ZKIZ Archives


降伏數據中心這只電老虎

http://www.xcf.cn/newfortune/qianyan/201307/t20130718_463690.htm
大數據當道,數據中心先行一步成為投資熱點。2013年,騰訊與天津經濟技術開發區達成數據中心的新一輪擴建協議,預計服務器總容量將達到20萬台,項目整體投資35億元。此外,百度、阿里巴巴均已著手大規模自建,從基礎設施入手鞏固自己的地位。而為大部分IT企業提供數據託管服務的三大運營商,也在此領域展開激烈拼搶。截至2012年3月的統計顯示,全國已規劃了約30個10萬台服務器以上規模的大型數據中心建設項目,項目總投資達2700億元,建成後可容納服務器數量超過1000萬台。

  

  數據中心應時代而生,但大興土木之際,能源消耗卻成為攔路虎。顯然,這與環保潮流並不融洽。谷歌、Facebook所打造的環境友好型數據中心回應了新型數據中心的節能訴求。而硬件存儲設備的升級和能耗管理軟件公司的出現,有望聯手擒下數據中心這只電老虎。

  

  昂貴的電老虎

  

  當數萬台服務器設置在同一空間內,不僅設備本身需要耗電,如何為這些發熱的設備降溫更是一門大學問。PUE(數據中心設施所消耗的總功率/IT設備所消耗的功率)是用來衡量數據中心能效的主要指標,目前,歐美數據中心平均PUE值為1.8,而國內業界平均PUE值為2.5,即IT設備每用1度電,需要額外耗費1.5度電為其降溫。在「2012中美清潔能源論壇」上,國家能源局前局長張國寶表示,當前流行的「云計算」非常耗能。據其披露,中國聯通數據中心每年耗電99億千瓦時,以中國目前標準煤的效能看,每年需要消耗92萬噸標準煤才能為其提供足夠的電力。另一大運營商中國電信不遑多讓,它的數據中心年耗電112億千瓦時,年需消耗102.95萬噸標準煤。

  

  張國寶將云計算與高耗能劃上等號的觀點引起了廣泛爭議,但數據中心高耗能卻是不爭事實。從全球範圍來看,信息產業耗電量大約佔全球耗電總量的8%,而數據中心則是其中名副其實的電老虎。《冰冷現金、涼爽氣候:給生態企業家的科學建議》一書的作者、斯坦福研究員喬納森·庫米(Jonathan Koomey),在其研究報告中推測,2010年全世界的數據中心大約用電1988億千瓦時。而據綠色和平組織的一份報告觀測,到2020年,全球主要IT營運商的數據處理和電信網絡將消耗掉19630億千瓦時的電力資源,超過目前德國、法國、加拿大和巴西四國的能耗總和。由高能耗所引發的高昂運營維護成本更是在所難免。麥肯錫的研究表明,2007年全球數據中心的能源費用就高達86億美元,而到了2010年這一數字就已輕鬆過百億美元。

  

  這只電老虎不僅是IT企業的心頭難,更引起了政界關注。2007年,美國環境保護局(Environmental Protection Agency,EPA)在研究了全美數據中心能耗問題後,向美國國會提交了相關報告,並推薦了各種節能細則。在中國,工信部也已聯合多部委出台了《關於數據中心建設佈局的指導意見》、《數據中心綠色分級評估操作辦法和技術方法》等,鼓勵優先建設大中型綠色數據中心,對於PUE在1.5以下的新建數據中心將給予電力、用地、人才、網絡、配套設施等多方面的保障。

  

  打造更低的PUE

  

  政府出台政策指引的同時,綠色節能的數據中心也成為公司宣傳自家環保形象的金字招牌。在應用了一系列最新節能技術後,騰訊的天津數據中心每年可比傳統數據中心節約電力消耗近2億千瓦時。而在2013年4月由工信部主導的「綠色節能數據中心」評測中,百度、騰訊、中國電信和阿里巴巴獲評4A級,中國移動和中國聯通獲評3A級,其中百度的MI云計算中心更是降到了平均PUE1.36的最佳水平。

  

  不過,國外的科技大鱷在節能方面儼然還是走在了前面。數據中心的選址和設計至關重要,天氣、地理、可再生能源都需劃入考慮範疇。聯邦快遞將數據中心遷至寒冷乾燥的落基山脈,雅虎著名的「雞舍」數據中心則利用完全免費的空氣自然對流進行降溫。在靠近北極圈的冰島,冬季平均氣溫-1-2℃,夏季不過7-10℃,且擁有豐富的地熱和風電資源。瀏覽器公司Opera、為Facebook託管數據的Verne Global均在此建立數據中心,與建在歐洲和紐約的傳統數據中心相比,它們能節省超過50%的成本。一度破產的冰島也視其為天賜良機,專門開闢了工業園區招商引資,未來五到十年間,數據中心甚至可能成為這個迷你國家的支柱產業。

  

  每天面對30億次搜索,每秒回答3.4萬個問題的谷歌,同時還是世界最大視頻網站YouTube的東家,無疑是電力大戶,其數據中心耗電量大約佔全球所有IT企業的近1%,能源上的高支出使其有充足動力去降低PUE,2011年其數據中心PUE值低至1.14,比之2010年的1.16再次降低2個百分點。谷歌最為人稱道的一個數據中心位於芬蘭哈米納港,在斥資2億歐元買下一座上世紀50年代的造紙廠並改建後,新數據中心修建了一條隧道引入芬蘭灣冰冷的海水降溫。而在中國台灣彰化,投入3億美元、將在2013年下半年投入運營的谷歌數據中心,則首次採用了夜間冷卻技術和熱能存儲系統。

  

  自2008年以來,谷歌每年都發佈能源報告,披露其能源管理成效。「地利」固然關鍵,它的竅門還包括將數據中心冷通道的溫度提高到80華氏度(26.7℃左右),而標準的數據中心溫度範圍一般是68-74華氏度(20-23.3℃);採用水冷水塔和「蒸發法」降溫;使用外部空氣冷卻其數據中心,而不是使用耗能的冷卻系統等。同時,谷歌還專門定製了節能服務器,將無貢獻效率的元件拆走,並在每個服務器裡內建能源轉換率可達99.9%的電池,以擺脫中心式不間斷電源。根據喬納森·庫米的推算,2005年,谷歌數據中心共擁有35萬台服務器,年耗電量12億度;2010年,谷歌數據中心的服務器數量達到90萬台,如果按照2005年的能效,其耗電量應達到31億度,但其實際電力消耗僅為19億度,節約了近40%的能源開支。

  

  擁有11.7億月活躍用戶、每日新增百萬張照片的Facebook給出的數據中心PUE值則更低,僅為1.07,它的特點在於「開源」。不同於谷歌將數據中心視為行業機密,2011年,Facebook大方邀請業界參觀其在俄勒岡州投資4.5億美元建立的普利恩維爾數據中心,並把數據中心設計方案和全新設計的服務器公之於眾。通過量身定製硬件,而非從設備廠商購買現成產品,Facebook在效率提升38%的基礎上降低了28%的成本。成功運營的數據中心甚至能強化Facebook的硬實力,向上拓延服務鏈,在其宣佈的「開放式云計算項目」中,普利恩維爾數據中心的系統設計中有台達電、廣達、AlfaTech、Power-One、AMD與英特爾的參與,而第二代數據中心已吸引了戴爾、惠普、Rackspace、Skype、Zynga等廠商加盟。業界評論認為,儘管其數據中心目前還處於自用狀態,但以其效率及成本優勢,加之開源模式的聚合力,不排除未來涉足云計算服務的可能性,這將對傳統的云計算服務提供商亞馬遜、Saleforce.com等產生衝擊。

  

  新技術仍將不斷湧現

  

  數據中心的節能創新,不僅僅由出於優化開支目的谷歌和臉譜推動,這一領域的硬件、軟件及整體架構的創新仍將不斷湧現。

  

  提高服務器的存儲容量是硬件商的節能之道。在2013年6月舉行的第五屆中國云計算大會上問世的首款最大容量PB級云存儲系統—基於IA架構的云存儲一體機,由南京云創存儲科技有限公司、英特爾、中國電子科技集團公司第三十二研究所共同研發,以其3倍節能、5倍容量、10倍性價比多重優勢完勝傳統存儲產品。大規模部署PB級云存儲系統,將有效解決能耗問題,降低數據中心運作成本,實現綠色數據中心的構想。

  

  通過軟件系統智能管理數據中心能耗則是另一種思路。美國初創公司Vigilent為數據中心配備用於收集實時數據的無線傳感器,從而動態控制散熱和空氣資源處理。分佈在數據中心的成千上萬個傳感器將數據收集後,提供實時信息並告知處於Vigilent系統中心的人工智能平台。Vigilent利用Big Analytics進行分析,並將優化命令傳輸到服務器,讓服務器確定是否需要調整散熱力度,或者確定具體哪個地方需要加大或者減少散熱力度,並給相應區域的製冷設備發送信號,執行關閉、打開空調,或是調整散熱風扇速度的指令。在應用了Vigilent的能源管理解決方案後,美國最大的移動運營商Verizon將散熱成本削減了40%-50%。其另一名客戶、數據集成軟件提供商Informatica(INFA,NSDQ)也成功使得數據中心一年減少333370磅二氧化碳排放和73%的能耗。目前,Vigilent已在美國、加拿大和日本三國的90處地方進行了部署,並已實現盈利,2013年其獲得了由Accel Partners領投的670萬美元融資。■

降伏 數據 中心 這只 只電 老虎
PermaLink: https://articles.zkiz.com/?id=70876


ZKIZ Archives @ 2019