辐射到重庆、广西、广东、云南、四川等周边省份和地区。”
除了建设数据中心以外，华为云贵安数据中心还将承担华为全球 IT 维护工程师基地、员工培训实习基地的职能。预计将有约 600-800 位 IT 维护工程师对数据中心提供支持与服务，每年还将有大量人员到园区进行全景化实战培训、实习等。
当前，华为云在中国布局了五大数据中心，除了贵安和乌兰察布外，还有京津冀、长三角、粤港澳片区三大核心数据中心。在国内数据中心规划中，华为云主要基于时延来进行数据中心的冷、温、热布局，其中冷服务主要建在低成本地方，温服务贴近沿海的低成本地方，热服务则布局在贴近客户需求的地方。在海外，华为也在欧洲、中东、非洲、亚太、拉美等区域建立了本地数据中心。
在董理斌看来，当前数据中心及相关联产业目前仍处在飞速发展阶段。仅在贵州，华为云就已为超过 800 家贵州企业数字化转型提供服务，全省 62 家省直部门 1438 个数据资源都已上云。而据中国信息通信研究院数据，截至 2020 年底，我国在用数据中心机架总规模超过 400 万架，近 5 年年均增速超过 30%。
但数据中心产业快速发展的同时，也带来了能耗大幅增长的问题。据《中国数据中心能耗现状白皮书》，早在 2015 年，全国大数据中心的耗电量已达 1000 亿 kWh，相当于三峡电站全年的发电量；2018 年这个数值迅速爬升至 1609 亿 kWh，超过上海全年的社会用电量。
能耗问题如何破解？
今年 7 月 14 日，工业和信息化部印发《新型数据中心发展三年行动计划（2021-2023 年）》（以下简称“行动计划”）明确指出：到 2021 年底，全国数据中心平均利用率力争提升到 55%以上，总算力超过 120EFLOPS，新建大型及以上数据中心 PUE 降低到 1.35 以下；到 2023 年底，全国数据中心机架规模年均增速保持在 20%左右，平均利用率力争提升到 60%以上，新建大型及以上数据中心 PUE 降低到 1.3 以下，严寒和寒冷地区力争降低到 1.25 以下。
PUE，即 Power Usage Effectiveness，这是一项用于评价数据中心能源效率的指标，它的值取自数据中心消耗的所有能源（总能耗）与 IT 设备消耗的能源的比值。其中数据中心总能耗包括 IT 设备能耗和制冷、配电等系统的能耗，因此 PUE 值通常大于 1，PUE 值越接近 1 表明非 IT 设备耗能越少，即能效水平越好。

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华为云贵安数据中心的能效比 PUE 做到了 1.12，处于业界领先水平。董理斌在采访中向 InfoQ 表示，为了把 PUE 做到尽可能低，华为云采取了多重手段。
首先，数据中心选址贵安主要也是基于气候的考虑，贵安年均温度约 15℃，空气质量良好，没有化学、颗粒物污染，使采用直通风自然冷却成为可能。为了充分利用自然冷源，放置服务器的机房建筑相比其他普通建筑也做了一些特殊设计，包括更高的层高和用百叶窗替代普通窗户，而百叶窗背后其实就是一个个的机柜。冷风经大楼百叶窗送进机房，热风经热通道从楼顶排出。
其次，数据中心设施区和办公区域采用中温冷冻水系统，散发的热量一部分通过瀑布和湖面实现自然冷却，另一个部分通过热回收技术用于游泳池和办公区冬季制热，实现余热回收，减少热损耗。此外还引入了服务器液冷技术，能够把热量直接从芯片上带走，减少制冷无关损耗，提升设备密度降低能效比。
AI 技术也在其中发挥了重要作用，基于 AI 技术能够实现随业务功率的变化实时调整制冷功率、削峰平谷，使各服务器负荷均衡，进一步提升资源使用效率比。同时在供电环节用功率半导体替换铜器件，结合智能算法，又能进一步降低供电损耗。
华为云称，在满负荷运行的情况下，预计每年可节省电力 10.1 亿度，减少碳排放 81 万吨，相当于年植树 3567 万棵。
智能运维：人均运维设备数量提升 10 倍
在数据中心生命周期中，数据中心运维管理是数据中心生命周期中最后一个、也是历时最长的一个阶段。如何用尽可能少的运维人员高效完成数据中心的运维工作，同样是一个非常大的挑战。
随着数据中心规模不断扩大，当故障发生时，想要在几十万甚至上百万台服务器中，通过人工来确定故障具体发生在哪个机房、哪个机柜、哪台机器，并找到出问题的具体原因，已经非常困难。为了解决这个问题，华为云结合智能传感和 IoT 等技术构建了数字孪生平台，可以实时显示数据中心环境和设备的状态，把供电和制冷全链路状态以及各模块每台服务器工作状态、工作温度全部可视化。

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结合华为河图虚拟增强现实技术，运维工程师可以非常方便地实时看到机柜温度、湿度、通风等机房环境信息，人均运维设备数量提升了 10 倍，故障定界定位时间也从 30 分钟大幅降低到 1 分钟。
据了解，河图是华为在 2019 年 8 月推出的底层技术平台，定位数据基础设施，其核心能力包括全场景空间计算能力、AR 步行导航、场景编辑、渲染等核心技术。
此外，借助大数据分析和 AI 技术，还可以提前分析可能存在的隐患，对基础设施故障进行预测并发布智能风险提醒，从而把运维工作从“被动”变为“主动”，防范于未然。