🥇「抑制食慾」：提高資料中心能源效率的幾種方法

如今，大量電力用於確保資料中心的高效運作。 2013年，只有美國資料中心消耗的發電量約91億度，相當於34座大型燃煤電廠的年發電量。

電力仍然是擁有資料中心的公司的主要支出項目之一，這就是為什麼他們正在嘗試增加計算基礎設施的效率。為此，使用了各種技術解決方案，我們今天將討論其中一些。

Виртуализация

在提高能源效率方面，虛擬化有幾個引人注目的優勢。首先，將現有服務整合到更少的硬體伺服器上可以節省硬體維護費用，這意味著更低的冷卻、電力和空間成本。其次，虛擬化可以讓你優化硬體資源的使用，靈活地重新分配虛擬權力就在工作過程中。

NRDC與Anthesis聯合舉辦研究並發現，透過 3100 台虛擬主機取代 150 台伺服器，能源成本每年可減少 2,1 萬美元。有興趣的組織節省了維護和購買設備的費用，減少了系統管理員的人員，在出現任何問題時獲得了資料恢復的保證，並且不再需要建立另一個資料中心。

根據結果研究 Gartner預測，2016年，許多公司的虛擬化水準將超過75%，市場本身價值將達到5,6億美元，但仍有一些因素阻礙了虛擬化的廣泛採用。主要原因之一仍然是難以將資料中心「重建」為新的營運模式，因為這樣做的成本往往超過潛在的收益。

能源管理系統

此類系統可提高冷卻系統的能源效率或減少 IT 設備的能源消耗，最終將成本最小化。在這種情況下，一個特殊的軟件，它監控伺服器活動、能源消耗和成本，自動重新分配負載，甚至關閉設備。

能源管理軟體的一類是資料中心基礎設施管理（DCIM）系統，用於監控、分析和預測各種設備的能源效率。大多數DCIM工具並不用於直接監控IT和其他設備的功耗，但許多系統都配備了PUE（電源使用效率）計算器。根據英特爾和戴爾 DCIM 的說法，此類解決方案舊 53% 的 IT 經理。

當今大多數硬體已經被設計為節能的，但硬體採購通常更注重初始價格或性能，而不是總擁有成本，因此節能硬體仍然存在不被注意的。除了減少能源費用外，此類設備降低還有排放到大氣中的二氧化碳量。

數據壓縮

還有一些不太明顯的方法可以提高資料中心的能源效率，例如減少儲存的資料量。壓縮很少使用的數據可以即使考慮到壓縮和解壓縮也會消耗資源，也可節省高達 30% 的能源。重複資料刪除可以顯示出更有吸引力的結果—40-50%。值得注意的是，使用低功耗儲存「冷」資料也有助於降低功耗。

禁用殭屍伺服器

導致資料中心能源消耗效率低下的問題之一是設備閒置。專家相信有些公司無法實際估計所需的資源量，而有些公司則著眼於未來購買伺服器容量。結果，近 30% 的伺服器閒置，每年消耗 30 億美元的能源。

同時，根據研究，IT 經理不能識別 15% 到 30% 的已安裝伺服器，但不要登出這些設備，因為擔心可能產生的後果。只有 14% 的受訪者保留未使用伺服器的記錄並知道其大致數量。

解決此問題的一種選擇是使用公有雲，採用即用即付的付費模式，此時公司只需為實際使用的容量付費。許多公司已經在使用該方案，德州普萊諾的 Aligned Energy 資料中心的所有者聲稱，該方案可以讓客戶每年節省 30% 至 50%。

資料中心氣候控制

論資料中心能源效率影響設備所在房間的小氣候。為了使冷卻裝置高效運行，必須將資料中心機房與外部環境隔離並防止熱量通過牆壁、天花板和地板傳遞，從而最大限度地減少冷損失。一個很好的方法是防潮層，它還可以調節房間的濕度水平。

濕度過高會導致設備運作出現各種錯誤，增加磨損和腐蝕，而濕度過低則會導致靜電放電。 ASHRAE 確定資料中心的最佳相對濕度水準在 40% 至 55% 範圍內。

高效率的氣流分佈還可節省20-25%的能耗。正確放置設備機架將有助於做到這一點：將資料中心電腦室劃分為「冷」和「熱」走廊。在這種情況下，需要確保走廊的隔熱：在必要的地方安裝穿孔板，並在伺服器排之間使用空白面板，以防止氣流混合。

不僅需要考慮設備的位置，還需要考慮氣候系統的位置。當大廳劃分為「冷」和「熱」走廊時，空調應垂直於熱氣流方向安裝，以防止後者隨冷空氣滲入走廊。

資料中心有效熱管理的一個同樣重要的方面是電線的放置，它會阻礙氣流、減少靜壓並降低 IT 設備的冷卻效率。這種情況可以透過將電纜橋架從高架地板下方移至更靠近天花板的位置來糾正。

自然冷卻和液體冷卻

專用氣候控制系統的絕佳替代方案是自然冷卻，可在寒冷季節使用。如今，科技使得在天氣允許的情況下改用節能器成為可能。根據 Battelle 實驗室的一項研究，自然冷卻可將資料中心的能源成本降低 13%。

有兩種類型的節能器：僅使用乾燥空氣的節能器，以及在空氣未充分冷卻時使用額外灌溉的節能器。有些系統可以組合不同類型的省煤器，形成多級冷卻系統。

但由於氣流混合或無法利用去除的多餘熱量，空氣冷卻系統通常效率低。此外，安裝此類系統通常需要額外的空氣過濾器和持續監控成本。

許多專家認為液體冷卻效果更好。專門為伺服器創建液體冷卻系統的丹麥供應商 Asetek 的代表 John Hamill，自信的這種液體在儲存和傳遞熱量方面的效率比空氣高約 4 倍。在勞倫斯伯克利國家實驗室與美國電力轉換公司和矽谷領導小組合作進行的一項實驗中，已證實的，由於液體冷卻和冷卻水塔供水，在某些情況下，節能達到50%。

其他技術

如今，三個領域的發展將有助於提高資料中心的效率：多核心處理器的使用、整合冷卻系統和晶片級冷卻。

電腦製造商認為，多核心處理器透過在更短的時間內完成更多任務，將使伺服器能耗降低40%。 Egenera 和艾默生網路能源公司的 CoolFrame 解決方案是整合冷卻系統有效性的一個例子。它吸收從伺服器中排出的熱空氣，進行冷卻並將其「扔」到房間中，從而將主系統的負載減少23％。

至於 технологии 晶片冷卻，它允許熱量直接從伺服器的熱點（例如中央處理單元、圖形處理單元和記憶體模組）轉移到機架或機房外部的環境空氣中。

提高能源效率已成為當今的一個真正趨勢，考慮到資料中心的消耗量，這並不奇怪：所有營運費用的 25-40% 來自支付電費。但主要問題是IT設備消耗的每一千瓦時都會轉化為熱量，然後由能源密集型冷卻設備帶走。因此，在未來幾年，降低資料中心的能源消耗將不會不再重要——將會出現越來越多的提高資料中心能源效率的新方法。

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來源： www.habr.com

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