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,我們來盤點(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,美國國家科學(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,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題,降低運(yùn)行成本。報(bào)道稱,從去年開始,在美國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,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,通過使用生活廢水來帶走當(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比較奇葩,但的確存在這樣的數(shù)據(jù)中心。例如eBay在美國鳳凰城的數(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”,以此來避免數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器過熱,從而最終達(dá)到“冷卻”的效果。至于熱水來源和散熱效果,官方并沒有回應(yīng)。
筆者認(rèn)為,這些五花八門的散熱方式,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)投入成本過高。解決數(shù)據(jù)中心能耗的關(guān)鍵是降低運(yùn)營成本,如果前期建設(shè)投入的成本過高,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?更不用說建成之后每年花在它們身上的維護(hù)運(yùn)營成本了。
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可替代的。當(dāng)然,除了通過更好的散熱方式解決數(shù)據(jù)中心能耗問題外,筆者認(rèn)為通過以下方式,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。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),讓無謂耗電的Ghost服務(wù)器無處藏身。
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。
文章來源:機(jī)房專用空調(diào) http://m.tehnit.com
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