数据中心能耗的急剧增长不仅是电费和成本的问题,对数据中心的发展和稳定运行也会产生巨大的负面影响,而且成为生态环境重要的污染源,影响了整个社会的可持续发展。
热量管理约束数据中心发展
数据中心能效低意味着需要更多的电能输入,更多电能的输入又以更多热量的形式输出,特别是低效的制冷系统,其结果不仅仅是电费的增加,首当其冲的是数据中心的热量管理问题。当前供电和散热能力已经很难承受由此产生的高密度和高局部发热量,进而阻碍了芯片和服务器技术的更新换代。
机房供电和散热能力以及空间的限制使得许多数据中心不能通过增加服务器数量和存储容量来增加IT处理能力,影响了新应用的部署,迫使一些数据中心不得不耗费巨资建立新的数据中心。
许多数据中心都希望采用机架式的1U超薄服务器或刀片服务器来提高数据中心的空间利用效率,但现有的供电和散热能力不能支持高密度的计算能力。人们发现,许多数据中心机架利用率低于1/3,即机架大半是空的,也不能再加入新的设备。
肩负沉重的成本压力
供电和散热的开支占据了比以前更大的预算资源份额。近10年来,数据中心运营的开支增长速度是其它开支增长速度的3倍。根据统计,近10年中,企业或机构用于购置服务器的开支年增长率为2.6%、用于购置存储设备的开支年增长率为6.8%,而运营(供电和管理)的开支年增长率为10%以上。而且,电费的开支是累加的,机构购买了设备以后2-3年内电费开支就超过购置设备的总费用。
当前,IT应用不计成本的时代已经一去不复返了。严酷的现实是持续走高的电费开支吃掉了机构大部分IT预算,使得数据中心用于扩展的经费越来越少。日益增加的供电和散热开支已经成为数据中心可扩展的主要限制,使机构不能按照需求的发展来扩展其数据中心。
形成重大安全隐患
高密度计算的发展也大大增加了局部的发热量。由于器件在服务器内部,服务器设备密集,电缆数量多且连接复杂,这些都大大增加了散热的难度,往往在设备内部形成集中的高温热点,影响设备的稳定运行,甚至造成诱发火灾等恶性事故的重大安全隐患,使得数据中心不能实现无人值守。
破坏业务连续性
数据中心对制冷容量需求的增加,给机房基础设施带来很大压力。由于设计水平低下,机房布局不合理,至少浪费60%的制冷容量。此外,由于散热效率低,造成10%以上的服务器机架处于过热状态,影响了设备的长期稳定运行。特别是,部件的局部发热非常容易造成灾难性的后果。
制约可持续性发展
地球上的资源是宝贵和有限的,数据中心消耗电能越多,它们消耗的自然资源就越多,对环境的负面影响也就越大。数据中心能耗的急剧增长,已经成为影响人类可持续发展的主要因素之一。这已经引起越来越多政府和有关部门的关注,对于机构而言,节能减排已经不再是一个选择项,而是必须遵循的法规和义务。
扩展阅读
当前,测量数据中心的能耗指标有两种方法:电能使用效率(Power Usage Effectiveness,PUE)和数据中心基础设施效率(Data Center Infrastructure Efficiency,DCiE)。这两种方法都考虑了数据中心供电、散热和IT设备各自消耗的能量,得到了The Green Grid(绿色网格)组织的支持。
The Green Grid定义了这两种测量方法的具体计算方式:
PUE是数据中心总能耗与IT设备能耗之比,其值越接近1表明能效水平越好;DCiE是一个PUE倒数的百分比值,数值越大越好。
显然,对以上两个能效公式,当前普遍使用的是电能使用效率PUE。在使用中特别值得注意的是公式中的“数据中心总能耗”的定义和所包含的内容。
文 中达电通关键基础架构产品开发处高级经理 李南
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