新一代数据中心节能技术探析

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1、新一代数据中心节能技术探析摘要：本文通过对传统数据中心现状的解读，浅谈了影响数据中心能耗的各项因素，并着重对系统散热方面的新技术进行了探讨。关键词：冷通道和热通道动态智能散热1、数据中心的现状随着业务量的不断增长，数据中心容量的不断扩大，高密度计算设备的广泛应用使得数据中心在能耗以及散热方面面临巨大的压力。此外，企业信息的保留时间大大的延长使得数据中心除制冷系统外的硬件设备的耗能也不断的增加，使得运行成本急剧的提升。1.1电力消耗往年电力消耗情况如表1所示：如图1所示中通过服务器用电量和电源及制冷系统耗电的

2、比较，可以清晰的看到，在近年来电源和空调方面的耗电量呈几何式的增长，比重不断地加大，相比较来说，服务器部分的耗电量增长幅度并不明显。由此可见，在电源和制冷方面的节能减排有着很大的发展空间。1.2数据中心能效定量评价指标为了减少数据中心能量消耗，提高数据中心的能效，绿色网格组织(GreenGrid)制定了数据中心的能效比指标，即PUE（PowerUsageEffectiveness）指标，以此为基础来评价新的数据中心是否达到了节能的标准。PUE越接近越说明输入到数据中心的电能几乎全部用于IT设备本身，表明能效

3、水平约好。但实际上，在数据中心里，服务器、储存、网络等IT设备本身的耗电比重往往占的比重不大，大量的电能被电源、PDU配电设备、服务器风扇、UPS、空调等供电散热设备消耗了。能量使用效率PUE：PowerUsageEffectiveness数据中心总能耗二制冷用电负荷+供配电能耗+IT设备能耗据统计，国外先进的机房PUE值可以达到1.7左右，而目前我国的PUE平均值在2.5左右，这就意味着IT设备每消耗一度电，就有多达1.5千瓦时的电量被其他设备所消耗。PUE模型推测清楚的列出了数据中心的能量消耗三大部分，

4、即：（1）IT设备的能量消耗；（2）供电系统的能量损耗；（3）制冷系统的能量消耗。2、设备降能耗新技术2.1刀片服务器在标准高度的机架式机箱内插装多个卡式的服务器单元，这些单元在系统软件的协调下同步工作就可以变成高可用和高密度的新型服务器。通过采用集中式供电，机内交换模块，使网络线、电源线数目大大减少了，同时也更加省电。2.2液体冷却机架新型的液体冷却机架可以直接对机架内部进行散热，只需要构建一个内置有散热功能的封闭机箱或是机架，服务器从机架的一端抽入冷气，从另一端抽出热气。然后，热气经热交换器冷却后，从另

5、一端重新回到机架内。借助液体冷却机架技术，可以大大提高散热效率。2.3提升数据中心供配电能力(1)动态节电器：能够通过只提供与整体基础设施要求相匹配的电量，从而改进耗电状况，使得系统始终能保持高效的工作状态的同时能确保电力供应的充足。(2)节点配电机柜：配电机柜通过将数据中心的集中配电改为区域配电方式，将配电管理移到“区域”级，解决了从机箱到机架的集成电源管理问题，并使得供电效率更高。3、机房散热节能新技术分析3.1散热系统的节能技术传统的机房采用强制通风(HVAC)技术，利用设置在机房各个部位的空调设备通

6、过活动地板向机房内鼓风，冷却整个机房，包括服务器和其他IT部件。如图2所示：这样做必然造成制冷能力超额供应；一方面使机房过冷，白白浪费了大量宝贵的电力；另一方面，机架内部仍可能留下一些热点，影响服务器等设备的稳定运行。针对传统强制通风技术的缺点，创新的精确送风技术被提出，用来消除数据中心在机架级的散热瓶颈，满足高密度计算的需要。3.1.1冷通道和热通道散热冷/热通道的使用可以充分利用散热设备和活动地板系统的强化散热功效，在冷通道中，设备机柜面对面排列；而在热通道中，设备机柜背对背排列。冷空气通过冷通道进入机

7、房，热空气通过热通道排出机房。冷通道是指铺设穿孔瓷砖的通道，这种通道可以让冷却气流从活动地板下的强制通风系统流出，而热通道没有铺设穿孔地板。在冷通道中，设备机柜采用面对面的布置方式，这样从穿孔地板流出来的冷气流，就可以从机柜前面进入设备，再从设备的背面排出，进入相邻的热通道。如图3所示:热通道通常气温非常高，热气流需要通过机房顶部回流到散热设备中。因此，热通道不能铺设穿孔瓷砖，否则会使冷热气流想混，返回散热设备的热气流温度降低，进而造成散热资源的浪费。2.1.2气流模型的规划为了实现最佳的下吹气流模式，必须

8、最大限度减少排出热气流回CRAC设备的路径和可能遇到的障碍。在理想状态下，排出热气流会上升到天花板，然后回流到CRAC设备的进气口。实际上，CRAC设备可能只会吸入最靠近进气口的热气，其余的热气会与冷气混合在一起。当热气进入冷通道，或者冷气流入热通道，都会造成热气与冷气的混合，导致CRAC设备的有效散热功率的降低和供气温度的上升，进而热气可能会进入机架，进一步影响散热的效用。(1)天花板回风和双送风区。使用天花板