根服务器为什么要“泡澡”？如何正确重启互联网？解析《流浪地球2》的硬核黑科技
编辑 | 刘燕什么是根服务器？服务器泡水里还能用？看完《流浪地球 2》来补补这些知识点
“以国产科幻电影的突破”为标签的《流浪地球 2》强势刷屏春节档票房，片中，各种酷炫的黑科技让观众脑洞大开，例如太空电梯、数字生命、地球发动机、量子计算机、人工智能等。虽然《流浪地球 2》是一部科幻片，但是其中一些技术却离我们的日常生活并不远。对此，阿里云的技术专家们为大家解读了《流浪地球 2》电影背后的“黑科技”。
“流浪地球计划”第二关：
“重启互联网”任务中的“根服务器”
图：《流浪地球 2》剧照电影中，由刘德华饰演的量子计算机工程师图恒宇有一个惊心动魄的情节。为了同步启动全球地球发动机，需要重启互联网，避免地壳破碎和地质灾害。而重启互联网的关键则是要启动“根服务器”。电影中没有具体交代是什么根服务器，但是当根服务器成功启动后，画面立即显示 “互联网域解析成功”字样。在互联网专业人士眼中，这通常指的是互联网域名解析成功。所以电影中的根服务器至少是具备互联网域名解析（DNS）根服务器的功能。
简单说，域名解析系统（DNS）是一颗树状层次化的域名查找 IP 地址的数据库。比如我们用浏览器登录阿里云官网，输入域名 www.aliyun.com， 浏览器第一步要做的是查询 DNS，获得这个域名对应的网络地址，也被称作 IP 地址。如果本地 DNS 没有数据缓存，就会从 DNS 根服务器开始进入全球 DNS 数据库（如下图所示）。
图：用户访问互联网的流程因此 DNS 根服务器被誉为是互联网的神经中枢，是互联网访问的入口。由于 DNS 根服务器的重要性和关键地位，全球由 12 个运营者运行了 13 个根服务器，并在全球部署了 1600 多个服务器镜像，保证互联网基石稳固。
为了优化阿里云基础设施网络服务能力，阿里云也成功部署了根镜像（F 和 J），是国内唯一具备根服务器服务能力的云公司。引入根镜像之后，云上 DNS 根区解析的网络延迟降低了一个数量级。除了 DNS 根服务器，阿里云上还部署了.COM/.NET/.CN 顶级域服务器（TLD），并在业界率先提出了云端一体的全链路融合云 DNS 安全体系，确保流量和算力网络寻址调度服务安全稳定，永不宕机。
如何正确的“重启互联网”?
为了剧情需要，电影简化了“重启互联网”的复杂性。从技术同学视角，互联网包含至少三层结构（如下图），包括物理链路，网络（或自治域网络）和域名寻址调度（DNS）的互联互通。只有这三层都重启恢复，互联网信息高速公路才算开通，各类应用才能平稳运行。
图：互联网基础设施网络分层物理层链路层互通比较好理解，就是我们看到的服务器，网络设备之间需要有物理通路，用光纤、网线连接起来。网络互通是在物理链路层上，用网络协议（IP, OSPF,BGP, 等）将分散在各地的互联网发动机专网连接起来，达到网络层的互联互通。
电影中没有提到需要修复物理链路（比如海底光缆），也没有提到需要专网之间互通，而只是重启根服务器，这说明电影情节设定中担心流浪地球计划的反叛黑客攻击而关闭互联网，很可能是从域名寻址调度层面来切断网络的互联互通。
补充：2021 年美国司法部查封 36 个伊朗的媒体网站，让网站无法提供服务。事件后清华大学的研究人员分析了这一事件背后的技术分析。
在互联网上快速搭建
地球发动机专网
看完电影，有的技术同学可能会问地球发动机专网这么重要，为什么不专门建设网络。这个设定电影科学顾问团成员给出了解释。
“当时建设全球发动机专用网络时间已经不够了（而且太阳风暴导致卫星专网不可用），所以为了在极短时间内同步启动全球发动机，只好启用备用计划——利用原本互联网中，已经用网络切片搭建的发动机专用虚拟网络来实现。”
这里就有一个小的知识点，什么是网络切片？
现在我们互联网传输转发数据报文的基本原则是尽力而为（Best Effort）， 对数据报文一视同仁，很难适应未来网络不同业务的差异化需求。随着各种 AI，AR/VR、元宇宙等应用的兴起，未来的网络一定是能够同时满足各类不同应用和需求，达到网络服务可预期的目标。
IPv6 网络切片技术（IPv6 Network Slicing）应运而出。随着我国 IPv6 大规模部署和技术创新，相对于传统笨重的虚拟专用网（VPN），基于 IPv6 的网络切片技术能够基于已有的 IPv6 网络，按需、自动化、弹性、精细地为不同的应用“租户”提供差异化的网络能力，并且能够以软件定义网络（SDN）的方式来灵活、快速、安全的部署和管理虚拟专用网络。这真是流浪地球发动机专用虚拟网络的“不二”的技术选择。
图: 基于 SRv6 的 5G 网络切片示意提到下一代互联网技术，不得不提 IPv6。联网协议第六版（IPv6）是我国网络强国的重要技术方向。IPv6 不仅仅为互联网提供了海量的 IP 地址，避免了 IPv4 地址空间不足的问题，IPv6 为网络技术创新和能力扩展提供更大的空间。其中 IPv6 网络切片技术就是基于分段路由协议扩展头（SRv6）来实现的。
近几年，阿里云在云产品、IDC/CDN 基础设施、以及 IPv6 解决方案方面都有较大的进展，阿里云产品全部核心云产品支持 IPv6，基础设施开始 IPv6 单栈演进、加大 SRv6 的网络协议创新、很好的支撑了集团应用和云上客户 IPv6 改造和流量提升，尤其是基于 IPv6 的端网融合的可预期网络，入选达摩院 2023 十大科技趋势。
根服务器泡在水里
还能正常工作么？
图：《流浪地球 2》剧照在《流浪地球 2》中的图恒宇故事线中，我们看到大量淹没在水下的根服务器，它们为什么没有短路坏掉，泡在水里还能正常工作么？电影的设定服务剧情的需要，但是泡在海水中的服务器的想法却不是凭空出来，其实是借鉴了现在“液冷技术”的服务器的形态。随着 5G，AI，工业互联网等业务的飞速发展，数据中心服务器性能和功耗同步增加，特别是作为服务器关键部件的 CPU，随着性能提升功耗增加非常显著，数据中心高能耗正成为行业高度重视的问题。传统的风冷散热方式对降低数据中心能耗具有一定的效果，但当高密度大型数据中心不断涌现，液冷技术能为服务器带来更为高效的散热优势。简单来说，服务器可以完全浸没在一种氟化物的冷却液里，热量与冷却液直接进行热交换，之后热量被带到外循环处散热，这种散热方式的效率比传统的风冷高 70% 以上。
图：阿里云浸没式液冷服务器因为冷却液和服务器接触换热方式的不同而分为浸没式、冷板式和喷淋式这几类。阿里云选择了难度最大，效果最好，最具技术挑战的单相浸没液冷技术。补充阅读：https://mp.weixin.qq.com/s/jMUYJ4chxqbgj30d3LPW_Q
量子计算、人工智能…
图：550C 量子计算机模型《流浪地球 2》关键情节推动过程中还有不少值得介绍硬核知识点，例如电影中 550A/550C/550W 量子计算机给我们印象深刻，为流浪地球发动机系统启动，破解无人机系统提供强大算力。另外不少观众看完，对活在数字世界的图丫丫 影响深刻，不少人不禁问出“我们离创造图丫丫还有多远”？
限于篇幅，不再对这些技术问题进行展开解读。为了不让大家失望，借着大热的 ChatGPT，我把一些读者的问题问给了 ChatGPT，下面是她的回复，分享给大家。
流浪地球背后的中国技术力量
图：流量地球渲染图当有记者采访《流浪地球》原著作者刘慈欣。他说“如果放在三十年前拍这么一部电影，首先这电影是拍不成的。因为投资的人就会说这个电影不可信，但是我们现在没有这种感觉，因为中国的发展，中国的现代化进程让科幻变得离我们可以欣赏的地步了。另外中国处于（科技）飞速的发展和变化的时期，让我们对未来充满着一种吸引力。”
从流量地球系列影片我们可以观察到，不少黑科技，装备设计就出自国内科技团队。就拿科幻片重要的视觉效果来说，早在 2020 年，阿里云就是《流浪地球》创作团队的背后的“男人”，为电影中的科幻效果和视觉渲染提供强大算力和技术支持，让对科幻的想象变为震撼的视觉效果。
补充阅读：https://developer.aliyun.com/article/746153
最后，笔者特别想感谢科幻作者刘慈欣和电影艺术创作团队给我们带来的视觉盛宴，脑洞和想象力，也想感谢我国在高精尖技术领域努力奋斗的技术工作者，是他们让未来成为可能，让我们对未来多了一些想象。
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