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数据中心电源从宏观到微观的考虑

时间:2023-03-18 12:56:23 科技观察

电源是当今数据中心设施的命脉。因此,企业采用各种方法来部署其数据中心战略,以确保向数据中心设施高效供电,从而为客户实现价值最大化。如今,一些新技术变得越来越普遍,但也将对当前数据中心设施的电力负载提出更高的要求:物联网(IoT):物联网设备现已在数百万计的消费者和商业潜在应用中被发现。据分析师估计,到2020年全球将有约204亿台物联网设备,而当今世界的物联网设备约为84亿台。短时间内,数据中心将增加大量物联网设备,这意味着数据中心电力系统的压力将大幅增加。5G:这是一项备受期待的新兴技术,将对数据中心的算力产生更大的影响。5G市场预计将以70%的复合年增长率(CAGR)增长,2025年的支出将达到280亿美元。现在几乎每个人都有手机,手机本身就是数据密集型设备。一旦5G技术成为主流,由于增强的在线互联网体验、更高容量的数据中心和更低的延迟,数据中心的电力需求将激增。虚拟现实(VR):2015年虚拟现实(VR)市场规模为13.7亿美元,预计到2022年将达到33.9亿美元,复合增长率为57.8%。由于头戴式显示器(HMD)的日益普及,VR设备的数据流量将稳步增长。这必将对数据中心的供电系统带来更高的要求。增强现实(AR):2016年夏天,PokemonGo游戏热潮让人们意识到数据中心基础设施对增强现实(AR)的需求。根据相关机构对增强现实(AR)市场的预测,增强现实(AR)市场将从2016年的23.9亿美元增长到2023年的61.39亿美元,复合增长率为55.71%。很明显,数据中心行业对电源系统的需求将达到历史最高水平,那么企业能否在其数据中心设施中尽可能高效地实现这一目标?数据中心选址从宏观上看,对于任何一个数据中心来说,首先要考虑的是它的选址。美国幅员辽阔,东西海岸相距3,000英里,其境内的气候和天气模式各不相同。因此,并非所有地区都提供所有可再生能源。以下是一些最常用的可再生能源:水电——这是一种高度可靠的能源,通常由大片水域提供,水力涡轮机从水流中收集能量来发电。这种能源不产生碳排放并且污染最小。因此,水电是最节能的可再生能源之一。由于发电需要大量的水,这种电源对于数据中心来说不是一个非常可行的选择。太阳能-这种能源来自太阳。但是,如果太阳的光照条件不均匀,它就不能作为一个独立的能源使用。太阳能发电系统的使用寿命通常为15至30年,但需要大量安装空间并使用大量多晶硅。风力发电——不产生碳排放,但其能源输出以风力发电为主,有一定地域限制,占用大量土地。地热能——这种能源将来自地球的热量转化为电能。它是一种对环境影响最小的高效发电方式。但是地热的热量并不多,对于数据中心来说并不是一个好的选择。如果运营商缩小了为数据中心供电的特定可再生能源的选择范围,下一步就是根据能源的位置确定在何处建造数据中心。能源不是唯一的决定因素,运营商了解所需区域的电力成本也至关重要。美国各地的电费差异很大,人口最多的地区通常用电最便宜,而人口较少的地区往往更便宜。灾难恢复灾难恢复与数据中心选址密切相关,从电气角度来看,必须在主数据中心设施和备用数据中心设施中考虑灾难恢复。传统的容灾方式是一地两地建一个数据中心,在发生灾难时复制关键数据。企业并不认为这一定是最好的方式。做到这一点的最佳方法是拥有多个“热”站点并重新安排每个数据中心的可靠性和冗余,而不是在UptimeInstitute认证的最先进的可靠性和冗余Tier4数据中心上花费更多。理想情况下,企业应拥有两个同步的数据中心设施来完成完全相同的工作,这是一种很好的方法,但不符合成本效益。在基础设施异步运行的多个位置运行数据中心设施(意味着每个设施都有自己的任务要独立完成)可以节省电力和运营成本。企业建立多个设施来开展不同的业务。这被称为业务连续性(BC)策略,就像将鸡蛋存放在多个篮子中,而不是将它们全部放在一个篮子中。这节省了资金,因为企业所有站点的电力和冷却基础设施不必满负荷运行,这节省了资金,因为两个数据中心设施同时出现问题的可能性相对较小。以下是一些业务连续性策略,从高到低的功耗排序:“Hot-Hot”同步业务连续性:这是最可靠的业务连续性模式,两个数据中心设施之间的距离不超过30英里。在这个模型中,两个设施的任务是在完全相同的时间完成相同的计算任务。如果一个数据中心出现重大问题,另一个数据中心可以完全接管计算任务。就电力成本而言,它也是最昂贵的选择,因为企业的两个数据中心始终以最大负载运行。“Hot-Hot”异步业务连续性(多个区域):在此模型中,两个设施都可运行,但它们执行不同的功能。这种方法在发生自然灾害时不会影响这两个设施。在这里,数据中心运营商需要考虑其设施所在地区的不同电价。虽然此模型需要两个运行的数据中心,但功率要求不如“热-热”同步模型大,因为工作负载是分开分配的。“Hot-Hot”异步业务连续性(单一区域):这种模式也可以执行单独的功能。由于两个设施位于同一区域,自然灾害可能会影响两个设施。从电力角度来看,数据中心运营商只需考虑单个地区的电力成本(各地可能不同)。由于其分离功能方法,该模式比“热-热”同步模式消耗更少的能量。“热-冷”业务连续性:在此模型中,如果其中一台设备发生故障,业务可以故障转移到其他设施。当然,在电费方面,更具成本效益的选择。尽管投资在硬件上,但此模型在电力和冷却方面的花费较少。云混合支持的“热托管”:在这种模式下,在发生灾难时,托管(数据中心功能可以响应云环境的灾难事件。这里需要注意的一个重点是托管数据中心服务用于备份云服务器的物理位置数据中心的散热方式下面来了解一下数据中心功耗的微观思维数据中心的散热设备对于防止设备过热起着重要的作用数据中心的降温主要由气流技术和空调系统来处理,其基本思想是保证冷热空气在适当的通道之间自由流动而不“混合”,使运行设备周围的空气保持在最佳温度。主动增压室通过将热空气引导至增压室而不通过来自服务器机房的冷空气、使用烟囱柜或其他控制方法来帮助安全地控制过程。盲板和穿孔砖对于确保数据中心冷却效率和气流遏制策略也很重要。但即使一切就绪,冷却数据中心的成本也是一笔巨大的损失。气流并不是数据中心冷却的唯一方式。高性能计算(HPC)系统的数据中心可能拥有更好的冷却技术。一些先进的冷却系统采用后门热交换器,在热空气离开机柜之前中和热量,这意味着避免将热量直接输送到冷水并返回空气。这消除了使用传统冷却系统来冷却高性能计算(HPC)环境的需要。这些类型的系统不断监测空气变量并实时进行调整,以提高数据中心的效率。用数据中心软件监控电费是一种有形的用电成本衡量方式,但也有一些技术可以实时监控用电量。数据中心基础设施管理(DCIM)解决方案可以让运营商了解日常设施运营中未反映的内容。工作人员可以使用管理软件来跟踪电力使用情况,因为可以监控温度和湿度以确保不会发生过冷。数据中心运营商了解机架的热点,以便他们管理冷却设备、热通道、冷通道、盲板、水冷等,这些数据将被DCIM技术捕获,这一点至关重要。在其他方面,有技术可以让数据中心关闭一些照明或其他不用的设备,这样会节省更多的电费。