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追求绿色数据中心

时间:2023-03-21 10:11:55 科技观察

当今的技术发展趋势包括:云计算、移动化、生产力相关应用、大数据、物联网、M2M等。不管是十年前创造的;或者是此时此刻创造出来的,需要有一个地方来存放它。仅美国就有300万个数据中心,预计到2018年,全球数据中心建设年复合增长率将达到21%。所有数据中心都需要一定的物理空间和电力来保持运行。“云计算”也是一样:云计算的功能还是类似于数据中心,就是它的服务器需要占用物理空间,消耗电力。早在2011年,绿色和平的报告就曾公布,云计算的用电量约为6840亿千瓦时。为了让读者对这个耗电规模有一个更直观的感受,云计算在世界各国的耗电量足以在所有耗电项目中排名第六。此外,绿色和平估计,到2020年全球云计算功耗将增长63%。随着企业数据处理需求的增长,该行业将需要更多的电力。负责运行和管理数百万台服务器的世界互联网巨头越来越多地寻找通过使用可再生能源和自然环境空气冷却来抵消其数据中心设施的方法。冷却所有这些内部服务器所需的高能耗。Facebook是积极探索这一新领域的领先公司之一,他们希望通过采用先进的方法来提升其数据中心的能源效率。2011年,即云计算用电量估计达到6840亿千瓦时的同年,Facebook创建了其开放计算项目(OCP)。OCP的目标是找到最有效和最具成本效益的方式来实施巨型计算基础设施。顾名思义,OCP旨在向所有人开放,许多公司都加入了开放计算项目,以共享有关新的节能设计和技术的信息。这意味着,随着数据处理量的预期成倍增加,当涉及到数据中心最重要的两个资源:电源和物理地址选择时,企业用户现在面临着复杂的数据基础设施选择和挑战。无论您的企业规模是像Facebook这样的巨头,还是只是一个12人的小团队,想要将功耗从50兆瓦提高到1.5兆瓦;无论您的业务动机是实现“绿色环保”,还是纯粹受确保业务财务和总拥有成本(TCO)的底线驱动,所有业务用户都应该在电源使用效率(PUE)到来时关注他们到他们的数据中心。可再生资源、数据中心选址和能源效率对任何数据中心都至关重要。可再生能源“绿色”数据中心究竟是什么样子的?哪些可再生能源对数据中心真正有意义?此外,数据中心选址和可再生资源的可用性如何影响企业?进一步获得可再生能源?在所有可再生能源中,水电是最可靠的。可靠性和持续正常运行时间是数据中心生存的关键。水电提供非常高的电力转换效率、持续可用性和对商品价格波动的极大免疫力,这反过来又为企业提供了较低的TCO。大型现代水轮机的发电效率可超过90%。大多数数据中心并非建在水上,尽管许多数据中心架构师对建造传统的水轮机发电很感兴趣。水电通过数据中心的本地电网进入系统,该电网使用河流水坝产生的能量。在评估您企业的“绿色能源”到底有多绿色时,您需要考虑在该地区建造的水坝将如何影响下游经济,下游河流中的鱼将如何通过水坝到达上游,以及通过什么大坝相关维护的方法。其他可再生能源缺乏水力发电的可靠性、容量和稳健性。太阳能发电本质上只能在白天使用,而且还受到天空云层遮光的影响。将太阳能从太阳光线转化为可用电能的效率约为15%-20%。因此,充分利用太阳能所捕获的太阳能量,以及需要用来发电的相关太阳能电池板的生产、安装、维护等安排,这些因素都需要考虑,使用太阳能为数据中心供电的成本往往超过数据中心的实际收益。风力发电也存在类似的问题。风是不可靠的,它的能量捕获效率低下。将风能转化为可用电能时,发电机中的机械最多只能提取可用功率的59%。此外,风能转化的能源无法大规模储存。太阳能和风能虽然看似都是环保、“绿色”电力,但都需要大量储存能量,在没有风、没有阳光的时候补充电力,这无疑大大提高了这项技术的采用率。两种解决方案的成本及其持续维护成本。数据中心选址随着光纤的日益普及,以及低延迟和直接连接到云很快成为行业标准,数据中心开始在更多地方扎根,从爱荷华州到俄勒冈州;从华盛顿州到斯堪的纳维亚北部。建设大型数据中心的最新消息来自谷歌,该公司斥资7.72亿美元在荷兰建设一个运行功率高达120兆瓦的数据中心。Facebook最近也开始计划在爱荷华州阿尔图纳建设一个数据中心,新数据中心基于最新的高性能网络架构。如果具体看用电量,每个美国家庭平均每天的用电量在1到1.5千瓦时之间,也就是说谷歌荷兰数据中心的用电量相当于9万到12万个美国家庭每天的用电量。数量。在传统的数据中心环境中,额外50%的电力消耗用于服务器冷却。对于那些已经开始在寒冷的北方气候建设数据中心站点的公司来说,他们的想法是利用自然环境的外部空气进行冷却,以保持他们的服务器在理想温度下运行。不需要额外运行大量的空调来保持温度,对于位于寒冷地区的数据中心来说,它可以消耗更少的电力,这反过来又对TCO有很大的影响。数据中心建设像北欧地区一样活跃的地方可能只有华盛顿州东部,由于喀斯喀特山脉和落基山脉的水源为哥伦比亚河流域提供水源,这里建设了大量的数据中心。水资源供应丰富。2013年,华盛顿州是美国水力发电的主要生产地,提供了全国29%的水力发电量。因此,该地区完全有能力运行一个完全由水力发电供电的数据中心。能效为了实现超低PUE值,请务必注意,服务器实际上可以在比传统认为的更广泛的运行范围内保持其运行速度。例如,如果允许服务器端通道温度升高,您会发现可以适度降低TCO并显着降低能耗。能源效率是一个细节问题。例如,您可以精确控制企业选择的固定装置,通风口是否允许外部空气进入,或者使用不带皮带的风扇以避免打滑和增加功率损耗。如果我们看一下Facebook的开放计算项目设计,我们会发现OCP机架与传统供应商的机架之间存在很大差异。OCP移除了印有供应商公司徽标的挡板和面板。这最大限度地减少了裸机柜占用的空间,裸机柜看起来可能不太美观,但也很考究,如果您考虑这样一个事实,即服务器现在可以拥有不受限制的气流,立即消除了更传统的机柜中常见的任何不必要的热量积聚垂直机架设计。数据中心足迹如果我们分析2001年以来数据中心能源使用情况的图表,我们会看到一个几乎直线上升的斜坡,到2013年底从每小时300亿千瓦增加到每小时1000亿千瓦。数据爆炸只会继续,并且毫无疑问,这会促使企业IT部门通过采用智能基础设施战略来解决这个问题。鉴于当前的数据中心市场背景,企业应将数据中心功耗、能源效率和数据中心物理位置作为其业务计划的组成部分。解决这一问题的最好办法是培养人们对“绿色”数据中心的意识,积极探索节能减排的新方法,以及如何有效利用可再生资源和区位优势。这些目前看起来像是一种新的思维方式,但利用水电、使用极简的OCP设计以及让服务器通道运行得更热、更潮湿都是未来数据中心的一部分。