在 2000 年代中期變得越來越流行之后，云計(jì)算徹底改變了數(shù)據(jù)中心行業(yè)。除了提供成本節(jié)約、安全性、移動(dòng)性和可擴(kuò)展性優(yōu)勢外，云計(jì)算還有望比其他數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理方法更加環(huán)保。通過提高效率，云運(yùn)營商可以減少通常會(huì)增加數(shù)據(jù)中心碳足跡的電力和其他材料的使用。

云服務(wù)的廣泛使用導(dǎo)致對(duì)遍布全球的大型數(shù)據(jù)中心的需求增加。結(jié)合數(shù)據(jù)的爆炸式增長，對(duì)公共云產(chǎn)品的需求導(dǎo)致 AWS、谷歌和阿里巴巴等云服務(wù)提供商蓬勃發(fā)展。

為了應(yīng)對(duì)政府、行業(yè)監(jiān)管機(jī)構(gòu)和客戶對(duì)數(shù)據(jù)中心和云運(yùn)營商的可持續(xù)性日益增長的擔(dān)憂，其中許多組織已經(jīng)設(shè)定了到 2030 年實(shí)現(xiàn)凈零碳足跡的目標(biāo)。

據(jù)介紹，數(shù)據(jù)中心行業(yè)整體每年用電量約1500億千瓦時(shí)，約占全球用電量的3%。因此，數(shù)據(jù)中心必須盡可能高效和可持續(xù)地運(yùn)行，以消除對(duì)環(huán)境的任何潛在危害。

確保更環(huán)保的數(shù)據(jù)中心的一些方法包括：

1. 升級(jí)新裝備

雖然設(shè)備可能不會(huì)被視為損壞 或需要大量維護(hù)，因?yàn)檫\(yùn)行效率似乎是最佳的，但設(shè)備越舊，能效可能越低。對(duì)于可能無法跟上數(shù)據(jù)中心技術(shù)當(dāng)前擴(kuò)展和發(fā)展的遺留設(shè)備來說尤其如此。這個(gè)問題在老式數(shù)據(jù)中心最為突出，其中核心機(jī)械和電氣組件，例如不間斷電源系統(tǒng) (UPS)、靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān) (STS) 和樓宇開關(guān)設(shè)備，其建議使用壽命已接近尾聲。

雖然定期維護(hù)和維修可以改善設(shè)備的功能，但隨著時(shí)間的推移，設(shè)備變得不可靠且維護(hù)成本更高。同樣重要的是，不僅要更換更大、更突出的設(shè)備，還要更換更小、經(jīng)常被遺忘的設(shè)備，例如電容器和斷路器。通常不鼓勵(lì)設(shè)備升級(jí)以節(jié)省資金，但現(xiàn)代設(shè)備提供的效率節(jié)省往往超過它們。從長遠(yuǎn)來看，避免因陳舊和故障設(shè)備而導(dǎo)致數(shù)據(jù)中心停機(jī)的代價(jià)高昂的風(fēng)險(xiǎn)也更加有益。

2. 盡量減少旁路氣流

數(shù)據(jù)中心的另一個(gè)對(duì)能源使用量有很大貢獻(xiàn)的方面是冷卻系統(tǒng)。據(jù)估計(jì)，數(shù)據(jù)中心冷卻約占數(shù)據(jù)中心總能耗的一半，因此優(yōu)化氣流以提高能效非常重要。旁路氣流是在不帶走任何熱量的情況下返回冷卻裝置的空氣。這會(huì)導(dǎo)致冷卻能力損失、冷卻成本增加以及熱點(diǎn)增加。因此，旁路氣流會(huì)降低冷卻系統(tǒng)的能效，并且需要額外的冷卻來去除 IT 設(shè)備的熱量。

旁路氣流可以通過盲板進(jìn)行管理，以改善氣流、降低服務(wù)器入口溫度并提高機(jī)房空調(diào) (CRAC)回風(fēng)溫度。該解決方案可以減少能源浪費(fèi)，從而將能源成本降低 1-2%。另一種解決方案是高架地板索環(huán)，它可以密封高架地板中的電纜穿孔，并允許在底層地板通風(fēng)系統(tǒng)中保持最大壓力，同時(shí)仍允許電纜進(jìn)入外殼。另一種解決方案是在 CRAC 裝置上安裝高效罩，通過將裝置延伸至回風(fēng)室來增加暖空氣的供應(yīng)。這可以將冷通道溫度降低 1-2 度，從而減少冷卻數(shù)據(jù)中心所需的能量。

3. 切換到生態(tài)模式

不間斷電源 (UPS) 可能會(huì)浪費(fèi)大量能源，盡管它能夠以多種模式運(yùn)行以減少這種浪費(fèi)。經(jīng)濟(jì) (ECO) 模式是一種選項(xiàng)，旨在最大限度地減少與低效能源使用相關(guān)的損失，它涉及直接通過 UPS 的輸入功率。在這種模式下，服務(wù)器依靠市電運(yùn)行，但在斷電時(shí)仍能受到保護(hù)。

然而，ECO 模式并不是一種非常流行的提高能源效率的方法，因?yàn)榕c噪音和其他電源問題相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)增加，這些問題可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的服務(wù)器問題。許多數(shù)據(jù)中心經(jīng)理不知道的是，在 ECO 模式下，旁路路徑的效率為 98%-99%，而基礎(chǔ) UPS 的效率為 94%-97%。這可使數(shù)據(jù)中心能耗降低 2-3%。

4. 使用服務(wù)器虛擬化

服務(wù)器虛擬化涉及將物理服務(wù)器用作邏輯計(jì)算容量池。服務(wù)器被分成多個(gè)“虛擬機(jī)”，就像它們?cè)谖锢砩戏蛛x的機(jī)器一樣運(yùn)行，因?yàn)樗鼈兇龠M(jìn)了多個(gè)系統(tǒng)和應(yīng)用程序的操作。這是提高服務(wù)器利用率、整合空間和設(shè)備以及降低能耗的最有效方法之一，因?yàn)樗鼫p少了數(shù)據(jù)中心內(nèi)所需的物理服務(wù)器數(shù)量。由于使用的服務(wù)器數(shù)量減少，能源消耗顯著降低，因?yàn)閷?duì)電力和冷卻的需求減少。虛擬化作為空閑服務(wù)器（也稱為幽靈服務(wù)器）非常有用) 據(jù)報(bào)道使用其額定功率的 50%。考慮到數(shù)據(jù)中心中多達(dá) 30% 的服務(wù)器可能處于閑置狀態(tài)，因此通過虛擬化提高效率的機(jī)會(huì)是巨大的。

由于虛擬化提供了前所未有的可擴(kuò)展性和靈活性，因此還有技術(shù)優(yōu)勢。此外，管理員需要購買、安裝、配置和維護(hù)的物理系統(tǒng)更少，從而保持了數(shù)據(jù)中心的正常運(yùn)行時(shí)間和運(yùn)營效率。

5. 回收或再利用設(shè)備

除了傳統(tǒng)的紙張和塑料回收箱外，數(shù)據(jù)中心還需要回收并可能再利用其設(shè)備，以減少設(shè)備制造過程中釋放到大氣中的不必要排放量。例如，自 2007 年以來，谷歌通過改造過時(shí)的服務(wù)器以避免購買超過 300,000 臺(tái)新機(jī)器，從而以重復(fù)使用其數(shù)據(jù)中心設(shè)備而聞名。如果谷歌找不到過時(shí)或破舊機(jī)器的用途，它會(huì)轉(zhuǎn)售這些設(shè)備，以便將其用于其他目的。一些可以輕松回收的設(shè)備包括發(fā)電機(jī)、開關(guān)設(shè)備、自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)、高架地板、銅、UPS、配電裝置 (PDU)等等。甚至還有Green Recycling Co等公司., 這將毫不費(fèi)力地處理回收過程。

重復(fù)使用設(shè)備也是減少數(shù)據(jù)中心碳足跡的好方法。然而，許多數(shù)據(jù)中心經(jīng)理將不得不改變他們對(duì)二手設(shè)備的看法，因?yàn)樵S多人反對(duì)這個(gè)想法。即使這臺(tái)機(jī)器的成本是全新設(shè)備的三分之一，而且它的剩余使用壽命超過了設(shè)施的預(yù)期壽命，但缺乏對(duì)機(jī)器歷史的了解是許多管理人員不愿意承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)。歸根結(jié)底，這取決于數(shù)據(jù)中心經(jīng)理對(duì)環(huán)境可持續(xù)性的奉獻(xiàn)，因?yàn)橹貜?fù)使用設(shè)備存在風(fēng)險(xiǎn)，但如果大規(guī)模進(jìn)行，影響可能是巨大的。

6. 實(shí)施綠色建筑認(rèn)證體系

有許多綠色建筑認(rèn)證計(jì)劃可用于幫助指導(dǎo)、展示和記錄為實(shí)現(xiàn)更可持續(xù)、高性能的數(shù)據(jù)中心所做的努力。最引人注目的是美國綠色建筑委員會(huì) (USGBC) 制定的能源與環(huán)境設(shè)計(jì)領(lǐng)導(dǎo)力 (LEED) 認(rèn)證。它是一套針對(duì)綠色建筑的設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)營和維護(hù)的評(píng)級(jí)體系，認(rèn)證級(jí)別包括銀級(jí)、金級(jí)和白金級(jí)。白金數(shù)據(jù)中心是具有最高水平的環(huán)保建設(shè)和資源高效利用的數(shù)據(jù)中心。一些特點(diǎn)獲得 LEED 認(rèn)證的數(shù)據(jù)輸入包括提高冷卻效率、降低能耗、使用清潔備用電源系統(tǒng)、使用可再生能源和綠色建筑。

雖然數(shù)據(jù)中心獲得此認(rèn)證不是強(qiáng)制性的，但越來越多的數(shù)據(jù)中心正在獲得 LEED 認(rèn)證，以響應(yīng)人們對(duì)數(shù)據(jù)中心引起的環(huán)境問題的認(rèn)識(shí)不斷提高。LEED 認(rèn)證的主要好處之一是許多州和地方政府作為獎(jiǎng)勵(lì)授予的稅收抵免。例如，按照每平方英尺 1.80 美元的減免，一個(gè) 147,000 平方英尺的金牌 LEED 數(shù)據(jù)中心可能有資格獲得 264,600 美元的 EPAct 稅收減免。這也是獲得相對(duì)于其他數(shù)據(jù)中心的競爭優(yōu)勢的機(jī)會(huì)，因?yàn)橥瑯又匾暛h(huán)境可持續(xù)性的客戶會(huì)傾向于選擇 LEED 認(rèn)證的數(shù)據(jù)中心，而不是那些可持續(xù)發(fā)展努力可能沒有那么突出的競爭對(duì)手。

7. 使用可再生能源

雖然上述做法有助于降低數(shù)據(jù)中心整體的能耗和碳足跡，但數(shù)據(jù)中心直接解決問題的根源也很重要。太陽能電池板、風(fēng)力渦輪機(jī)和水力發(fā)電廠都是可以替代傳統(tǒng)化石燃料的可再生能源的例子。截至 2018 年，一些最大和最知名的公司，包括蘋果、亞馬遜、塔吉特和谷歌，在其設(shè)施中安裝的太陽能容量處于行業(yè)領(lǐng)先地位。

IRENA 的 2019 年報(bào)告表明，新安裝的可再生能源發(fā)電容量甚至比最便宜的化石燃料發(fā)電方案便宜得多。例如，“2019 年新增的可再生能源產(chǎn)能中，有一半以上的電力成本低于新增煤炭。新的太陽能和風(fēng)能項(xiàng)目也在削弱成本最低的現(xiàn)有燃煤電廠。” 這主要?dú)w因于使用現(xiàn)場可再生能源來管理需求和/或減輕高峰時(shí)段對(duì)主要公用電網(wǎng)的依賴。除了成本之外，可再生能源最明顯的好處之一是資源極不可能耗盡或變得不可用。

8. 使用 DCIM 軟件降低能耗

領(lǐng)先的數(shù)據(jù)中心專業(yè)人員利用數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施管理 (DCIM)軟件來監(jiān)控和管理能源消耗，以促進(jìn)更高效的運(yùn)營。DCIM 應(yīng)與上述節(jié)能方法結(jié)合使用，因?yàn)樗峁┝俗畲笙薅鹊販p少能源消耗同時(shí)最大限度地利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心足跡所需的功能和信息。

DCIM 軟件允許您：

• 設(shè)計(jì)物理數(shù)據(jù)中心以提高效率。借助 DCIM 軟件，您可以在物理擴(kuò)建之前對(duì)數(shù)據(jù)中心平面圖進(jìn)行建模。這使您可以可視化地板 PDU、冷卻系統(tǒng)元件、熱/冷通道遏制和分離等的布局，以確保有足夠的空間、電力和網(wǎng)絡(luò)容量來運(yùn)行設(shè)備，而不會(huì)過度配置容量。
• 通過虛擬化整合資源。服務(wù)器虛擬化減少了數(shù)據(jù)中心所需的物理服務(wù)器數(shù)量，DCIM 軟件可以幫助跟蹤應(yīng)用程序在整合系統(tǒng)中的位置。它還可以幫助您可視化使用了多少物理空間以及如何將容量分配給虛擬機(jī)。
• 監(jiān)控能源消耗。電力監(jiān)控是確保數(shù)據(jù)中心盡可能環(huán)保的重要組成部分。通過收集直至插座級(jí)別的實(shí)時(shí)電源數(shù)據(jù)，您可以識(shí)別幽靈服務(wù)器和耗電大戶。您還可以為收集的數(shù)據(jù)設(shè)置閾值，以便在超過這些閾值時(shí)通知您。
• 監(jiān)測溫度和濕度。內(nèi)置的 ASHRAE 冷卻圖表和 3D 熱圖視頻讓您可以直觀地了解設(shè)備可能過冷和浪費(fèi)能源的位置。有了這些信息，就可以很容易地知道在不引入風(fēng)險(xiǎn)的情況下將溫度設(shè)定點(diǎn)提高多少來提高效率。
• 促進(jìn)節(jié)能行為。DCIM 軟件收集的重要數(shù)據(jù)包括按客戶、業(yè)務(wù)部門或應(yīng)用程序跟蹤的能源和成本數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)可用于鼓勵(lì)客戶的節(jié)能行為，客戶將按實(shí)際能耗付費(fèi)。

匯集一切

對(duì)云計(jì)算和數(shù)據(jù)中心不斷增長的需求將不可避免地導(dǎo)致它們消耗的能源增加，但可以通過高度可持續(xù)的方式實(shí)現(xiàn)。雖然數(shù)據(jù)中心是高度依賴互聯(lián)網(wǎng)和技術(shù)的社會(huì)中極其重要的機(jī)構(gòu)，但數(shù)據(jù)中心經(jīng)理必須鼓勵(lì)環(huán)保實(shí)踐。

數(shù)據(jù)中心能效不僅對(duì)環(huán)境健康至關(guān)重要，而且還提供許多與降低成本和提高設(shè)備性能有關(guān)的好處。人們通常對(duì)更環(huán)保的數(shù)據(jù)中心實(shí)踐持負(fù)面態(tài)度，因?yàn)樗鼈兛雌饋砗軓?fù)雜、耗時(shí)且昂貴。雖然按原樣繼續(xù)數(shù)據(jù)中心運(yùn)營似乎更容易，但數(shù)據(jù)顯示，綠色數(shù)據(jù)中心的成本更低，性能更高效，并且總體上對(duì)可能也重視環(huán)境可持續(xù)性的消費(fèi)者更具吸引力。