降低数据中心能耗的8种极端方法

极端节能方法5：为频繁读取的数据集配置SSD（固态硬盘）。由于读取速度快、功耗低、发热量小，因此SSD在上网本、平板电脑和笔记本电脑上非常流行。SSD也可以使用在服务器上，但是其成本高、可靠性低等缺点阻碍了其在服务器上的部署。幸运的是，SSD的价格在近两年出现了大幅下降，数据中心可通过部署SSD实现快速节能，你只需将一些应用存储在SSD上即可。如果配置合理，SSD可大幅降低磁盘阵列的能源和冷却成本。其大约可以减少50%的电力消耗，发热量几乎为零。

SSD无法克服的一个问题是写入操作次数有限。目前适合服务器存储的单层单元（SLC）固态硬盘的写入次数约为500万次。低成本的消费级多层单元（MLC）固态硬盘虽然容量比SLC固态硬盘要大，但是寿命仅为后者的十分之一。

好消息是，你可以从市面上买到接口兼容的固态硬盘，以替代现有的高能耗、高发热量的机械硬盘。为了迅速降低能耗，可将一些通常只需要读取的数据集存储在SSD上，如流视频文件。这样就不会遇到SSD的写入次数限制问题。除了降低能源和冷却成本外，启动速度也将大幅提升。

此外，在选择固态硬盘时，应当选择服务器专用固态硬盘，而不要选择台式机专用固态硬盘。服务器专用固态硬盘为了提高吞吐量，多采用多通道架构。常用的SATA 2.0接口的固态硬盘传输速率为3Gbps，而日立与英特尔联合推出的Ultrastar高端SAS固态硬盘的传输速率可达到6Gbps，容量可达400GB。尽管SSD 还存在一些设计缺陷，但这主要涉及到台式机和笔记本电脑固态硬盘的BIOS密码和加密问题，而服务器专用固态硬盘根本不存在这方面的问题。

极端节能方法6：在数据中心使用直流电。是的，重新使用直流电。道理很简单：服务器在内部使用的是直流电，这样可能消除为服务器供电时将交流电转换为直流电这一环节，实现迅速节能。

在21世纪初，直流电在数据中心中非常流行。因为当时数据中心的服务器电源转换效率仅为75%。但是随着电源转换效率的提高，数据中心开始采用效率更高的208伏交流电。到2007年，直流电已经不再流行。然而在2009年，直流电又重新流行起来，这要归功于高电压数据中心产品的出现。

在早期的数据中心当中，电力公司输出的 16000伏交流电先被转换为440伏交流电，然后再转换为220伏交流电，最后再转换为110伏交流电后才提供给服务器。每一次变压都会浪费一些电力，由于转换率低于百分之百，损失的电力被转化为热能（由于需要冷却系统将这些热量散掉，因此将导致更多的电费开支）。直接转换为 208 伏交流电可以减少一次变压，当时服务器内置电源最大效率为95%。

到了2009年，新的数据中心设备可以将电力公司输出的13000伏交流电直接转换为575 伏直流电输入到服务器机架上。服务器机架将575 伏直流电一次性转换为48 伏直流电后直接为机架上的服务器供电。每一次转换时的效率都是老式AC 变压技术的两倍，并且转化的热量也更少。尽管厂商宣称，可以节约50%的能耗，不过大多数专家认为节约能耗25%更为可信。

这种方法需要一些资金投入，不过所涉及的技术并不复杂，并且已经被证实十分有效。一个潜在的隐性开销是48伏 直流电传输需要较粗的铜电缆。焦耳定律告诉我们，在功率相同的情况下，由于电流更大，低电压比高电压需要更粗的导线。
极端节能方法7：将热量排入地下。在气候比较温暖的地区，外部空气冷却无法常年使用。比如，爱荷华州冬天的气温不是非常低，但是夏天的温度却非常高，空气的温度在华氏90至100度左右，这种温度不适合使用外部空气进行冷却。

通常地下数英尺处的温度相对较低，并且比较衡定。地下几乎不会受到如下雨、酷暑等户外天气的影响。如果将管道埋至地表深处，吸收了服务器热量的冷却水将在地下进行循环，这样冷却水的热量就被周围温度较低的土壤所吸收。

虽然这一技术并不复杂，但是地温冷却需要大量的管道。与此同时，建立一个成功的地温冷却系统需要进行仔细的分析和计算。由于数据中心是持续产生热量，单一的地温冷却槽将导致周围土壤温度饱和，进而导致冷却系统失灵。你需要分析一下数据中心周边土地的散热能力，确定特定区域内能够吸收多少热量，地下含水层是否能够提高散热能力。此外，还需要确定这一方法是否，以及会对环境带来什么影响。

极端节能方法8：通过管道将热量排到大海里。与地温冷却系统不同，大海可以无限地吸收数据中心排出的热量。海水冷却系统与地温冷却系统相似，不过你需要有充足的水源，如位于美国与加拿大边境的五大湖可以作为冷却水源。

将海水作为数据中心的冷却水是最为理想的情况。在滨海地区，通过热交换器，海洋可为数据中心降温。谷歌在2007年为此申请了专利。不过，谷歌的海水散热方案并不适合我们，因为在谷歌的方案中首先要拥有一座岛屿。

如果你的数据中心紧邻海边、大型湖泊或是内陆水道，那就情况就非常简单。数十年来，核电站就一直在用海水或湖水降温。“瑞典计算机”网站在去年秋天曾经报道称，谷歌在芬兰Hamina将一个纸浆厂改造成了一个采用这种冷却方式的数据中心。该数据中心将冰冷的波罗的海海水作为唯一的冷却方式。与此同时，这些海水还作为数据中心的紧急消防用水。谷歌的实践证明该方案具有极高的可靠性。由于原纸浆厂已经铺设了用于从波罗的海抽取海水的直径2英尺的管道，因此谷歌在改造时省去了不少开销。

淡水湖也可以用于冷却数据中心。美国康奈尔大学位于纽约伊萨卡的校区利用附近的卡尤加湖为其数据中心和整个校园提供冷却用水。为此，该校区在2000年率先建立起了一个名为“湖水冷却系统”的冷却设施。该设施每小时可抽取3.5万加仑水，并将这些华氏39度的湖水输送至2.5英里处的校园内。

无论淡水还是海水冷却系统都需要一个昂贵的组件——用于冷却数据中心的热交换器。这种热交换器可将用于直接冷却数据中心的冷却水与外部抽取过来的天然冷却水隔离。这种隔离是必须的，万一出现泄漏，既可保护环境，也可以保护精密的服务器设备。除了昂贵的热交换器外，海水或湖水冷却系统只需要一些普通的水管。

你希望节省多少资金呢？这些技术的价值在于它们并不互相排斥：你可以同时使用多种方法来实现你的短期目标和长期目标。你可以先采用最简单的办法——提高数据中心的温度设置，然后再根据节约情况评估一下剩余的其它节能七种方法。

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