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美国数据中心节能现状与技术(一)

作者:匿名出处:论坛2016-02-03 20:27

  笔者有幸参与了美国爱荷华州某个电力公司的数据中心试点项目,项目的内容是给多个不同大小的数据中心做节能减排,从前期沟通,到中期实地节能评估,数据测量,交付报告,到后期指导安装,验证节能量。项目目标是针对数据中心,两年节约4百万千瓦时电力。作为首席工程师,愿意分享一些经验来给国内外的朋友们。

  开篇的三个问题

  问题一:什么是数据中心?

  简单来讲,数据中心就是一个容纳服务器的屋子,俗称机房。如果一个屋子里面有数万个服务器,那么它就是一个大型数据中心;如果只有几千个服务器,那么它可能是一个中型数据中心。当然,广义上讲,移动通信基站,数据交换中心等都可以称作数据中心。

  问题二:为什么数据中心那么火?

  我想举几个生活中的例子来阐述这个问题。

  1、大家可能已经感觉到谷歌和百度已经深深渗入到我们的生活,搜索引擎给我们带来了知识系统的革命和生活方式的转变。我们并不用下载谷歌或百度搜索软件,而是直接在网页上操作。本质上讲,搜索引擎就是云计算的起源,我们每做一次搜索,云端(美国某个州的某个大型数据中心)就在做着高速计算来反馈你想得到答案。我们能离开搜索吗?

  2、大家可能已经沉迷于琅琊榜或者纸牌屋的剧情无法自拔,但其实每当我们打开YouTube或者优酷访问视频和音乐打发周五晚上的美好时光时,我们就是在访问某个大型的数据中心。那里存有所有的琅琊榜和甄嬛传。云计算的发展让我们不用下载电影,转而直接在线访问,这需要的便是后台数据中心的支持。我们能离开视频网站吗?

  3、大家有没有发现,现在游戏都已经不用下载了,取而代之的是各种异常火爆的网页游戏。任何的在线游戏都是基于后台的数据中心的计算和存储服务的。通过把服务移到云端,我们释放了个人电脑的空间,也简化的个人终端的要求。我们能离开游戏吗?

  4、中国的双十一,美国的黑色星期五,在大家疯狂买买买的同时,要知道,无数的服务器在支撑着阿里巴巴和亚马逊等电商的营销体系。数以万计的服务器时时刻刻在帮我们做着筛选,推荐,结算等等,而这些服务器就是位于某个大型的数据中心里面。我们能离开网购吗?

  5、当今医院的信息化发展的非常迅速,病人的资料都被完整的保存在数据库之中,通过记录之前的患者疾病信息,医生可以对新发生的病因作出更好的诊断。金融系统的信息化水平更是前所未有的高,所有的账户信息,交易信息等等都被存在数据库中,以低于毫秒的速度进行提取和计算。而这一切,都发生在医院或者银行的数据中心中。我们能离开医院和银行吗?

  总结来讲,个人认为,如果把算法比作互联网的灵魂,应用比作互联网的血液,那么数据中心便是互联网的躯壳,它是互联网的基础设施。互联网有多火,数据中心就有多火。在这个"大数据""云计算"成为互联网精英们茶余饭后的谈资的年代,要知道,是数据中心支撑了这一切。

  问题三:数据中心和节能有啥关系?

  想想我们在运行大型软件的时候滚烫的笔记本电脑就能明白。一方面,服务器本身会耗大量的电,另一方面,额外的制冷设备要帮助散去服务器运转产生的热量。这两方面叠加起来,直接导致一个大型数据中心的耗电量可以与一个小型城市的全部工业耗电相当。高额的需求侧,高额的耗电量,高度的安全性需求以及有限的空间给数据中心的发展赋予了大量的机遇与挑战。这也是为什么小编对此热血沸腾的一个原因。

  想象中数据中心是这个样子:

想象中数据中心

  现实中的数据中心是这个样子:理想很丰满,现实很骨感。

现实中的数据中心

  想象中数据中心的节能手段:

  Facebook数据中心的99%免费蒸发式冷却系统。PUE低于1.01

  谷歌芬兰数据中心海水冷却系统

  谷歌数据中心光伏风能可再生能源供电系统

  有自行冷却功能的机架,分布式冷却

  现实中的数据中心节能手段:

  (1)调高机房温度

  (2)加宽机房要求的的湿度范围

  (3)安装带有免费冷却功能的机房空调

  (4)非间断电源节能模式软件升级

  (5)空气侧自然冷却器

  (6)冷热通道的隔绝

  (7)变频风扇或者EC电机

  (8)冷水机组运行工况优化

  (9)水泵变频器改造

  (10)数据中心余热回收

  PUE 作为数据中心能耗衡量指标,是一个非常重要的概念。PUE等于数据中心总电耗除以数据中心IT电耗。如果PUE为2,这代表如果数据中心有1W的服务器,我们需要额外1W的制冷,照明及其他相关设备去支持那1W的服务器。世界最低PUE为1.08,是Facebook的数据中心。那意味着他们只用0.08W的额外电耗就可以支持1W的服务器。美国环保署公布的美国平均数据中心PUE是1.8到2.0.中国数据中心的平均PUE可能会稍高一些。小编列出了八个不同大小数据中心的当前PUE和改造后预计PUE供大家参考。如下图所示,美国这八个真实数据中心的平均PUE确实在2.1,和美国环保署的数据接近。通过节能改造,PUE可以降低到1.43.其实这就是数据中心的现实,小编认同推广超低能耗数据中心(PUE低于1.2,微软,谷歌,亚马逊数据中心)的价值,但是小编并不认为这适用于中国的绝大多数数据中心。如果把PUE做到低于1.2,需要大量的钱,二这些钱是大多数企业都很难承担的。一个更为有有效的方式可能是使用一些低价,立竿见影的手段帮助数据中心业主把PUE降低到1.5左右。如果之前PUE是2的话,这意味着25%的电费降低,对业主会产生足够的吸引力。

美国数据中心分析

  今天先写到这里,具体的节能技术之后会在详细讲。希望能和致力于中国节能减排的同伴们一起奋斗,一起努力。

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关键词:数据中心, 节能减排 ,新闻

责任编辑:杨爽

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