在节能减排的背景下，如何建设绿色节能的数据中心，降低能耗，是工程师们苦恼的问题，并控制成本。的确，随着数据量的爆发式增长，数据中心的节能减排问题已经引起了各大公司的足够重视。为了降低数据中心的能耗，工程师们想尽了办法，比如在冰川上建造数据中心。或者在海底，把服务器放在矿物油里散热，用热水散热等等。首先，我们来看看数据中心的各种“奇葩”散热方式。1）在南北两极建设数据中心，利用自然环境进行散热。自2011年起，Facebook宣布在瑞典北部的吕勒奥（Lulea）建立数据中心，以有效利用当地的可再生能源，确保绿色环境。此外，美国国家科学基金会还计划在南极运营一个数据中心。但考虑到生活条件、气候、环境、电力、输电线路等因素的影响，在南北极建立数据中心的难度会很大。2）在海底建立数据中心由于水比空气具有更高的冷却效率，许多科学家正在努力研究如何利用水资源来冷却数据中心。据了解，美国微软公司正在水下数据中心进行试验，探索利用海水解决数据中心制冷和供电两大难题，降低运营成本。据报道，自去年以来，微软一直在美国西部加利福尼亚州的海域测试水下数据中心的原型机。原型机设置在直径约2.4米的钢制圆柱形密闭舱内。它位于海面以下约9米处。研究人员在位于美国西北部华盛顿州的微软总部办公室对其进行了操作。水下数据中心原型配备了100多个传感器，可以感知压力、湿度和其他条件，帮助研究人员更好地了解其在水下环境中的运行情况。由于原型机运行良好，研究人员不仅延长了测试时间，还用它来运行微软云计算服务的商业数据处理项目。据了解，历时三个多月的试验取得了超出预期的成功。3）数据中心采用油冷散热油冷实际上是由水冷演变而来。由于矿物油是非极性物质，不会影响电子集成电路，也不会损坏服务器内部硬件。因此，如果将服务器浸泡在特殊的油中，可以很好地提高散热效率。很久以前，英特尔与一家名为GreenRevolutionCooling的公司合作，设计了一种使用矿物油的散热方案，并进行了为期一年的测试。最后的结果令人瞠目结舌。系统PUE低至1.02。-1.03，非常非常接近极限值1。4）利用海水/湖水/废水进行散热在众多的散热方案中，利用海水/湖水/废水进行散热是最可靠、最成功的方案。例如，阿里巴巴的千岛湖数据中心使用湖水自然冷却，使其年均PUE低于1.3，峰值时可达1.17。谷歌充分利用海水进行散热，在芬兰哈米纳建设了这样一个数据中心。谷歌还与佐治亚州道格拉斯市污水管理局合作，通过使用生活废水消除当地数据中心的大部分热量。5）用热水散热，这是散热的相反方式，看起来很奇怪，但这样的数据中心确实存在。例如，eBay在美国菲尼克斯的数据中心就位于沙漠中。该数据中心的平均室外温度约为46摄氏度。为了解决散热问题，工程师们反其道而行之，采用“非主流”的热水散热技术实现散热。具体解决方案是向数据中心外的塔式水箱注入温度约30.5摄氏度的“热水”，防止数据中心内的服务器过热，最终达到“降温”的效果。至于热水来源和散热效果，官方没有回应。笔者认为，这几种散热方式确实可以大大降低数据中心的能耗，但并不是所有的都适用。其中，绝大多数数据中心的建设还没有采用这些“奇葩”的散热方式。分析原因主要有以下几个方面：一是建设投入成本过高。解决数据中心能耗的关键是降低运营成本。如果初期建设投资成本太高，我相信没有公司会投资这样的项目，比如上面提到的海底数据中心和油冷数据中心，即使技术足够。要想成熟，前期必须投入巨额资金，没有巨额资金很难支持这样的项目。二是技术不够成熟。以上各种数据中心散热方式很多都处于验证阶段，技术还不成熟，实现起来会比较困难。比如在南北极建设数据中心，看起来很美好，但面对南北极复杂的地理气候环境，如何解决供电、线路布局等一系列问题？更不用说它们建成后每年花费在它们身上的维护和运营成本。或者说，上述奇葩的散热方式或许会成为未来数据中心的主流散热方式，但至少在今天，传统的风冷和水冷散热方式仍然不可替代。当然，除了通过更好的散热方式解决数据中心的能耗问题外，笔者认为以下几种方式也可以有效控制能源，提高数据中心的效率。1）集中存储高利用率数据服务器，全闪存替代机械硬盘。对于一些数据读取频繁的数据中心，可以采用集中存储进行管理。这样做的好处是可以根据不同的数据中心规划不同的散热方案。例如，高负载数据中心都采用发热量较低的全闪存存储，以减少硬件发热量。同时采用更高效的散热方式，保障中心数据稳定运行。对于那些低负荷的数据中心，可以单独规划制冷系统，这样可以针对不同的数据中心设计不同的制冷方案，让制冷设备更好的为数据中心服务。2）加强数据中心监控，提高数据中心利用效率。使用专业的监控软件，实时监控数据中心每台服务器的工作状态，发现低效服务，让消耗不必要电量的Ghost服务器无处遁形。3）精心规划的机房布线也能有效解决数据中心的散热问题。空气移动的空间越大，用于去除热空气和循环冷空气所消耗的能量就越少。采用综合布线不仅可以大大减少线缆的数量，从而缓解通道拥堵和气流受阻。大型数据中心热管理的布线应遵循以下黄金法则：首先，使用综合布线系统限制气流阻塞；二是合理设计和管理架空地板下的电缆。三是冷通道地板下敷设高压电缆；第四，低压通信电缆敷设在机柜下或热通道地板下；五是减少吊顶数量，或将吊顶置于有源箱体上方。以上是笔者对绿色数据中心建设的一些看法。大家也可以分享自己的看法，一起讨论。
