雙十一購物狂歡節(jié)從2009年開始至今，每年巨大成交量的背后有數(shù)十萬臺服務器進行復雜的運算，處理著數(shù)億次的交易。作為阿里巴巴集團的基礎(chǔ)設施，數(shù)據(jù)中心，服務器，網(wǎng)絡承擔了大量的信息處理任務。阿里工程師一直從事著底層技術(shù)的研發(fā)，來提升數(shù)據(jù)處理的能力，信息的可靠性。承載著如此大數(shù)據(jù)處理能力的數(shù)據(jù)中心以及服務器持續(xù)優(yōu)化達到性能最優(yōu)。
為了降低數(shù)據(jù)中心PUE，節(jié)省能耗，提高服務器供電效率，阿里巴巴在服務器內(nèi)部嵌入鋰電池BBU（Battery Backup Unit），并在阿里數(shù)據(jù)中心進行部署，來支持雙十一的業(yè)務運行。服務器內(nèi)部一般有兩個PSU（Power Supply Unit）對電壓進行轉(zhuǎn)換。重構(gòu)后的服務器只會保留一個PSU，另一個PSU的位置將會插入一塊鋰電池BBU，當所有服務器內(nèi)部均有一塊鋰電池BBU后，會形成數(shù)據(jù)中心分布式鋰電池BBU系統(tǒng)。
該方案落地后，阿里巴巴將成為國內(nèi)首家服務器級備電的互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)，并和Google、微軟同樣擁有該備電技術(shù)的企業(yè)。
（圖中左側(cè)為阿里服務器內(nèi)置鋰電池BBU）
在電力方面，絕大多數(shù)數(shù)據(jù)中心備用電源系統(tǒng)都是集中式UPS再加上鉛酸電池，但這種集中式UPS供電方式在面對快節(jié)奏的互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)時，暴露出的問題越來越多，導致巨型互聯(lián)網(wǎng)公司開始轉(zhuǎn)向分布式鋰電池BBU，尤以Google、阿里巴巴、微軟為代表。
集中式UPS主要有以下四大硬傷：
一：單臺UPS設備故障會導致后端數(shù)十甚至數(shù)千個服務器機架斷電，故障影響范圍廣。
二：UPS電能轉(zhuǎn)換次數(shù)多，供電效率低。
三：UPS投資運營成本高，系統(tǒng)通常需要按照最大負載配置銅排、配電柜、斷路器開關(guān)等配電設備，而大部分情況下服務器負載較低，造成基礎(chǔ)設施配電線路浪費。
四：運維不方便，鉛酸電池具有記憶特性，因此每年要人工對UPS做數(shù)次充放電測試檢查電池老化程度，占用太多時間和人力成本。
按照阿里巴巴的設計，外部供電一旦斷電，安裝在服務器內(nèi)部的12V鋰電池可以立即工作，為服務器提供12V電源支持，效率高達99%，接近理論最優(yōu)值。對比傳統(tǒng)UPS或者240V高壓直流還需要做二次電壓轉(zhuǎn)換，效率提升8%以上，進而有效降低PUE達10%-15%。所以對于海量計算的數(shù)據(jù)中心這個省電容量是巨大的。
和UPS集中式部署不同的是，鋰電池BBU最大一個好處是可以和服務器一起按需采購和建設，避免了傳統(tǒng)UPS空置和利用率低，減少資金成本，能夠提升15%數(shù)據(jù)中心整體交付時間。
在投資運營方面，以10KW級的數(shù)據(jù)中心為例，此前每年支出的數(shù)千萬元UPS運營成本、UPS+配電設備的前期投資也將全部節(jié)省掉。此外鋰電池的使用壽命達10-15年，對比鉛酸電池4-6年的壽命，會節(jié)約近一半的成本投入。
阿里如何破解電池管理這道世界難題？
在汽車領(lǐng)域，特斯拉電動汽車的電池管理系統(tǒng)被多家汽車評測機構(gòu)暴力拆解，最終得出的結(jié)論是，特斯拉電池管理系統(tǒng)是當前電動汽車行業(yè)中最好的。
回到數(shù)據(jù)中心，如何對數(shù)以萬計的電池進行統(tǒng)一管理，是運營中的最大難題之一。
劉水旺表示，“電動汽車釋放的電能相對穩(wěn)定并連續(xù)性，數(shù)據(jù)中心鋰電池需要在很短的時間內(nèi)提供特別大的電能，然后等待其它備電系統(tǒng)啟動。從高可靠、高安全、長壽命，以及對數(shù)以萬計的電池進行故障定位等指標看，數(shù)據(jù)中心面臨的電池管理系統(tǒng)難題遠大于電動汽車。”
對于電能輸出，阿里采用的是直接可以為服務器供電的12V電池，斷電瞬間可立即為服務器供電。針對電池故障定位問題，阿里復用了PSU接口協(xié)議，鋰電池BBU采用了與服務器PSU同樣的接口協(xié)議，所以數(shù)以萬計的BBU可以平滑的沿用服務器PSU的管理系統(tǒng)，當BBU出現(xiàn)故障時，可以通過服務器運營平臺進行故障定位，進而直接進行BBU的更換，這個過程快速準確。
從2011年發(fā)起天蝎計劃，推動整機柜服務器在數(shù)據(jù)中心快速普及，到2017年推出互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)全球首個浸沒液冷服務器集群，阿里巴巴一直在對數(shù)據(jù)中心的產(chǎn)品技術(shù)進行升級改革，作為發(fā)動機承載阿里巴巴電商、金融、制造、云計算、人工智能等業(yè)務及新技術(shù)發(fā)展。此次于業(yè)界率先推出的鋰電池BBU服務器，或許會再次引領(lǐng)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心以及電池行業(yè)的新一輪變革，開啟一個新的數(shù)據(jù)中心供電時代。