你見(jiàn)過(guò)真正的數(shù)據(jù)中心嗎？
“棟棟大樓矗立園區(qū)，井然有序地排列著。穿上‘鞋套’，走進(jìn)其中一棟大樓，里面機(jī)器轟鳴，一眼望去，全是一排排的黑色機(jī)柜，機(jī)柜中的設(shè)備不停閃爍。雖是夏日，但大樓里卻有點(diǎn)冷。”這是筆者參觀某公司數(shù)據(jù)中心所見(jiàn)。
無(wú)論是打車、網(wǎng)購(gòu)，還是刷新聞、看視頻和點(diǎn)外賣……這些行為的背后都離不開(kāi)數(shù)據(jù)中心。可以說(shuō)，數(shù)據(jù)中心已經(jīng)成為互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和服務(wù)的基石。
數(shù)據(jù)爆炸與數(shù)據(jù)中心耗電量
隨著云計(jì)算、人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的深入發(fā)展，數(shù)據(jù)中心迎來(lái)新的發(fā)展機(jī)遇。一方面，數(shù)據(jù)中心步入快速發(fā)展階段;另一方面，它卻面臨能耗過(guò)高的問(wèn)題。中國(guó)8.29億網(wǎng)民在2018年產(chǎn)生了7.6ZB的數(shù)據(jù)量，并且數(shù)據(jù)量還將以每年30%的速度增長(zhǎng)。到2025年，中國(guó)智能互聯(lián)設(shè)備將達(dá)到800億，整個(gè)數(shù)據(jù)量將高達(dá)48.6ZB。
數(shù)據(jù)的爆炸式增長(zhǎng)，背后是數(shù)據(jù)中心驚人的耗電量。從全球來(lái)看，到2025年，數(shù)據(jù)中心將占到全球能耗的最大份額，高達(dá)33%;從國(guó)內(nèi)看，全國(guó)數(shù)據(jù)中心的耗電量已連續(xù)8年超過(guò)12%的速度增長(zhǎng)。2017年，國(guó)內(nèi)數(shù)據(jù)中心總耗電量達(dá)到1200-1300千瓦時(shí)，這個(gè)數(shù)字超過(guò)三峽大壩和葛洲壩電廠發(fā)電量之和。預(yù)計(jì)，到2020年，中國(guó)數(shù)據(jù)中心耗電量為2962億千瓦時(shí)，2025年高達(dá)3842.2億千瓦時(shí)。
并且，隨著5G時(shí)代到來(lái)，數(shù)據(jù)中心耗電量將快速增加。居高不下的耗電量、溫室氣體的排放、大量的水資源消耗和設(shè)備報(bào)廢后的環(huán)境污染……數(shù)據(jù)中心數(shù)量與規(guī)模的快速增長(zhǎng)已經(jīng)為資源與環(huán)境帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)，綠色數(shù)據(jù)中心呼之欲出。
國(guó)家政策的驅(qū)動(dòng)力
2019年2月14日，國(guó)家工信部、國(guó)家機(jī)關(guān)事務(wù)管理局和國(guó)家能源局三部委聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于加強(qiáng)綠色數(shù)據(jù)中心建設(shè)的指導(dǎo)意見(jiàn)》(以下簡(jiǎn)稱《意見(jiàn)》)。
《意見(jiàn)》指出：大力推動(dòng)綠色數(shù)據(jù)中心創(chuàng)建、運(yùn)維和改造，引導(dǎo)數(shù)據(jù)中心走高效、清潔、集約、循環(huán)的綠色發(fā)展道路，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心持續(xù)健康發(fā)展。
《意見(jiàn)》的主要目標(biāo)是：建立健全綠色數(shù)據(jù)中心標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)體系和能源資源監(jiān)管體系，打造一批綠色數(shù)據(jù)中心先進(jìn)典型，形成一批具有創(chuàng)新性的綠色技術(shù)產(chǎn)品、解決方案，培育一批專業(yè)第三方綠色服務(wù)機(jī)構(gòu)。到2022年，數(shù)據(jù)中心平均能耗基本達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，新建大型、超大型數(shù)據(jù)中心的電能使用效率值達(dá)到1.4以下，高能耗老舊設(shè)備基本淘汰，水資源利用效率和清潔能源應(yīng)用比例大幅提升，廢舊電器電子產(chǎn)品得到有效回收利用。
對(duì)新建數(shù)據(jù)中心，《意見(jiàn)》稱“鼓勵(lì)采用液冷、分布式供電、模塊化機(jī)房以及虛擬化、云化IT資源等高效系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案”，云服務(wù)器租用，并“引導(dǎo)大型和超大型數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)電能使用效率值不高于1.4”。
對(duì)在用數(shù)據(jù)中心，意見(jiàn)指示“有序推動(dòng)數(shù)據(jù)中心開(kāi)展節(jié)能與綠色化改造工程”，“力爭(zhēng)通過(guò)改造使既有大型、超大型數(shù)據(jù)中心電能使用效率值不高于1.8”。
根據(jù)IDC發(fā)布的《2019中國(guó)企業(yè)綠色計(jì)算與可持續(xù)發(fā)展研究報(bào)告》表明，雖然中國(guó)企業(yè)數(shù)據(jù)中心能源使用效率(PUE)值明顯改善，但依然有85%的受訪企業(yè)數(shù)據(jù)中心的能源使用效率在1.5-2.0之間，未來(lái)仍有很大的提升空間。
關(guān)于數(shù)據(jù)中心高能耗問(wèn)題，施耐德電氣方面表示，“讓數(shù)據(jù)中心變‘綠’不只是政策要求。事實(shí)上，在節(jié)能之外，綠色數(shù)據(jù)中心之‘綠’還涵蓋多個(gè)環(huán)境要素，比如廢舊鉛酸蓄電池若處理不當(dāng)，鉛、汞、鎘等有毒有害重金屬會(huì)對(duì)環(huán)境造成危害。”
并且三部委《意見(jiàn)》明確指出，水資源利用效率和清潔能源應(yīng)用比例大幅提升，廢舊電器電子產(chǎn)品得到有效回收利用。
核心問(wèn)題：數(shù)據(jù)中為何如此耗能？
數(shù)據(jù)中心高能耗產(chǎn)生的原因是什么？人們使用電腦或手機(jī)，都有這樣的感受：時(shí)間一長(zhǎng)，它們會(huì)發(fā)燙。道理相同，數(shù)據(jù)中心規(guī)模龐大，里面有大量的服務(wù)器、存儲(chǔ)設(shè)備和交換機(jī)以及千億級(jí)別的芯片，發(fā)燙程度非電腦和手機(jī)可以相比。因此，數(shù)據(jù)中心大量的電力被用于冷卻。
可以說(shuō)，冷卻效率的高低對(duì)數(shù)據(jù)中心高能耗有著決定性影響。
科技巨頭的數(shù)據(jù)中心怎么節(jié)能？
為解決數(shù)據(jù)中心能耗問(wèn)題，企業(yè)“簡(jiǎn)直是無(wú)所不用其極”。
比如將數(shù)據(jù)中心建在北極圈內(nèi)(如Facebook)、數(shù)據(jù)中心沉于海底(如微軟)、數(shù)據(jù)中心“藏”于山洞(如騰訊)等。這種種措施都是為了利用自然冷源給數(shù)據(jù)中心提供更高的能效，減少制冷方面能耗的損失。
1.Facebook北極圈數(shù)據(jù)中心
位于瑞典北部，F(xiàn)acebook有一個(gè)名為Node Pole的數(shù)據(jù)中心，處理著用戶發(fā)到Facebook上的任何自拍和任何一個(gè)“點(diǎn)贊”。
