數(shù)據(jù)中心也要降本增效

  ICC訊 東數(shù)西算的提出，不僅是為了建立一個一體化的數(shù)據(jù)體系，也是一個綠色節(jié)能，促進碳達峰、碳中和等目標實現(xiàn)的手段。畢竟在西部地區(qū)可以充分發(fā)揮可再生能源和環(huán)境上的優(yōu)勢，同時減少人口密度高地區(qū)的用電緊張。

  但東數(shù)西算，以及類似的東數(shù)西訓、東云西庫等概念和政策，都只是針對一些對時延并不敏感的應用來說的。然而對于一些要求低時延、大存儲容量和大算力的實時應用來說，比如自動駕駛、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、邊緣計算等，仍然需要本地數(shù)據(jù)中心的支持。但在各大城市紛紛對數(shù)據(jù)中心的規(guī)模加以限制下，如何讓中小型數(shù)據(jù)中心降本增效就成了關鍵問題。

  數(shù)據(jù)中心是如何成為耗電大戶的?

  雖然不同的統(tǒng)計口徑給出的數(shù)據(jù)多有不同，但在中國國內(nèi)，數(shù)據(jù)中心用電量大概在全社會耗電總量的1.5%到3%左右，可以說是名副其實的“國家電網(wǎng)戰(zhàn)略合作伙伴”了。隨著現(xiàn)在各行各業(yè)對于流量和算力的需求繼續(xù)上漲，未來這個占比必然會持續(xù)走高。

  那么究竟是什么讓數(shù)據(jù)中心有著如此龐大的耗電量呢?原因有不少，其中之一是存在于各大數(shù)據(jù)中心的“僵尸”服務器。利用率是每個數(shù)據(jù)中心都不得不面臨的問題，由于數(shù)據(jù)中心本身追求大容量，尤其是對于云服務廠商的數(shù)據(jù)中心來說，有不少服務器都是處于“閑置”狀態(tài)的。

  再加上如今數(shù)據(jù)中心的架構已經(jīng)實現(xiàn)了解耦，利用率最高的反倒是網(wǎng)絡設備，其次是存儲設備，利用率最低的反倒是處理器。這些“僵尸”服務器的存在并不會對其數(shù)據(jù)中心的運營造成任何不利影響，但它們在閑置的情況下仍會占用電源、空間和散熱資源。

  雖說現(xiàn)在通過虛擬化等手段已經(jīng)提高了服務器的利用率，但仍有比較大的提升空間。要知道，從2017年到2022年，國內(nèi)和地方政策中對大型數(shù)據(jù)中心的PUE要求就從1.5提升至了1.25，有不少新建的數(shù)據(jù)中心甚至做到了1.1的PUE。所以未來盡管耗電大戶的身份雖然還是不會變，但數(shù)據(jù)中心必須想盡辦法去提升能效比。

  數(shù)據(jù)中心降本增效的解決思路

  其實數(shù)據(jù)中心要想在實現(xiàn)節(jié)能的同時，保持性能和容量的增長，方法也相當直接，那就是升級。升級新的冷卻系統(tǒng)、變壓設備、處理器芯片等，比如取締或改造升級老數(shù)據(jù)中心，給IT設備、供電系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)都進行徹頭徹尾的升級。

  就拿處理器芯片的升級來說，雖說數(shù)據(jù)中心硬件換代的周期并不算短，但要想滿足日益增長的算力需求，就不得不用上最新的CPU、GPU和一眾AI加速器?？蔀榱讼胱非髽O致的能效比，不少數(shù)據(jù)中心都開始選擇基于Arm架構的服務器，而不再是傳統(tǒng)的x86服務器，隨著Arm在服務器軟件生態(tài)上慢慢成熟，這一趨勢會變得愈發(fā)明顯。

  另一種方式就是用上更高效的服務器電源，隨著第三代半導體材料的出現(xiàn)，消費級電源產(chǎn)品的效率已經(jīng)提升了上來，而服務器電源也能享受這一優(yōu)勢。尤其是基于碳化硅的服務器電源，在應對高壓和大功率的場景上，也能輕松達到鈦金級別的效率。

  冷卻系統(tǒng)同樣有著極大的降本增效空間，也更加適合“因地制宜”。目前不少數(shù)據(jù)中心都在選用液冷的方式散熱，因為這種方式散熱效率高，可以減少傳統(tǒng)風冷帶來的電力消耗。以中科曙光的全浸式液冷服務器為例，就可以講PUE值做到趨近于1.0的理論極限。但也有的數(shù)據(jù)中心為了進一步節(jié)省水資源，也想出了新的空氣冷卻系統(tǒng)。

AWS自然空氣冷卻系統(tǒng) / 亞馬遜

  比如亞馬遜的AWS數(shù)據(jù)中心就主要以蒸發(fā)冷卻為主，在炎熱的天氣下，熱空氣經(jīng)過過濾器和消耗少量水資源的潤濕冷卻墊，蒸發(fā)產(chǎn)生涼爽的空氣來散熱。而亞馬遜在愛爾蘭和瑞典的AWS數(shù)據(jù)中心，則是靠的自然空氣的過濾冷卻，因為氣溫較低的原因，它們一年之中有95%都不是靠水來冷卻服務器的。

  小結

  我們通常將數(shù)據(jù)中心看做是“算力工廠”，但正如工廠的污染排放監(jiān)測一樣，數(shù)據(jù)中心的能效也需要持續(xù)關注。在各種政策規(guī)定下，雖然不少數(shù)據(jù)中心在建成之際就已經(jīng)滿足了PUE目標，但對于從不停轉的數(shù)據(jù)中心來說，在降本增效的同時，也需要持續(xù)公開這些數(shù)據(jù)，確保不會因為設備老化、負載增加等原因偏離原本的PUE。