在節(jié)能減排的大背景下，如何打造綠色節(jié)能的數(shù)據(jù)中心，降低能耗，控制成本，工程師們?yōu)榇瞬偎榱诵?。的確，在數(shù)據(jù)量爆增的當(dāng)下，數(shù)據(jù)中心的節(jié)能減排問(wèn)題已經(jīng)引起了各大企業(yè)的足夠重視，為了降低數(shù)據(jù)中心的能源消耗，工程師們使出了渾身解數(shù)，例如把數(shù)據(jù)中心建在冰川或者海底下，把服務(wù)器放到礦物油中散熱，利用熱水散熱等等。首先，我們來(lái)盤(pán)點(diǎn)一下數(shù)據(jù)中心各種“奇葩”散熱方式。

1）將數(shù)據(jù)中心建在南北極

將數(shù)據(jù)中心建在南北極，利用自然環(huán)境進(jìn)行散熱，從2011年開(kāi)始，F(xiàn)acebook就宣布了在瑞典北部的盧雷亞（Lulea）建立該數(shù)據(jù)中心，以有效利用當(dāng)?shù)氐目稍偕茉?，確保綠色環(huán)保。另外，美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)也計(jì)劃在南極運(yùn)行一個(gè)數(shù)據(jù)中心。不過(guò)，考慮到生存條件、氣候、環(huán)境和電力、傳輸線路等因素的影響，在南北極建立數(shù)據(jù)中心的難度將非常大。

2）在海底建立數(shù)據(jù)中心

由于水的散熱效率比空氣更高，因此很多科學(xué)家正在努力研究如何利用水資源對(duì)數(shù)據(jù)中心進(jìn)行散熱。據(jù)了解，美國(guó)微軟公司正在試驗(yàn)水下數(shù)據(jù)中心，探索利用海水解決數(shù)據(jù)中心的制冷和供電兩大問(wèn)題，降低運(yùn)行成本。報(bào)道稱，從去年開(kāi)始，在美國(guó)西部加利福尼亞州一處海域微軟首次對(duì)一個(gè)水下數(shù)據(jù)中心的原型機(jī)進(jìn)行測(cè)試，該原型機(jī)設(shè)在一個(gè)直徑約2.4米的鋼質(zhì)圓柱形密封艙內(nèi)，被放置于海面以下約9米處。研究人員在位于美國(guó)西北部華盛頓州的微軟總部辦公室對(duì)它進(jìn)行操控。該水下數(shù)據(jù)中心原型機(jī)裝配了100多個(gè)傳感器，可以感知壓力、濕度等狀況，幫助研究人員更好地了解它在水下環(huán)境的運(yùn)行情況。由于原型機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)良好，研究人員不僅延長(zhǎng)了測(cè)試時(shí)間，還用它來(lái)運(yùn)作微軟云計(jì)算服務(wù)的商業(yè)數(shù)據(jù)處理項(xiàng)目。據(jù)了解，為期3個(gè)多月的測(cè)試取得了超出預(yù)期的成功。

3）利用油冷為數(shù)據(jù)中心散熱

油冷散熱其實(shí)是從水冷進(jìn)化而來(lái)，由于礦物油是非極性物質(zhì)，不會(huì)對(duì)電子集成回路產(chǎn)生影響，對(duì)服務(wù)器內(nèi)部硬件不會(huì)有損壞，因此如果將服務(wù)器浸入到特殊的油液中，就可以很好的提高散熱效率。在很早之前，Intel聯(lián)合一家名為Green Revolution Cooling的公司設(shè)計(jì)出一套采用礦物油進(jìn)行降溫的方案，并進(jìn)行了為期一年的測(cè)試，最終的結(jié)果令人瞠目結(jié)舌，該系統(tǒng)的PUE低至1.02-1.03，已經(jīng)非常非常接近極限值1.

4）利用海水/湖水/廢水進(jìn)行散熱

在眾多五花八門(mén)的散熱解決方案中，利用海水/湖水/廢水進(jìn)行散熱是最靠譜的，也是有成功的解決方案的。例如阿里巴巴千島湖數(shù)據(jù)中心采用湖水進(jìn)行自然冷卻，這使得其年平均PUE低于1.3，最低的時(shí)候可以達(dá)到1.17.Google則充分利用了海水進(jìn)行散熱，在芬蘭的哈米納建立了一座這樣的數(shù)據(jù)中心。Google還與佐治亞州道格拉斯的污水管理局合作，通過(guò)使用生活廢水來(lái)帶走當(dāng)?shù)財(cái)?shù)據(jù)中心大部分的熱量。

5）利用熱水進(jìn)行散熱

這種反其道而行之的散熱方式看起來(lái)比較奇葩，但的確存在這樣的數(shù)據(jù)中心。例如eBay在美國(guó)鳳凰城的數(shù)據(jù)中心就處在沙漠之中，這座數(shù)據(jù)中心的室外平均溫度約為46攝氏度，為了解決散熱難題，工程師們反其道而行之，采用了“非主流”的熱水冷卻技術(shù)實(shí)現(xiàn)降溫。具體的解決辦法是在數(shù)據(jù)中心外圍的塔罐里注入了溫度約為30.5攝氏度的“熱水”，以此來(lái)避免數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器過(guò)熱，從而最終達(dá)到“冷卻”的效果。至于熱水來(lái)源和散熱效果，官方并沒(méi)有回應(yīng)。

筆者認(rèn)為，這些五花八門(mén)的散熱方式，確實(shí)可以大幅降低數(shù)據(jù)中心的能耗，但并非全部適用。其中，絕大部分?jǐn)?shù)據(jù)中心的建設(shè)仍然不會(huì)采取這些“奇葩”散熱方式。分析原因主要有以下幾個(gè)方面：

一是建設(shè)投入成本過(guò)高。解決數(shù)據(jù)中心能耗的關(guān)鍵是降低運(yùn)營(yíng)成本，如果前期建設(shè)投入的成本過(guò)高，相信不會(huì)有企業(yè)投入這樣的項(xiàng)目，像以上所述的海底數(shù)據(jù)中心、油冷數(shù)據(jù)中心等，即使技術(shù)已經(jīng)足夠成熟，前期肯定要花費(fèi)巨額的投資，沒(méi)有巨額的資金難以支撐這樣的項(xiàng)目。

二是技術(shù)不夠成熟。以上五花八門(mén)的數(shù)據(jù)中心散熱方式，很多都是在驗(yàn)證階段，技術(shù)并不成熟，實(shí)現(xiàn)起來(lái)將是困難重重。例如在南北極建立數(shù)據(jù)中心，雖然看起來(lái)很美，但面對(duì)南北極復(fù)雜的地理、氣候等環(huán)境，如果解決電力供應(yīng)、線路布置等一系列難題呢？更不用說(shuō)建成之后每年花在它們身上的維護(hù)運(yùn)營(yíng)成本了。

或者，以上奇葩的散熱方式可能會(huì)在日后成為數(shù)據(jù)中心的主流散熱方式，但至少在今天，傳統(tǒng)的風(fēng)冷、水冷散熱方式仍然是無(wú)可替代的。當(dāng)然，除了通過(guò)更好的散熱方式解決數(shù)據(jù)中心能耗問(wèn)題外，筆者認(rèn)為通過(guò)以下方式，也可以有效的控制能源，提高數(shù)據(jù)中心的效率。

1）集中存放高利用率的數(shù)據(jù)服務(wù)器，并用全閃存替代機(jī)械硬盤(pán)。對(duì)于一些數(shù)據(jù)讀取頻繁的數(shù)據(jù)中心，可以采用集中存放的方式進(jìn)行管理。這樣的好處是可以根據(jù)不同的數(shù)據(jù)中心規(guī)劃不同的散熱解決方案，例如高負(fù)載的數(shù)據(jù)中心全部采用發(fā)熱量更低的全閃存存儲(chǔ)，以降低硬件的發(fā)熱量，同時(shí)采用更高效的散熱方式確保數(shù)據(jù)中心的穩(wěn)定運(yùn)行。而對(duì)于那些負(fù)載較低的數(shù)據(jù)中心，則可以單獨(dú)規(guī)劃散熱系統(tǒng)，這樣可以根據(jù)數(shù)據(jù)中心的不同設(shè)計(jì)不同的散熱方案，讓散熱設(shè)備更好的為數(shù)據(jù)中心服務(wù)。

2）加強(qiáng)數(shù)據(jù)中心監(jiān)控，提高數(shù)據(jù)中心的利用效率。利用專業(yè)的監(jiān)控軟件實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)中心各服務(wù)器的工作狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)低效能的服務(wù)，讓無(wú)謂耗電的Ghost服務(wù)器無(wú)處藏身。

3）規(guī)劃合理的機(jī)房布線也可以有效的解決數(shù)據(jù)中心散熱難題?？諝饬鲃?dòng)的空間越大，熱空氣移除和冷空氣循環(huán)所耗費(fèi)的能源就越少。使用綜合布線不但能夠極大減少電纜用量，從而緩解通道擁擠和氣流阻塞情況。大型數(shù)據(jù)中心熱管理的布線應(yīng)該遵守以下黃金法則：

一是使用綜合布線系統(tǒng)限制氣流阻塞；

二是合理設(shè)計(jì)和管理架空地板下的電纜；

三是高壓電纜敷設(shè)在冷通道的地板下；

四是低壓通信線纜放在機(jī)柜下或直接放在熱通道地板下；

五是減少天花板的數(shù)量，或只是在有源機(jī)柜上方放置天花板。

文章來(lái)源：51CTO

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