為了互聯(lián)網(wǎng)世界的流暢高速運(yùn)轉(zhuǎn)，數(shù)據(jù)中心們?nèi)找共幌ⅲ嘀貍浞?，?yīng)急保障，把自己搞得發(fā)燙。為了降溫，需要大量的制冷設(shè)備。
工作日的早上，睜開(kāi)眼的第一件事是什么？毫無(wú)疑問(wèn)，拿過(guò)手機(jī)看一眼時(shí)間，再刷一下微信。用兩秒鐘，進(jìn)入一天的互聯(lián)網(wǎng)生活。
匆匆早飯后，點(diǎn)開(kāi)打車(chē)軟件，叫了輛車(chē)上班，一路用地圖看實(shí)時(shí)路況，總算沒(méi)遲到。到了公司，開(kāi)電腦處理郵件，更新工作日志，開(kāi)始上網(wǎng)查資料——公司的網(wǎng)總是那么慢，跟合作伙伴傳文件，捉急起來(lái)還要拿手機(jī)開(kāi)熱點(diǎn)幫忙。
忙活一上午，不知不覺(jué)快12點(diǎn)了。外面大風(fēng)起，手機(jī)上的天氣APP提示要下雨。和同事們一起定了外賣(mài)。
下午，一件麻煩的工作搞得你快瘋了，寫(xiě)了25封郵件打了18個(gè)電話(huà)發(fā)了200條微信，終于在臨下班時(shí)解決了問(wèn)題。外面雨過(guò)天晴，決定去爽一下。約起朋友，用點(diǎn)評(píng)網(wǎng)團(tuán)購(gòu)了餐券，順便在手機(jī)上買(mǎi)了兩張電影票。
電影不錯(cuò)，有一段配樂(lè)特別好聽(tīng)?；丶衣飞希愦蜷_(kāi)音樂(lè)軟件，找到了這段音樂(lè)，隨后它又根據(jù)偏好推送了其他音樂(lè)。邊聽(tīng)邊刷微信，發(fā)現(xiàn)差點(diǎn)忘了正在追的韓劇今晚更新！昨天專(zhuān)門(mén)為此買(mǎi)了視頻網(wǎng)站的會(huì)員，到家后趕緊追兩集，心滿(mǎn)意足，準(zhǔn)備洗洗睡。牙膏快用完了，躺在床上用手機(jī)下單買(mǎi)，順便買(mǎi)了洗發(fā)水零食。
完美的一天。
▲ (C) fixatgt.com
我們活在網(wǎng)絡(luò)世界里。
每一家互聯(lián)網(wǎng)公司和電信運(yùn)營(yíng)商都宣稱(chēng)要“連接人與XX”“連接一切”。電腦、手機(jī)、智能電視，覆蓋衣食住行的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，讓人每時(shí)每刻的一舉一動(dòng)，都通過(guò)劃一劃屏幕，點(diǎn)一點(diǎn)鼠標(biāo)，置于信息世界的天網(wǎng)中。
行動(dòng)軌跡、購(gòu)物習(xí)慣、社交行為、興趣愛(ài)好、財(cái)務(wù)狀況、言論內(nèi)容……關(guān)于你的一切，都化為數(shù)據(jù)，存放在那些互聯(lián)網(wǎng)公司和運(yùn)營(yíng)商的服務(wù)器上，拼成了一個(gè)信息化的人。
你鄙視《XX的后裔》，追《XX屋》或者《XX的游戲》？隨便你。在信息的世界里，這些是平等的，鄙視鏈并無(wú)意義，一切不過(guò)是由0和1組成的數(shù)據(jù)而已。
科幻電影描述的景象就在眼前，我們已被包圍，并樂(lè)在其中。
數(shù)據(jù)爆炸
數(shù)據(jù)的最小單位是字節(jié)（Byte），一個(gè)字母那么大。單位演進(jìn)是這樣的：
1B（Byte字節(jié)）；
1KB = 2^10 B = 1024 B；
1MB = 1024 KB = 2^20 B；
1GB = 1024 MB = 2^30 B；
1TB = 1024 GB = 2^40 B；
1PB = 1024 TB = 2^50 B；
1EB = 1024 PB = 2^60 B；
1ZB = 1024 EB = 2^70 B；
1YB = 1024 ZB = 2^80 B；
1BB = 1024 YB = 2^90 B；
1NB = 1024 BB = 2^100 B；
1DB = 1024 NB = 2^110 B；
1CB = 1024 DB = 2^120 B；
1XB = 1024 CB = 2^130 B；
……
十年前，個(gè)人電腦的硬盤(pán)大約是120GB，現(xiàn)在可能是1TB。而目前人類(lèi)的數(shù)據(jù)量已經(jīng)進(jìn)入ZB時(shí)代。
國(guó)際數(shù)據(jù)公司（IDC）的報(bào)告稱(chēng)，2013全球數(shù)據(jù)量為4.4ZB，增長(zhǎng)速度在每年40%左右。若以此計(jì)算，到2020年將超過(guò)45ZB。
未必會(huì)這樣均勻加速。全球網(wǎng)絡(luò)指數(shù)機(jī)構(gòu)（GWI）的調(diào)查顯示，擁有智能手機(jī)的人數(shù)占全球總?cè)藬?shù)的近80%。智能家居市場(chǎng)已興起，每樣家電恨不能都要集成在一個(gè)手機(jī)應(yīng)用上操控，這意味著它們的日常使用數(shù)據(jù)統(tǒng)統(tǒng)進(jìn)入了互聯(lián)網(wǎng)。他們還想把汽車(chē)聯(lián)起來(lái)?；ヂ?lián)網(wǎng)公司爭(zhēng)造無(wú)人車(chē)，各車(chē)企也在謀劃物聯(lián)汽車(chē)戰(zhàn)略。有機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，到2020年，超過(guò)20%的汽車(chē)將聯(lián)網(wǎng)，2025年車(chē)聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)全面覆蓋。估計(jì)未來(lái)每輛汽車(chē)都是一個(gè)移動(dòng)的智能設(shè)備，萬(wàn)物互聯(lián)指日可待。
▲ 美劇《硅谷》里，智能冰箱們已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了“萬(wàn)物互聯(lián)”，極客甚至借用冰箱里的電腦處理器作為算力基礎(chǔ)。 (C) Silicon Valley
上面的數(shù)據(jù)單位表也會(huì)越來(lái)越長(zhǎng)。
目前最大的單位XB有多大？有人算過(guò)，假設(shè)你有個(gè)1XB的移動(dòng)硬盤(pán)，裝滿(mǎn)MP3，每首10MB大小，大約可以裝100,000,000,000,000,000首歌。如果每首歌播放要3分鐘，你可以連續(xù)聽(tīng)570,776,255,707年。地球已經(jīng)存在了48億年，但不及這個(gè)時(shí)間的1/100。
互聯(lián)網(wǎng)就像人體的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，連接每個(gè)細(xì)胞，無(wú)處不在。生成的巨量數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)中心的超級(jí)服務(wù)器上。數(shù)據(jù)中心就像人的大腦，存儲(chǔ)，計(jì)算，發(fā)出信息，一刻不停運(yùn)轉(zhuǎn)。
高耗能的“大腦”
我們所在的這個(gè)互聯(lián)網(wǎng)世界正是構(gòu)建在這些數(shù)據(jù)中心之上。根據(jù)Gatner的數(shù)據(jù)，2010年全球已有339萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)中心。IDC還曾預(yù)測(cè)，2017年這一數(shù)字將達(dá)到860萬(wàn)。
Synergy Research將“超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心”定義為“擁有幾十萬(wàn)臺(tái)服務(wù)器——有時(shí)甚至是數(shù)百萬(wàn)臺(tái)”，按此標(biāo)準(zhǔn)，到2017年，全球已有390個(gè)這樣的龐然大物，僅一年時(shí)間就新建了近一百座。百度在山西陽(yáng)泉的數(shù)據(jù)中心的建筑面積超過(guò)12萬(wàn)平方米，早在2014年就投入使用。阿里在江蘇南通投資180億元建數(shù)據(jù)中心之后，又在印度孟買(mǎi)、印尼雅加達(dá)開(kāi)拓新的巨型節(jié)點(diǎn)。
為了互聯(lián)網(wǎng)世界的流暢高速運(yùn)轉(zhuǎn)，這些數(shù)據(jù)中心日夜不息，多重備份，應(yīng)急保障，把自己搞得發(fā)燙。為了降溫，需要大量的制冷設(shè)備。裝滿(mǎn)服務(wù)器、控電設(shè)備和制冷設(shè)備的數(shù)據(jù)中心，是超級(jí)電老虎。
▲ 一處數(shù)據(jù)中心。 (C) ubc.ca
一個(gè)大型數(shù)據(jù)中心的用電量，相當(dāng)于一個(gè)中小型發(fā)電廠，可供一個(gè)小鎮(zhèn)的家庭照明。谷歌在全球有36個(gè)數(shù)據(jù)中心，微軟官方稱(chēng)有100個(gè)以上，服務(wù)器總量超過(guò)100萬(wàn)臺(tái)。掌管著寬帶的電信運(yùn)營(yíng)商是互聯(lián)網(wǎng)的樞紐，更是數(shù)據(jù)中心大戶(hù)，中國(guó)聯(lián)通目前的數(shù)據(jù)中心也可承載百萬(wàn)臺(tái)服務(wù)器，遍布31個(gè)省。
而這樣規(guī)模龐大的數(shù)據(jù)中心，其運(yùn)算能力是為峰值而準(zhǔn)備。傳統(tǒng)服務(wù)器的利用率很低，據(jù)估計(jì)80%以上的計(jì)算能力閑置。例如阿里和各大銀行的服務(wù)器，只有“雙十一”才會(huì)全速運(yùn)轉(zhuǎn)，平時(shí)則大量用于備份數(shù)據(jù)等保障工作。還有一些老舊服務(wù)器本身效率低下。我們使用的云服務(wù)，可能就來(lái)自這些閑置機(jī)器。
▲ 谷歌工作人員正在為服務(wù)器更換主板。
制造了互聯(lián)網(wǎng)世界的巨頭很少披露數(shù)據(jù)中心的具體規(guī)模和能耗，他們以高科技、輕資產(chǎn)、無(wú)污染的形象面對(duì)公眾。其實(shí)這些大型數(shù)據(jù)中心耗費(fèi)巨量電能、產(chǎn)生大量的溫室氣體排放，消耗大量的水資源以及設(shè)備廢棄后造成的污染，都給資源和環(huán)境帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)。
這一問(wèn)題已引發(fā)各國(guó)關(guān)注。美國(guó)政府實(shí)施了“數(shù)據(jù)中心能源之星”“聯(lián)邦數(shù)據(jù)中心整合計(jì)劃”，歐盟實(shí)施了“數(shù)據(jù)中心能效行為準(zhǔn)則”，國(guó)際綠色網(wǎng)格組織開(kāi)展了數(shù)據(jù)中心節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)制定和最佳實(shí)踐推廣，引導(dǎo)數(shù)據(jù)中心節(jié)能環(huán)保水平的提升。各數(shù)據(jù)大戶(hù)的企業(yè)巨頭們也已開(kāi)始行動(dòng)。
冷卻
在數(shù)據(jù)中心的能耗中，約有一半是用于制冷。24小時(shí)*365天和服務(wù)器一起工作的空調(diào)系統(tǒng)，使能耗居高不下。除了對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造，數(shù)據(jù)大戶(hù)們也想了各種辦法冷卻“大腦”。
▲ 谷歌位于芬蘭的數(shù)據(jù)中心。
有些公司選擇在北歐建立數(shù)據(jù)中心，因?yàn)楦鼪隹臁Ｈ鸬?、芬蘭、丹麥都是好地方。Facebook在瑞典的中心位于北極圈附近，可以引入干凈的外部空氣冷卻，當(dāng)?shù)氐乃娨埠鼙阋?。冰島也希望將自己打造成數(shù)據(jù)中心的首選地——這個(gè)國(guó)家的電力幾乎100%來(lái)自可再生能源，包括地?zé)崮芎退Πl(fā)電。
還有些公司近水樓臺(tái)。阿里云位于浙江千島湖的數(shù)據(jù)中心于2015年啟用，采用湖水制冷。深層湖水通過(guò)密閉的管道流經(jīng)數(shù)據(jù)中心，幫助服務(wù)器降溫，再流經(jīng)2.5公里的青溪新城中軸溪，作為城市景觀呈現(xiàn)，自然冷卻后再回到千島湖。這讓數(shù)據(jù)中心90%的時(shí)間都不依賴(lài)外部能源制冷，能耗節(jié)省超過(guò)8成。微軟正在嘗試將服務(wù)器放進(jìn)防水的鋼鐵膠囊容器中，再置于海洋中。但此類(lèi)工程建設(shè)和運(yùn)營(yíng)對(duì)水環(huán)境的影響，則不得而知。
▲ 阿里巴巴冷卻機(jī)房。
越來(lái)越多的數(shù)據(jù)中心傾向于使用可再生能源，從而減少環(huán)境影響。在互聯(lián)網(wǎng)最興盛的兩個(gè)國(guó)家——中國(guó)和美國(guó)，風(fēng)能和太陽(yáng)能是主力。Google幾年前宣稱(chēng)，已經(jīng)通過(guò)使用可再生能源和購(gòu)買(mǎi)碳匯，實(shí)現(xiàn)了零排放。
提升
但上述這些只是極少數(shù)。受限于地理位置、電力供給、城市配套設(shè)施、運(yùn)營(yíng)成本和安全等因素，絕大多數(shù)的數(shù)據(jù)中心難以選擇需要高投入的節(jié)能方案。我們每天點(diǎn)擊鼠標(biāo)、交流信息、備份文件，都在向這些龐大的機(jī)器提出需求，共同消耗著能源。數(shù)據(jù)中心的能源使用效率仍需整體大幅提升，尤其在中國(guó)。
數(shù)據(jù)中心的能效利用主要通過(guò)PUE值來(lái)表示，它是數(shù)據(jù)中心消耗的所有能源（包括電力轉(zhuǎn)化消耗、制冷、備用電池的持續(xù)充電等非有效能耗在內(nèi)）與IT負(fù)載使用的能源（有效能耗）之比。PUE值越接近于1，表示一個(gè)數(shù)據(jù)中心的綠色化程度越高。
目前，美國(guó)數(shù)據(jù)中心平均電能使用效率為1.9，谷歌、微軟等大型用戶(hù)的最先進(jìn)數(shù)據(jù)中心的電能使用效率據(jù)稱(chēng)可低于1.3。反觀中國(guó)，這一指標(biāo)平均值在2.0-2.5，政務(wù)類(lèi)數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)普遍高于2.5，還有大量電能使用效率高于3的數(shù)據(jù)中心。
研究表明，單是應(yīng)用現(xiàn)有節(jié)能技術(shù)，便可分別使我國(guó)的數(shù)據(jù)中心IT設(shè)備系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、配電系統(tǒng)平均實(shí)現(xiàn)節(jié)能25%、36％和18%，從而使數(shù)據(jù)中心整體水平實(shí)現(xiàn)節(jié)能35%。2011年，全國(guó)數(shù)據(jù)中心總耗電量達(dá)700億千瓦時(shí)，若真能實(shí)現(xiàn)35%的節(jié)能，也將節(jié)省全社會(huì)用電量的0.53%。
國(guó)家也已出臺(tái)相關(guān)政策意見(jiàn)部署數(shù)據(jù)中心工作，并建立相關(guān)綠色標(biāo)準(zhǔn)。2015年，工業(yè)和信息化部、國(guó)家機(jī)關(guān)事務(wù)管理局、國(guó)家能源局三部委聯(lián)合印發(fā)《國(guó)家綠色數(shù)據(jù)中心試點(diǎn)工作方案的通知》，推動(dòng)綠色數(shù)據(jù)中心發(fā)展。
信息也要斷舍離
數(shù)據(jù)中心的綠化之路雖有政府的推進(jìn)、企業(yè)的投入，仍任重道遠(yuǎn)。晝夜不停流轉(zhuǎn)的信息背后需要大量能源的支撐。于我們每個(gè)人而言，所能貢獻(xiàn)的，是對(duì)信息的“斷舍離”。
隨手拍的一萬(wàn)張照片，是否都要保留？修改了幾十個(gè)版本的方案，每一版都舍不得刪？看過(guò)的影視劇，真的還會(huì)再看？過(guò)期的垃圾郵件多少年沒(méi)清理過(guò)？電腦硬盤(pán)和U盤(pán)都有儲(chǔ)存上限，用太久存太多會(huì)導(dǎo)致運(yùn)轉(zhuǎn)速度變慢、電腦發(fā)燙，遑論上億人不斷往數(shù)據(jù)中心上載的數(shù)據(jù)。
虛擬空間并非無(wú)限大，數(shù)據(jù)信息雖無(wú)形，卻需要消耗實(shí)實(shí)在在的存儲(chǔ)空間和能源，以及生產(chǎn)設(shè)備本身的資源能源消耗?；ヂ?lián)網(wǎng)的輕、快背后，也有沉重的負(fù)擔(dān)。斷舍離，可以為它減一點(diǎn)負(fù)。
Gmail郵箱會(huì)定期自動(dòng)刪除舊垃圾郵件。騰訊郵箱曾經(jīng)發(fā)起“最亮的明天——暖燈行動(dòng)”，鼓勵(lì)用戶(hù)清理不再需要的舊郵件。當(dāng)參與的用戶(hù)刪除郵件總量達(dá)到150T時(shí)，騰訊公益捐贈(zèng)40萬(wàn)元人民幣，用于貧困地區(qū)的學(xué)校改善照明環(huán)境。網(wǎng)絡(luò)空間對(duì)用戶(hù)來(lái)說(shuō)遙遠(yuǎn)而模糊，互聯(lián)網(wǎng)公司加以引導(dǎo)，不失為上選。當(dāng)然，即便沒(méi)有捐贈(zèng)的激勵(lì)，每個(gè)人隨手刪減內(nèi)存，每個(gè)機(jī)構(gòu)定期清理服務(wù)器，也是節(jié)約能耗的綠色之舉。
“眾籌”數(shù)據(jù)中心
還有一種更加神奇的方式，可以將閑置效能用起來(lái)，即“眾籌”數(shù)據(jù)中心。
2016年2月，科學(xué)家宣布探測(cè)到引力波，舉國(guó)刷屏。中國(guó)科學(xué)家胡一鳴撰寫(xiě)科普文章，并倡導(dǎo)：用你的電腦，一樣可以為引力波的搜索做貢獻(xiàn)！由于探測(cè)和搜索需要大量的計(jì)算資源，所以常年征集志愿者貢獻(xiàn)CPU時(shí)間，下載一個(gè)程序，就可以用電腦閑時(shí)的空余CPU，幫助處理來(lái)自科學(xué)組織的數(shù)據(jù)。NASA、伯克利大學(xué)、斯坦福大學(xué)，都倡導(dǎo)過(guò)此類(lèi)行動(dòng)。
這種“眾籌”由于運(yùn)算技術(shù)和效率上的欠缺，沒(méi)有成熟廣泛的應(yīng)用，一些科研項(xiàng)目由于經(jīng)費(fèi)缺乏，但運(yùn)算指令明確、容易分解，所以有所嘗試。有趣的是，項(xiàng)目集中在最宏大的天體物理和最微觀的生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，例如尋找外星人和蛋白質(zhì)研究，它們本身看起來(lái)就像萬(wàn)物互聯(lián)一樣有未來(lái)感。
這些未來(lái)，已在眼前，我們最好有所了解。
因?yàn)榱私?，我們不期盼未?lái)或在某個(gè)機(jī)箱轟鳴的夜里，蒼穹之下，一片寂寥，群星閉上了眼睛。
