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降伏数据中心这只电老虎

发布时间:2020-01-14 12:47:15 阅读: 来源:树脂胶粉厂家

这个夏天,大数据很热,数据中心更热,但高耗能与数据中心如影相随。谷歌和脸谱各自提供了绿色节能数据中心的范本。再加上硬件存储设备的升级和能耗管理软件公司的出现,有望联手擒下数据中心这只电老虎。??陶娟/文

大数据当道,数据中心先行一步成为投资热点。2013年,腾讯与天津经济技术开发区达成数据中心的新一轮扩建协议,预计服务器总容量将达到20万台,项目整体投资35亿元。此外,百度、阿里巴巴均已着手大规模自建,从基础设施入手巩固自己的地位。而为大部分IT企业提供数据托管服务的三大运营商,也在此领域展开激烈拼抢。截至2012年3月的统计显示,全国已规划了约30个10万台服务器以上规模的大型数据中心建设项目,项目总投资达2700亿元,建成后可容纳服务器数量超过1000万台。

数据中心应时代而生,但大兴土木之际,能源消耗却成为拦路虎。显然,这与环保潮流并不融洽。谷歌、Facebook所打造的环境友好型数据中心回应了新型数据中心的节能诉求。而硬件存储设备的升级和能耗管理软件公司的出现,有望联手擒下数据中心这只电老虎。

昂贵的电老虎

当数万台服务器设置在同一空间内,不仅设备本身需要耗电,如何为这些发热的设备降温更是一门大学问。PUE(数据中心设施所消耗的总功率/IT设备所消耗的功率)是用来衡量数据中心能效的主要指标,目前,欧美数据中心平均PUE值为1.8,而国内业界平均PUE值为2.5,即IT设备每用1度电,需要额外耗费1.5度电为其降温。在“2012中美清洁能源论坛”上,国家能源局前局长张国宝表示,当前流行的“云计算”非常耗能。据其披露,中国联通(600050,股吧)数据中心每年耗电99亿千瓦时,以中国目前标准煤的效能看,每年需要消耗92万吨标准煤才能为其提供足够的电力。另一大运营商中国电信不遑多让,它的数据中心年耗电112亿千瓦时,年需消耗102.95万吨标准煤。

张国宝将云计算与高耗能划上等号的观点引起了广泛争议,但数据中心高耗能却是不争事实。从全球范围来看,信息产业耗电量大约占全球耗电总量的8%,而数据中心则是其中名副其实的电老虎。《冰冷现金、凉爽气候:给生态企业家的科学建议》一书的作者、斯坦福研究员乔纳森·库米(Jonathan Koomey),在其研究报告中推测,2010年全世界的数据中心大约用电1988亿千瓦时。而据绿色和平组织的一份报告观测,到2020年,全球主要IT营运商的数据处理和电信网络将消耗掉19630亿千瓦时的电力资源,超过目前德国、法国、加拿大和巴西四国的能耗总和。由高能耗所引发的高昂运营维护成本更是在所难免。麦肯锡的研究表明,2007年全球数据中心的能源费用就高达86亿美元,而到了2010年这一数字就已轻松过百亿美元。

这只电老虎不仅是IT企业的心头难,更引起了政界关注。2007年,美国环境保护局(Environmental Protection Agency,EPA)在研究了全美数据中心能耗问题后,向美国国会提交了相关报告,并推荐了各种节能细则。在中国,工信部也已联合多部委出台了《关于数据中心建设布局的指导意见》、《数据中心绿色分级评估操作办法和技术方法》等,鼓励优先建设大中型绿色数据中心,对于PUE在1.5以下的新建数据中心将给予电力、用地、人才、网络、配套设施等多方面的保障。

打造更低的PUE

政府出台政策指引的同时,绿色节能的数据中心也成为公司宣传自家环保形象的金字招牌。在应用了一系列最新节能技术后,腾讯的天津数据中心每年可比传统数据中心节约电力消耗近2亿千瓦时。而在2013年4月由工信部主导的“绿色节能数据中心”评测中,百度、腾讯、中国电信和阿里巴巴获评4A级,中国移动和中国联通获评3A级,其中百度的MI云计算中心更是降到了平均PUE1.36的最佳水平。

不过,国外的科技大鳄在节能方面俨然还是走在了前面。数据中心的选址和设计至关重要,天气、地理、可再生能源都需划入考虑范畴。联邦快递将数据中心迁至寒冷干燥的落基山脉,雅虎著名的“鸡舍”数据中心则利用完全免费的空气自然对流进行降温。在靠近北极圈的冰岛,冬季平均气温-1-2℃,夏季不过7-10℃,且拥有丰富的地热和风电资源。浏览器公司Opera、为Facebook托管数据的Verne Global均在此建立数据中心,与建在欧洲和纽约的传统数据中心相比,它们能节省超过50%的成本。一度破产的冰岛也视其为天赐良机,专门开辟了工业园区招商引资,未来五到十年间,数据中心甚至可能成为这个迷你国家的支柱产业。

每天面对30亿次搜索,每秒回答3.4万个问题的谷歌,同时还是世界最大视频网站YouTube的东家,无疑是电力大户,其数据中心耗电量大约占全球所有IT企业的近1%,能源上的高支出使其有充足动力去降低PUE,2011年其数据中心PUE值低至1.14,比之2010年的1.16再次降低2个百分点。谷歌最为人称道的一个数据中心位于芬兰哈米纳港,在斥资2亿欧元买下一座上世纪50年代的造纸厂并改建后,新数据中心修建了一条隧道引入芬兰湾冰冷的海水降温。而在中国台湾彰化,投入3亿美元、将在2013年下半年投入运营的谷歌数据中心,则首次采用了夜间冷却技术和热能存储系统。

自2008年以来,谷歌每年都发布能源报告,披露其能源管理成效。“地利”固然关键,它的窍门还包括将数据中心冷通道的温度提高到80华氏度(26.7℃左右),而标准的数据中心温度范围一般是68-74华氏度(20-23.3℃);采用水冷水塔和“蒸发法”降温;使用外部空气冷却其数据中心,而不是使用耗能的冷却系统等。同时,谷歌还专门定制了节能服务器,将无贡献效率的元件拆走,并在每个服务器里内建能源转换率可达99.9%的电池,以摆脱中心式不间断电源。根据乔纳森·库米的推算,2005年,谷歌数据中心共拥有35万台服务器,年耗电量12亿度;2010年,谷歌数据中心的服务器数量达到90万台,如果按照2005年的能效,其耗电量应达到31亿度,但其实际电力消耗仅为19亿度,节约了近40%的能源开支。

拥有11.7亿月活跃用户、每日新增百万张照片的Facebook给出的数据中心PUE值则更低,仅为1.07,它的特点在于“开源”。不同于谷歌将数据中心视为行业机密,2011年,Facebook大方邀请业界参观其在俄勒冈州投资4.5亿美元建立的普利恩维尔数据中心,并把数据中心设计方案和全新设计的服务器公之于众。通过量身定制硬件,而非从设备厂商购买现成产品,Facebook在效率提升38%的基础上降低了28%的成本。成功运营的数据中心甚至能强化Facebook的硬实力,向上拓延服务链,在其宣布的“开放式云计算项目”中,普利恩维尔数据中心的系统设计中有台达电、广达、AlfaTech、Power-One、AMD与英特尔的参与,而第二代数据中心已吸引了戴尔、惠普、Rackspace、Skype、Zynga等厂商加盟。业界评论认为,尽管其数据中心目前还处于自用状态,但以其效率及成本优势,加之开源模式的聚合力,不排除未来涉足云计算服务的可能性,这将对传统的云计算服务提供商亚马逊、等产生冲击。

新技术仍将不断涌现

数据中心的节能创新,不仅仅由出于优化开支目的谷歌和脸谱推动,这一领域的硬件、软件及整体架构的创新仍将不断涌现。

提高服务器的存储容量是硬件商的节能之道。在2013年6月举行的第五届中国云计算大会上问世的首款最大容量PB级云存储系统—基于IA架构的云存储一体机,由南京云创存储科技有限公司、英特尔、中国电子科技集团公司第三十二研究所共同研发,以其3倍节能、5倍容量、10倍性价比多重优势完胜传统存储产品。大规模部署PB级云存储系统,将有效解决能耗问题,降低数据中心运作成本,实现绿色数据中心的构想。

通过软件系统智能管理数据中心能耗则是另一种思路。美国初创公司Vigilent为数据中心配备用于收集实时数据的无线传感器,从而动态控制散热和空气资源处理。分布在数据中心的成千上万个传感器将数据收集后,提供实时信息并告知处于Vigilent系统中心的人工智能平台。Vigilent利用Big Analytics进行分析,并将优化命令传输到服务器,让服务器确定是否需要调整散热力度,或者确定具体哪个地方需要加大或者减少散热力度,并给相应区域的制冷设备发送信号,执行关闭、打开空调,或是调整散热风扇速度的指令。在应用了Vigilent的能源管理解决方案后,美国最大的移动运营商Verizon将散热成本削减了40%-50%。其另一名客户、数据集成软件提供商Informatica(INFA,NSDQ)也成功使得数据中心一年减少333370磅二氧化碳排放和73%的能耗。目前,Vigilent已在美国、加拿大和日本三国的90处地方进行了部署,并已实现盈利,2013年其获得了由Accel Partners领投的670万美元融资。■

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