电费决定一切 八大数据中心节能技术

数据中心热量供暖办公区域

可能你会对使用数据中心节约的热量来温暖办公区域存在疑问，这就像说你使用相对较冷的办公室空气来为数据中心制冷是一样的。在气候寒冷的区域，你可以收集所有可以保证人们温暖的热量并使用纯粹的外部空气来管理任何额外的制冷需求。

与免费的空气制冷不同，你不再需要现有的供暖系统；从定义上来看，当你暖和起来你就无需再进行供暖。不必再担心来自服务器和烟尘散发的化学污染。有害物质的当代限制公约要求服务器和数据中心不包含对环境有害的污染物，比如镉，铅，水银和多溴混合物等。

就免费空气制冷而言，你必须需要了解的就是暖通空调技术：风扇，输送管道和温度调节装置。你可能会发现你的数据中心会耗费更多的千卡来替换传统的供暖系统。IBM公司在Uitikon和瑞士的数据中心能够免费为市政游泳池供暖，节约的能源相当于为80个家庭供暖。TelecityGroup Paris甚至使用服务器浪费的热量来为恒温的温室供暖，并为气候变化研究提供参考资料。

重新配置你的熔炉系统可以不止是个短期计划，但是成本可能足够低廉，这样你在一年内或者更短的时间内就能有所回报。

使用固态硬盘来存储

由于固态硬盘加快了数据读取时间，降低了能耗并且热排放非常低，因此已经广泛应用于超便携式笔记本电脑，平板电脑和上网本。他们也被应用于服务器领域，但是截至到目前，固态硬盘的成本和可靠性还是影响用户进一步接受它的两个障碍。幸运的是，固态硬盘的价格在过去两年间有了大幅度的下降，使得固态硬盘成为数据中心快速节能的一大选择--因为用户可以将固态硬盘应用于适合的应用软件，只要应用得当，固态硬盘能大大缩减数据中心供电和制冷磁盘阵列的价格，能耗降低了大概50%，热散失也接近为零。

固态硬盘的一个问题就是读取操作的数量有限，目前适用于服务器存储的单级别设备数据写入数量约为500万。低成本的消费类多级别单元设备的存储容量要稍高一些，但是也只有单级别单元设备可承受能力的十分之一。

固态硬盘的好消息是你可以购买插入式可兼容驱动来替换现有的大能耗高散热的设备。为了快速的降低能耗，用固态硬盘替换大规模的初始化只读数据集，比如流视频档案等。你不会遭遇固态硬盘过热的问题，除了能降低能耗和制冷成本外，用户还将从中获取立竿见影的性能提升。

我们主张硬盘专门应用于服务器而不是桌面系统。这类硬盘通常有着多通道体系架构来提高输出/输出能力。最常见的是几倍每秒3GB传输速率的SATA 2.0。诸如更高端的SAS设备（比如日立/英特尔Ultrastar固态硬盘产品线）能实现每秒6GB的传输速率，存储容量最高可以达到400GB。虽然固态硬盘设备存在着一些设计上的缺陷，但是这些硬盘主要应用于用BIOS密码和加密的桌面系统和笔记本驱动，不会涉及到服务器的存储设备。

最好从开始阶段就花些精力来规划固态硬盘上循环监控的使用。英特尔公司和其他固态硬盘制造商可以提供分析工具来跟踪读取和写入循环，以及读取故障事故。固态硬盘能自动重新规划整个设备的读取，这个过程被称为负载平衡，还可以从错误中进行侦测和恢复。当系统发生真实的重大读取故障时，就是对硬盘更新换代的时候了。

在数据中心里使用直流电

确实直流电是个过去时。这种看似浮躁的能量源随着电力技术的兴起与衰落而定期周而复始。诱因也很简单：服务器内部使用的是直流电，因此直接给他们供电的能源应该可以通过消除服务器内部电源完成的交流电到直流电的转换实现节能。

直流电在本世纪初广受欢迎，因为这个时期的服务器电源只能保证数据中心的效率实现75%。但是发展到现在，电源的效率已经得到了改进，数据中心电源已经升级到了更加高效的208伏特的交流电。到2007年，直流电逐渐淡出了人们的视野。InfoWorld甚至将其列入2008年发布的“揭穿十大节能骗局”一文。之后到了2009年，直流电受益于高电压数据中心产品的推出，又重新强势回归。

在最早期的数据中心里，16000伏交流电的电源首次转变为110伏的交流电，之后又发展到220伏交流电，最后演变为当下服务器所使用的110伏交流电。由于不到100%的效率，每次转变都会浪费能源，损失的能源又作为热量散失了（这样就必须通过制冷来散热，这样就会导致更多的能源支出）。转换到208伏的交流电能消除一次转换，服务器内部的电源以95%的效率运行，就无法获到节能效果。

但是2009年新引进的数据中心设备将13000伏交流电公用电源直接转换为575伏直流电，可以直接被分配给机架，最后渐缓式转换器将机架上的服务器能耗降低为48伏的交流电。每次转换都将效率提升为上一代交流电转换器技术的两倍，并且散热还越来越少。虽然厂商宣称将减少的供电和制冷成本合并后能达到最高50%的节能效果，多数专家表示25%是个更加可信的数字。

这种基本的方法需要对新技术进行资金投入，但是所涉及的技术并不复杂并且被证明是比较可靠的。潜在的隐含成本就是48伏直流电分配所需的更加沉重的电缆铺设。正如朱尔定律所表明的，当电压越来越高时，随着安培数的增高，更低的电压就需要更重的导体来实现同样的供电效果。数据中心的另一个成本因素就是与交流电相比，更高的电压会随着距离下降（大约每100英尺下降20%）。这就是为什么48伏交流电转换是在机架而不是在公用电源上完成。

当然，转换为直流电要求你的服务器能够适用于48伏直流电电源。对某些服务器来说，转换为直流电是一种简单的电源交换。但以机箱为基础的服务器，比如刀片服务器转换起来可能更加便宜，因为很多服务器共享一个单独的电源。谷歌公司使用的是替换12伏电池的服务器电源这种低技术含量的权宜之计，他们宣称效率是传统的交流电不间断电源基础架构的99%。

如果你正计划对服务器进行更新换代，你可能要考虑通过575伏直流电直接供电的更大规模系统，比如IBM的Power 750服务器，这台服务器搭建的沃森超级计算机在“危险边缘”智力答题节目中击败了人类的竞争对手。正如去年扩建数据中心时锡拉库扎大学所做的那样，选择的就是配置575伏直流电的IBM Z和Power大型机。