什么是數(shù)據(jù)中心冷卻？數(shù)據(jù)中心冷卻的優(yōu)缺點

每一項數(shù)字服務(wù)的支柱是一個龐大的服務(wù)器和計算資源網(wǎng)絡(luò)，它們提供業(yè)務(wù)運營所需的性能和可用性，并有望不斷改善客戶和最終用戶的體驗。這些資源負(fù)責(zé)……

執(zhí)行搜索查詢 傳輸數(shù)據(jù) 提供計算服務(wù)

......在任何特定時刻為全球數(shù)百萬用戶服務(wù)。

現(xiàn)在把所有這些服務(wù)器考慮一下它們產(chǎn)生的功率和熱量。任何在筆記本電腦、臺式機或游戲平臺上玩游戲的人都知道設(shè)備的發(fā)熱程度。在商業(yè)世界的鼎盛時期，服務(wù)器機房里堆滿了過道和計算機過道，這個問題很嚴(yán)重。

保持服務(wù)器涼爽很重要，尤其是對企業(yè)規(guī)模的企業(yè)而言——但它也對地球產(chǎn)生了重大的負(fù)面影響。因此，在本文中，讓我們來看看數(shù)據(jù)中心冷卻以及公司如何利用簡單的實踐和現(xiàn)代技術(shù)使數(shù)據(jù)中心冷卻成為一種更可持續(xù)的實踐。

什么是數(shù)據(jù)中心冷卻？

數(shù)據(jù)中心冷卻正如其名：控制數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的溫度以減少熱量。未能管理數(shù)據(jù)中心內(nèi)的熱量和氣流可能會對企業(yè)造成災(zāi)難性影響。不僅能源效率嚴(yán)重下降——大量資源用于降低溫度——而且服務(wù)器過熱的風(fēng)險也在迅速上升。

現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心的冷卻系統(tǒng)調(diào)節(jié)多個參數(shù)來引導(dǎo)熱量和冷卻的流動，以實現(xiàn)大效率。這些參數(shù)包括但不限于：

溫度 冷卻性能 能源消耗 冷卻液流動特性

所有數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)組件都是相互連接的，并影響冷卻系統(tǒng)的整體效率。無論您如何設(shè)置數(shù)據(jù)中心或服務(wù)器機房，冷卻都是必要的，以使數(shù)據(jù)中心能夠正常工作并可用于運行您的業(yè)務(wù)。

數(shù)據(jù)中心冷卻是否必要？

是的——但可能比我們長期以來認(rèn)為的要小。一般的經(jīng)驗法則是確保整個房間的環(huán)境溫度穩(wěn)定在 18 攝氏度。但這太低了，正如Sentry Software解釋的那樣：

事實證明，計算機系統(tǒng)可以在明顯更高的環(huán)境溫度下正常運行……這是降低數(shù)據(jù)中心能耗并提高其 PUE [電源利用效率] 的最快、最便宜的方法

經(jīng)常被引用的例子是谷歌，它成功地將數(shù)據(jù)中心的溫度提高到 26.7°C（80°華氏度）。稍后我們將詳細(xì)討論著名的 Google 案例研究。數(shù)據(jù)中心經(jīng)理應(yīng)該了解未能在服務(wù)器機房中實施有效的冷卻技術(shù)如何迅速導(dǎo)致過熱。冷卻配置不當(dāng)可能會為您的中心提供錯誤類型的服務(wù)器冷卻（例如，自下而上的瓷磚冷卻技術(shù)與后置配置的現(xiàn)代服務(wù)器一起使用）。這又會導(dǎo)致嚴(yán)重的過熱，這是任何企業(yè)都不應(yīng)愿意接受的風(fēng)險。

數(shù)據(jù)中心冷卻的好處

數(shù)據(jù)中心冷卻的商業(yè)利益非常明顯。

確保服務(wù)器正常運行時間

適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)中心冷卻技術(shù)可以讓服務(wù)器保持在線更長時間。在需要超過 99.99% 正常運行時間的專業(yè)環(huán)境中，過熱可能是災(zāi)難性的，因此服務(wù)器級別的任何故障都會對您的業(yè)務(wù)和客戶產(chǎn)生連鎖反應(yīng)。

數(shù)據(jù)中心效率更高

數(shù)據(jù)不會在較冷的服務(wù)器機房中傳輸?shù)酶?，但它的傳輸速度比在崩潰的服?wù)器上傳輸要快得多！由于數(shù)據(jù)中心可以快速形成熱點（無論數(shù)據(jù)中心經(jīng)理打算設(shè)置冷通道還是打開熱通道），因此創(chuàng)建新的冷卻解決方案需要高效且易于即時完成。這意味著只使用易于適應(yīng)的液體冷卻技術(shù)或可以輕松改變冷空氣使用方式的空氣冷卻系統(tǒng)。總體而言，這可以在擴展數(shù)據(jù)中心時提高效率。

更長的技術(shù)壽命

在達(dá)到預(yù)期壽命結(jié)束 (EOL) 之前不斷過熱的計算機會出現(xiàn)故障。出于這個原因，數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)的費用很快就開始收回成本。引入數(shù)據(jù)中心冷卻技術(shù)可以讓硬件的使用壽命更長，并讓企業(yè)在更換基礎(chǔ)設(shè)施上花費更少。公司應(yīng)該轉(zhuǎn)向更環(huán)保的 IT 解決方案，而不是積極制造工業(yè)廢物。

數(shù)據(jù)中心冷卻的缺點

盡管數(shù)據(jù)中心冷卻對業(yè)務(wù)成功至關(guān)重要，但它對底線和地球都有重大影響。

成本可能令人望而卻步

數(shù)據(jù)中心冷卻成本高昂：僅運行服務(wù)器和數(shù)據(jù)中心就需要大量能源。您將花費額外的精力來減少這些系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量。對于小型操作，最先進(jìn)的冷卻系統(tǒng)根本不可能。專為數(shù)據(jù)中心溫度控制而設(shè)計的昂貴的 HVAC 系統(tǒng)和復(fù)雜的水冷系統(tǒng)的成本可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過 SMB 的承受能力。但這并不意味著 SMB 數(shù)據(jù)中心必須失敗?？梢允褂妹ぐ宓群唵蔚慕鉀Q方案來促進(jìn)冷空氣在整個服務(wù)器機房內(nèi)輕松流動。同樣，有組織的電纜（即不是 IT 技術(shù)人員的電纜噩夢）也可以提供更好的氣流。

對地球的嚴(yán)重影響

數(shù)據(jù)中心使用的所有電力中有多達(dá) 50% 用于冷卻技術(shù)。大型企業(yè)都在朝著減少碳足跡的方向努力，這意味著冷卻技術(shù)要么必須改變，要么需要改變。

根據(jù)全球電子可持續(xù)發(fā)展倡議 (GESI) 在其Smarter 2030 報告中，當(dāng)今的數(shù)字世界包括：

340億臺設(shè)備 超過 40 億用戶

憑借與這數(shù)十億人相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施和數(shù)據(jù)中心，我們的數(shù)字世界占全球溫室氣體 (GHG) 排放量的 2.3%。數(shù)據(jù)中心本身占全球電力消耗的 1% 和二氧化碳排放量的 0.5%?？茖W(xué)認(rèn)識到，顯著減少溫室氣體排放是減緩和扭轉(zhuǎn)氣候變化影響的一項任務(wù)。

作為一個全球性的集體，科技公司必須共同努力減少能源消耗。這就是為什么我們看到越來越多的同類公司宣布他們減少溫室氣體排放的計劃——其中許多公司正在以一種新的方式轉(zhuǎn)向數(shù)據(jù)中心冷卻。

如何冷卻數(shù)據(jù)中心

盡管建立一個完整的數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)似乎是一項艱巨的任務(wù)，但這是一個必要的步驟。所有服務(wù)器機房都必須配備技術(shù)要求的足夠數(shù)量的冷卻系統(tǒng)。

在我們生活的高性能世界中，未能安裝必要的水循環(huán)可能會導(dǎo)致嚴(yán)重問題；整個數(shù)據(jù)中心缺乏持續(xù)冷卻的空氣會導(dǎo)致故障——所以從一開始就安裝好所有東西！

許多專業(yè)組織與數(shù)據(jù)中心合作，以正確識別必要的冷卻解決方案、安裝技術(shù)并管理數(shù)據(jù)中心的設(shè)備從安裝到 EOL。對于沒有在數(shù)據(jù)中心配置冷卻系統(tǒng)經(jīng)驗的 IT 團隊來說，在當(dāng)?shù)貙ふ乙粋€是最佳決策。

冷卻的工作原理：散熱

為了保持計算基礎(chǔ)設(shè)施的最佳性能，數(shù)據(jù)中心必須保持最佳的機房和服務(wù)器硬件溫度。冷卻系統(tǒng)主要從數(shù)據(jù)中心設(shè)備及其周圍環(huán)境中吸收熱量。冷空氣或液體代替熱量以降低硬件溫度。

數(shù)據(jù)中心冷卻技術(shù)

數(shù)據(jù)中心冷卻是一種平衡行為，需要負(fù)責(zé)它的 IT 技術(shù)人員考慮許多因素。其中，控制機房空氣的一些最常見的方法是：

液體冷卻使用水來冷卻服務(wù)器。使用計算機房空氣處理器 (CRAH) 是一種將液體冷卻和空氣冷卻相結(jié)合的流行方式，但微軟的“沸水冷卻”等新興技術(shù)被用于冷卻數(shù)據(jù)中心服務(wù)器和推動蒸發(fā)冷卻技術(shù)。 空氣冷卻使用各種計算機房空調(diào) (CRAC) 技術(shù)為熱空氣離開 IT 空間創(chuàng)造東通道。 高架地板平臺在高架平臺下方創(chuàng)建了一個冷卻空間，CRAH 或 CRAC 可以通過冷凍水冷卻器和其他技術(shù)在服務(wù)器下方創(chuàng)建冷通道來傳遞熱量。 溫度和濕度控制，例如控制冷卻基礎(chǔ)設(shè)施的 HVAC，以及其他技術(shù)提供空調(diào)功能。 通過冷熱通道遏制的控制允許熱通道通過服務(wù)器機房進(jìn)入冷通道。數(shù)據(jù)中心內(nèi)的冷熱通道支持適當(dāng)?shù)臍饬?、活動地板的使用以及液體冷卻或 HVAC 冷卻解決方案等其他冷卻技術(shù)。

盡管對商業(yè)來說是必要的，但這些技術(shù)需要大量的能源消耗。

使用人工智能和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

在過去十年中，冷卻系統(tǒng)技術(shù)的顯著改進(jìn)使組織能夠提高效率，但最近改進(jìn)的步伐有所放緩。然而，您現(xiàn)在可以實施人工智能(AI) 來有效管理其數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的冷卻操作，而不是定期重新投資于新的冷卻技術(shù)以追求收益遞減。

傳統(tǒng)的工程方法難以跟上快速的業(yè)務(wù)需求。十年前在溫度控制和能源消耗方面對你有用的東西在今天可能還不夠——人工智能可以幫助準(zhǔn)確地模擬這些復(fù)雜的相互依賴關(guān)系。

人工智能如何改善冷卻

谷歌為應(yīng)對這一挑戰(zhàn)而實施的人工智能涉及使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，這是一種展示認(rèn)知行為以識別復(fù)雜輸入和輸出參數(shù)之間模式的方法。例如，環(huán)境空氣溫度的微小變化可能需要服務(wù)器通道之間冷氣流的顯著變化，但該過程可能無法滿足某些組件之間的安全和效率限制。這種關(guān)系可能在很大程度上是未知的、不可預(yù)測的，并且對于任何手動或人工監(jiān)督的控制系統(tǒng)來說都是非線性的，以便有效地識別和抵消。

今天的組織可以為數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)中心配備物聯(lián)網(wǎng)傳感器，提供有關(guān)各種組件、服務(wù)器工作負(fù)載、功耗和環(huán)境條件的實時信息。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)從這些傳感器獲取瞬時、平均、總計或元變量值，以與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)一起處理。Google 在 2010 年代率先采用了這種方法，如今，越來越多的組織正在采用 AI 來支持必要的 IT 運營。

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