下一代数据中心模样:绝对电力

日期: 2013-02-20 作者:Stephen J. Bigelow翻译:张申佳 来源:TechTarget中国 英文

想要预测下一代数据中心的转变不是一件易事。科技往往比任何人预料得都要快得多,下一个十年依然会持续不断地进步。数据中心则会依靠这些改进来确保足够的电力供应、制冷和合适的基建设计。让我们来思考一下从业界专家的期望里,在电力、制冷和基建上稳定的(算不上革命性)进步。

    如今的数据中心对电力的需求远远超过之前。就算大部分公司将某些计算需求外包或使用云计算,IT规模仍旧在激增,包括越来越多的业务工作负载,加上如今的传输和线上服务完全没有歇息的迹象。     好消息是数据中心的电力需求有放缓的迹象。2007年,Stanford大学的教授Jonathan Koomey曾预测数据中心的电力消耗从2005……

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想要预测下一代数据中心的转变不是一件易事。科技往往比任何人预料得都要快得多,下一个十年依然会持续不断地进步。数据中心则会依靠这些改进来确保足够的电力供应、制冷和合适的基建设计。让我们来思考一下从业界专家的期望里,在电力、制冷和基建上稳定的(算不上革命性)进步。

    如今的数据中心对电力的需求远远超过之前。就算大部分公司将某些计算需求外包或使用云计算,IT规模仍旧在激增,包括越来越多的业务工作负载,加上如今的传输和线上服务完全没有歇息的迹象。

    好消息是数据中心的电力需求有放缓的迹象。2007年,Stanford大学的教授Jonathan Koomey曾预测数据中心的电力消耗从2005年至2010年将会增加100%。事实上,仅增加了36%,主要贡献来自于全球经济放缓和大家对服务器虚拟化的接受。

    服务器减低了能耗。服务器的设计趋向于减少能耗和增加在高温下的运行稳定性。这并不只是提高利用率。当今的服务器更注重节能,能够在工作负载空闲的时候减缓能耗。按照451 Group的资深数据中心技术分析师John Stanley的说法,上一代的服务器可能需要使用400瓦特的能源,就算当没有在执行有用的工作时也需要消耗60%-70%的上述能耗。“我们已经做了很多事来做到有效使用能源,新一代的1U商务服务器仍然在不断改进,”他继续说到,“现在一台空闲的服务器仅需使用它总能源的25%-50%。”下一代服务器在空闲时将会使用总能源的更少比重甚至做到在不需要使用时主动关机。

    服务器并不是笼统的被制造,往往都是按照某种目的去设计,这就要求最节能的使用方法,一家位于加利福尼亚洲San Francisco的网络自动化服务供应商6connect的CIO,Pete Sclafani表示。他还说:“eaMicro、AMD和Intel不再盲目地将Xeon芯片丢向每台计算机,而是陆续推出ARM芯片并按照特殊要求为服务器量身定做。”改变机箱结构将会更加促使各式各样,特殊要求的服务器诞生,例如为了达到高等级虚拟化的要求而出产的带有大量DRAM插槽的服务器。

    虚拟化和服务器设计也将会对数据中心制冷要求产生意义深远的影响。当你使用那些为能够忍受高于环境温度而特殊制造的服务器时,那制冷级别也无需很高,也就意味着只需要更少的能源来驱动制冷系统(无论是工业HVAC、冷水机组泵、热量转换风扇或其他技术)。

    电力分配变得更有效率。降低基础设施中电力分配网络的损耗则是另一项潜在的改进。市电带着高电压进入一个数据中心后被逐步分离成小得多的低电压,再被分配至服务器机架和备份电力系统。每次市电进行转换,将会产生不可避免的能源损耗。“我见过一些人将480伏特的交流电(AC)直接送至机架,”Stanley说到,相比较240或者甚至120伏特的交流电。“这就做能直接避免电力转换和更少的布线。”大型数据中心运营者例如Google已经对DC电力分配直接接入服务器和其他设备进行评估,直接避免电力转换,在下个十年的能源使用优化中这些事也许会变得司空见惯。

    电力成本,可用性和替代品增长。虽然Koomey的报告中表示如今数据中心的能源需求仅占全球能源的2%,但是在电网持续老化加上政府颁布更严格的碳排放标准后,能源的成本和可用性一直是一个老生常谈的问题。“电力在区域性市场如Manhattan或者San Francisco可能是一个问题,”Stanley继续说,“为New York增加10兆瓦的电力可能是个难题,但是企业可以随机应变,在一些二线城市部署大量的小型数据中心,不仅能够使用便宜的电力还能有更好的连通性。”

    专家说可以使用现场热电效应产生的电力来替代或增补市电,可是按照现有的技术能力还无法解决所有数据中心的电力问题。比如,太阳能板的效率不高,风无法预测而且无法连续,氢燃料电池在开始时需要使用大量的能源,实用聚变反应堆技术离我们还太遥远。相比较在现场自己投资建造热电资源,未来的数据中心往往更倾向外包另一家能源供应商如当地风力或太阳能发电农场来补充自己的能源需求(或者想办法降低主要的市电价格)

    “继续寻找更加复杂混合的能源以及如何进行传递,”Sclafani说到。他建议一些数据中心或许可以采取Kyoto wheel方式来应付短期的电力穿越(一种当断电时设备依然能持续运行的能力),也许需要一个天然气发电厂来支持长期的电力提供以及用房顶上的太阳能板来做补充。

    电源效率指标能说明问题。未来数据中心最大的问题在于收集有用的指标来衡量能源的有效性。目前的指标如电源使用效率(PUE),碳使用效率(CUE)和水使用效率(WUE)都很能说明问题,但是其中没有一个能够代表IT的效率。

    专家们都同意最终的指标应该是一个客观的针对“每瓦特所进行的有效IT工作”的衡量。问题在于如何定义哪些能够构成“有效的IT工作”。“有效的IT工作”这组名词不同于网页供应商,金融服务公司以及其他业务的表现,它是一种科学计算社区的定义。这个概念要求将聚焦点从比较的指标转移到内部的指标:定义哪些对一个特定业务(或者应用)起作用以及基于这个需要所定的指标。

作者

Stephen J. Bigelow
Stephen J. Bigelow

数据中心和虚拟化网站的高级技术编辑,拥有20年的PC和技术写作经验。

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