美國(guó)的服務(wù)器-數(shù)據(jù)中心如何變得更有效率？

現(xiàn)代計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)中心消耗大量能源。根據(jù)2013 年度能源展望，僅在美國(guó)，計(jì)算機(jī)和相關(guān)設(shè)備的能源消耗占全國(guó)能源消耗的 3% 。更不用說(shuō)保護(hù)計(jì)算機(jī)和服務(wù)器免受過(guò)熱的冷卻系統(tǒng)了。提高能源效率和降低功耗成本的任務(wù)是艱巨的。在保護(hù)自然資源、簡(jiǎn)化特定公司的工作以及總體上的國(guó)民經(jīng)濟(jì)的框架內(nèi)，它對(duì)環(huán)境意義重大。描述計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)中心在正常運(yùn)行條件下使用能源效率的主要指標(biāo)是電源使用效率 (PUE)。Green Grid（一個(gè)專(zhuān)注于 IT 設(shè)備能效的非營(yíng)利性行業(yè)組織）實(shí)際上是這個(gè)比率的制定者。但在過(guò)去兩年中，PUE 已成為衡量數(shù)據(jù)中心能耗有效性的主要指標(biāo)。

PUE是如何計(jì)算的？

電源使用效率是進(jìn)入數(shù)據(jù)中心的總能量與數(shù)據(jù)中心內(nèi) IT 設(shè)備（冷卻、加熱、通風(fēng)、電源轉(zhuǎn)換和分配、照明、公用插頭）使用的能量之間的關(guān)系。此外，總能量不僅可以來(lái)自電力，還可以來(lái)自其他來(lái)源，例如天然氣、燃料、水（用于絕熱冷卻）。IT 設(shè)備的能源消耗被定義為用于管理、存儲(chǔ)、處理和路由中心內(nèi)的數(shù)據(jù)以及操作網(wǎng)絡(luò)和其他設(shè)備（如監(jiān)視器和工作站）的能源量。

因此，典型的 PUE 公式如下：

信用：raritan.com

PUE = 設(shè)施總功率 / IT 設(shè)備使用的能源

該公式必須用于確定特定數(shù)據(jù)中心隨時(shí)間推移的效率，而不是比較不同的數(shù)據(jù)中心。

為了清楚起見(jiàn)，我想介紹一個(gè) PUE 計(jì)算的例子：

假設(shè)數(shù)據(jù)中心的總設(shè)施能源為 12.000 MWh，IT 設(shè)備消耗 9.000 MWh。因此，PUE = 12.000 MWh / 9.000 MWh = 1,333。

當(dāng)然，整個(gè)數(shù)據(jù)中心的耗電量會(huì)高于 IT 設(shè)備的耗電量。因此，該基準(zhǔn)始終高于一。但是要大多少呢？

什么是正常 PUE？

顯然，PUE 比率的范圍可以從 1.0 到無(wú)窮大。理想的 PUE 為 1.0，這意味著 100% 的效率（即所有消耗的能源僅用于 IT 設(shè)備，沒(méi)有配電損失）。但這幾乎是不可能實(shí)現(xiàn)的。

谷歌和微軟等行業(yè)巨頭正在為 1.2 或更高的 PUE 創(chuàng)建數(shù)據(jù)中心。但他們是行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者。根據(jù) Uptime Institute 的研究，美國(guó)數(shù)據(jù)中心的平均 PUE 為 2.5。但是，PUE 為 3.3 或更高的服務(wù)器也很常見(jiàn)。這意味著數(shù)據(jù)中心消耗的所有能源中只有 1/3 被 IT 設(shè)備使用，而其中 2/3 的電力被浪費(fèi)了。

環(huán)境溫度及其對(duì) PUE 的影響

根據(jù)最新研究，數(shù)據(jù)中心消耗約 420 太瓦，相當(dāng)于全球能源需求的 3%。此外，冷卻系統(tǒng)消耗大約 45% 的能量。在這個(gè)框架內(nèi)，數(shù)據(jù)中心服務(wù)器的位置非常重要。氣候越冷，能量越低，運(yùn)行效率越高，PUE 就越好（越低）。

如今，由于創(chuàng)建環(huán)保計(jì)算中心是制造商的優(yōu)先任務(wù)之一，他們正在努力實(shí)施現(xiàn)代技術(shù)和開(kāi)箱即用的解決方案，以使他們的冷卻系統(tǒng)更有效、更節(jié)能。例如，2018 年，微軟將其數(shù)據(jù)中心淹沒(méi)在北海海底，靠近蘇格蘭的奧克尼群島，深度達(dá) 35.5 米。自給自足的水下數(shù)據(jù)中心旨在更加省電，因?yàn)樗鼈兊睦鋮s是免費(fèi)的，并且可以在北海的寒冷水域進(jìn)行鍛煉。但是，您需要了解浸沒(méi)在水中的膠囊只是真實(shí)數(shù)據(jù)中心的一個(gè)微小副本。12米長(zhǎng)的集裝箱由12個(gè)機(jī)架和824臺(tái)服務(wù)器組成，但最重要的是中心采用模塊化架構(gòu)。在海床上，將集裝箱系在一起相對(duì)容易，就像國(guó)際空間站上的空間模塊一樣。

數(shù)據(jù)中心如何變得更有效率？

節(jié)能比許多 IT 公司所有者想象的要簡(jiǎn)單得多。通過(guò)實(shí)施此類(lèi)策略，您可以節(jié)省電費(fèi)并提高服務(wù)器的工作效率。

減輕IT設(shè)備的負(fù)荷。由于功耗更低，在服務(wù)器級(jí)別節(jié)省 1 瓦將轉(zhuǎn)變?yōu)樵跀?shù)據(jù)中心總共節(jié)省近 3 瓦。減少負(fù)載的策略包括購(gòu)買(mǎi)節(jié)能設(shè)備、移除不使用的服務(wù)器以及所謂的服務(wù)器“虛擬化”。

氣流管理。這種策略意味著將冷氣流從空調(diào)單元輸送到最需要的地方，特別是服務(wù)器的前部，并盡可能有效地從服務(wù)器的后部排出熱氣流。

心里溫濕度水平。如前所述，服務(wù)器所在的溫度和小氣候是影響電源使用效率的重要因素。越冷的地方，冷卻所消耗的能量就越少。

改善冷卻系統(tǒng)。盡可能使用“自然冷卻”系統(tǒng)。此外，與局部模塊化冷卻相比，在整個(gè)地方使用空調(diào)對(duì)于防止數(shù)據(jù)中心過(guò)熱的效果要差得多。數(shù)據(jù)中心的位置也很重要。最好根據(jù)模塊的功率密度和預(yù)設(shè)負(fù)載來(lái)分配模塊。

工程師抓住一切機(jī)會(huì)降低數(shù)據(jù)中心的功耗?？紤]到該任務(wù)的相關(guān)性，以數(shù)據(jù)中心有效性框架內(nèi)的能源消耗為重點(diǎn)的不規(guī)則軟件和硬件解決方案將變得更加普遍。其中一些可能起源于多種技術(shù)的融合。

遲早，人工智能系統(tǒng)將能夠管理各種能源，以找到數(shù)據(jù)中心供電的最佳方案。此類(lèi)解決方案將幫助數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商實(shí)施更有效的做法并節(jié)省電費(fèi)。

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