面向新一代数据中心建设的节能技术

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1、面向新一代数据中心建设的节能技术当前所有机构的数据中心都面临日益严峻的高能耗挑战。解决好供电和散热问题已经成为建设新一代核心技术之一。为了建设高能效的新一代数据中心必须象管理IT资源一样灵活地管理电力和散热资源，确保数据中心成为高能效、低排放的绿色数据中心。日益严峻的节能减排压力长期以来数据中心供电和散热仅仅被认为是“比较次要的辅助技术”，从事这些工作的人员也被认为是“辅助人员”，为什么在数据中心革命中却被认为是一项主要技术、被放置在核心地位？这主要反映了随着计算中心外部环境、运营和管理模式的变化，迫使

2、各机构数据中心以前所未有的力度采用现代化的供电和散热技术，建设绿色数据中心成为IT产业界关注的头号大事！供电和散热开支的增加、消费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的增长速度的3倍。而且，电费开支是累加的，机构购买了设备以后，2－3年内电费开支就超过设备的总价格。当前，IT应用不计成本的时代已经一去不复返了。许多机构为了提高经济效益，都纷纷紧缩IT预算，使得能量开支成为数据中心难以承受的负担。当前处理器密度和性能仍在按照摩尔定律揭示的规律发展，但现有的供电和散热能

3、力却不能支持高密度计算的能力。人们发现，许多数据中心机架利用效率低于1/3。即使机架大半是空的，也不能加入新设备。昂贵的电费也使得许多数据中心没有能力添置新的设备。供电和散热已经成为阻碍数据中心发展的主要制约因素。除了节能之外，机房的设备安全也越来越与散热有关：随着处理器等器件的工艺水平和主频的提高，它们的发热量也不断增加；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、电缆数量多而且联接复杂，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

4、至造成诱发火灾等恶性事故的重大安全隐患。这一切使得数据中心不能实现无人值守，也难以维持长期的安全持续运行、实现连续服务。数据中心和计算机设备消耗的电力越多，消耗的自然资源越多，排放的温室气体也越多。HP科学家估计全球计算机设备每年消耗4.15亿吨煤、排放8.64亿吨CO2温室气体。为了生产它所耗费的电力也必然会消费自然资源、增加污水、热量、温室气体排放。这一切都成为影响环境保护和人类可持续发展的因素。当前，许多国家政府对环境保护的要求越来越严格。对于机构来说，节能减排已经不再是一个选择项，而将成为必须遵

5、循的法规和义务。造成能耗急剧增长的原因人们不禁要问：为什么数据中心能耗增长如此之快？事实上，造成这一困境的原因是多方面的，只有全面分析方能正确有效地解决这一难题。IT设备发热量的急速增加，并非是偶然的，其主要原因是社会的发展、应用需求急剧增长。服务器和存储等设备数量的增加、必然导致用电量增加、还必须使用更多的电力来消除所产生的热量；服务器性能的提高要求使用主频更高、线宽更密的处理器、容量更大的内存、速度更高的网络器件，这些都导致发热量的增加；为了容纳急剧增加的IT设备、提高空间利用效率，要求缩小设备体积

6、、提高计算密度，推动了以刀片服务器为代表的高密度计算的发展。这不仅要求更高的供电密度，也大大增加了散热的难度。因此，当前困扰数据中心的供电和散热问题是IT技术发展和需求扩展的产物。从长期发展趋势来看，伴随着机构IT需求的发展，供电和散热问题对数据中心发展的制约将越来越严重，解决这一问题的难度和复杂性也将越来越高！事实上，需求的增长是永远不会停止的，解决供电和散热难题也永远不能停止！这就是建设新一代数据中心无论如何也避不开解决供电和散热难题的根本原因！高密度计算的发展也对供电和散热技术施加了更大的压力。当

7、前，许多新型的应用促使数据中心中服务器数量爆炸性地增长，形成了“服务器蔓延”的现象。为了避免机房面积过快扩大以及随之而剧增的照明、致冷和其他运行维护费用，机构数据中心要求大幅度缩小服务器（以及存储设备和网络通信）的体积、提高计算密度，促使IT应用向高密度计算方向发展。最近5年中，应用需求和VLIC技术的发展推动服务器的计算密度提高了500％，对数据中心和机架电源设计和供电能力提出了更高的要求。例如，今天的数据中心能够把供电能力要求提高到每平方英尺300W。一个典型的42U机架装满服务器和存储需要的负载从

8、5－8KW、提高到12－14KW、在高峰时间可达20KW。传统数据中心服务器使用和应用部署模式的局限和低效。传统数据中心的设计思想是采用过度供应资源的方法来支持一个个孤立的应用系统的运行，相互之间资源不能动态调度和共享。为了保持它们在涨落的工作负载下正常运行必须按照高限来配置资源，造成资源的超额和过度供应、而资源利用效率却非常低下。传统的服务器和存储资源供应模式造成数据中心中服务器数量越来越多、存储容量也爆炸性增加。这必然造成耗费更多的电力