在数据中心设计中，一个重要的趋势就是提高功率密度。鉴于数据中心的空间限制，需要更有效地运行以应对不断上升的电力需求和成本，显然，为每个机架投入更多资源是一个非常实用的解决方案。然而，除了这种方法的固有优势之外，增加的功率密度也给一些数据中心运营商带来了必须解决的问题和挑战。功率密度趋势低功率密度通常等同于低效率。如此宝贵的空间资源仅被极少的IT设备资源所消耗，同时也需要消耗更多的设备维护成本。总部位于圣克拉拉的高密度托管服务提供商Colovore的首席财务官兼联合创始人BenCoughlin表示：“目前，典型数据中心的客户正在部署每个机架约8-12千瓦的机架。虽然一些数据中心需要更高的密度，接近20千瓦以上对于大多数进行大数据分析处理的密集型应用来说仍然很少见。但与此同时，美国仍然有某些沿海地区。典型的数据中心机架是4-5千瓦（这是10年前修订的标准）。”在托管空间中，仅支持低功率密度是非常昂贵的，因为完全租用的机架空间可能由于缺乏足够的电力而无法使用。尽管机架配备了大量设备，但托管的基础设施支撑能力空间不匹配。“客户可以很容易地在他们现有的服务器基础设施上部署每机架8-10千瓦，但由于大多数数据中心的设计和建造只支持4-5千瓦，他们不得不对机架实施半机架设备操作，否则无法很好地实现散热。但客户付了全机架的费用，虽然实际上只是使用了半机架的负载资源。这无疑是一种浪费。”关于功率密度最明显的限制之一是配电基础设施，其中功率密度受公用事业提供的电力水平和数据中心备用设施水平的影响。对于公用事业提供的每一瓦电力，数据中心必须有足够的UPS和柴油发电机在停电时继续运行。当然，电缆、配电单元(PDU)等为专用机架提供电力。Coughlin指出，“大多数数据中心不有很多电力供应他们的设施，因此他们希望从公用事业公司获得更多的电力资源，而在数据中心的核心基础设施（机电基础设施、发电机、配电设备等）成本很多钱。所以，对于数据中心来说，获得更多的电力和成本问题是两个重要的变量。但也许数据中心面临的更紧迫的需求是冷却：设备每消耗一瓦功率，就必须去除一瓦废热，以维持数据中心所需的运行温度。以更高的密度放置设备是您希望避免的最大挑战。”随着数据中心机架级别密度的增加，服务器必然会产生更多的热量，因此需要更多的冷却。“冷却基础设施是非常昂贵，但最大的挑战可能来自尝试改造旧数据中心。”这些旧数据中心中的大多数最初都是用低屋顶建造的，在许多情况下，确实没有简单的方法来增加密度。几乎没有其他方法而不是拆除它，但这对数据中心来说非常困难，尤其是当它仍在接待一些客户时。“不幸的是，对于传统数据中心公司来说，将他们的数据中心改造到更高的密度意味着他们的设施除了等待之外没有太多真正的潜力因为摩尔定律在半导体方面带来的改进可以继续扩展计算能力。但是，这种方式需要购买新的IT设备、更好的工艺技术，以及摩尔定律的不断推进才能达到更高的效率，而这可能需要十年左右的时间。库在这种情况下，Green指出，“托管服务提供商可以简单地‘分散负载’，或者强迫客户跨半个机架使用他们的基础设施。然而，这显然是不可持续的，他们最终会耗尽他们的空间、电力和冷却资源随着客户服务器的更新。“基础架构整合推动更高的功率密度推动更高的密度可以概括为长期基础架构整合：基本上，可以通过数据中心的现有趋势来实现将更多的计算资源打包到更小的体积中，例如使用虚拟化技术、刀片服务器和微型服务器。整合基础架构“对数据中心的运营效率产生了非常积极的影响。”由于IT部署的物理规模较小，IT经理的管理权限更加有限，当服务器数量减少30-50%时，Coughlin说：“整体节能将更有意义。这种方法旨在通过增加机架级别的功率来降低数据中心的整体功率（这有双重好处，因为它还降低了冷却要求）。”“事实上，每台服务器的电力需求都大大增加了，但总的来说，总的电力是可以降低的，因为需要的服务器更少。这就是为什么高密度数据中心变得如此重要，它们是带来所有资源的关键。”基础设施一起。现在的服务器很容易做到每机架单元500瓦到1千瓦！”高密度带来的散热问题当然，高密度也能带来更高的效率，每个机架尽可能多地放置设备来帮助数据中心实现最大可能的成本节约、占地面积和管理挑战。但好事伴随着权衡：在这种情况下，冷却问题。低密度部署通常是空气冷却的，并且在大多数地区，免费的室外空气使用冷却。但随着数据中心功率密度的上升，空气冷却变得令人望而却步且昂贵。与均匀分布的直接冷却源相比，热量产生的解决方案更类似于提供点源：无论热量是在机架、服务器还是在甚至处理器级别。”服务器芯片级别的处理能力似乎在不断增加，但在某些时候，他们将需要内部冷却，立即在服务器附近实施，以防止产生的热量增加过多。“所以仅在某一点使用空气冷却可能仍然不够，还需要利用水资源（或其他液体）来提供更大的制冷量，但这需要牺牲部分基础设施的输送能力，在提升执行上也存在一定的困难，如制冷的严格隔离设备电子元件中的水。部署基于水的冷却解决方案可能会导致某些问题，特别是对于必须改造现有基础设施的旧数据中心。但是对于可以支持不断增加的功率密度的新设施，水冷解决方案可以在需要的地方提供冷却功率，而不是仅仅试图让整个房间足够凉爽以保持服务器空间的整体运行温度。热通道/冷通道等解决方案为冷却空气留出了一定的回旋余地，但它们也有其局限性。***随着数据中心密度的不断增加，浸入式技术可能成为必需。已经有一些公司提供该领域的产品，包括非导电流体，以及将冷却液送入服务器机箱。高密度的回报是针对客户的，无论是主机托管服务的客户还是数据中心运营商，高密度都可以为他们在总体拥有成本（TCO）方面提供显着且丰厚的回报。Coughlin说，“当一家公司可以将其IT基础架构整合到虚拟化刀片服务器时，它可以立即节省20%到30%的运营成本，以及每机架4-5kW的传统部署。这在很大程度上归功于节省机架容纳服务器所需的每月电费，并降低交叉连接和专用机架交换机的成本。“对于托管服务客户和数据中心运营商来说，这意味着进一步扩大现有机架的可用空间，炫耀建设新数据中心的麻烦和费用，其好处不仅仅是直接节省成本。对于那些想要继续维护他们的旧数据中心建筑或走托管路线，随着能源价格上涨和对IT服务的需求增加，他们需要提高效率并节省占地面积和机架空间。因此，数据中心实施高密度电源是一个很大的挑战趋势，但这也是一个挑战：将更多容量装入机架需要建设相关的配电设备、备用基础设施，冷却能力也需要提供相关部署支持以维持管理运营温度。而液体冷却剂方法可能不是现在是一个更普遍的趋势，随着空气冷却方法变得不那么实用和负担得起，它将变得更加普遍高密度环境。然而，无论从风冷过渡到液冷方式需要多长时间，数据中心的功率密度无疑都将随着组织试图充分利用其资源而继续攀升。
