如何建一個“不討人嫌”的數(shù)據(jù)中心

IT技術(shù)進步的意義就是用更少的成本，辦更多的事兒，提升每瓦功耗產(chǎn)出的價值。

在如今講究節(jié)能減碳，要實現(xiàn)“碳達(dá)峰”與“碳中和”戰(zhàn)略目標(biāo)的背景下，Arm處理器的功耗優(yōu)勢非常惹眼。Ampere作為活躍在國際市場上的Arm芯片廠商，在數(shù)據(jù)中心建設(shè)方面也頗受關(guān)注。

讓人又愛又恨的數(shù)據(jù)中心

眾所周知，碳排放過量能造成全球氣候變暖、冰川融化、海平面上升，最終還會影響人類的生存。

道理都懂，但還是感覺離現(xiàn)實有點遙遠(yuǎn)。直到近幾年，幾座數(shù)據(jù)中心建設(shè)開始碰到更現(xiàn)實的問題。

比如，倫敦西部數(shù)據(jù)中心建設(shè)項目在審批時，由于當(dāng)?shù)剡€有很多住房項目，算下來，當(dāng)?shù)卣w電力供應(yīng)嚴(yán)重不足，因此，數(shù)據(jù)中心的建設(shè)審批擱置到了十幾年后。

又比如，愛爾蘭的數(shù)據(jù)中心用電量正在快速增長，預(yù)計到2029年，數(shù)據(jù)中心用電量將占到整個愛爾蘭的27%，因為電力供應(yīng)原因，一些數(shù)據(jù)中心相關(guān)的項目也受到了影響。

數(shù)據(jù)中心是不折不扣的用電大戶，來自美國能源部（U.S. DOE 2020）的數(shù)據(jù)顯示，一些超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心消耗高達(dá)100兆瓦的電力，足以為 80，000個美國家庭供電，甚至超過某些國家的用電量。

數(shù)據(jù)中心的重要性不言而喻，從新藥研發(fā)、到遠(yuǎn)程辦公、社交媒體、流媒體以及現(xiàn)代生活相關(guān)的諸多在線服務(wù)都離不開數(shù)據(jù)中心，但因為數(shù)據(jù)中心用電和碳排放的問題，面臨的阻力會越來越多，越來越“討人嫌”。

如何建一個“不討人嫌”的數(shù)據(jù)中心

翻開數(shù)據(jù)中心能耗清單，耗電最多的是服務(wù)器和散熱/供電系統(tǒng)，排第三位的是存儲，第四位是網(wǎng)絡(luò)，雖然數(shù)據(jù)有點舊，但大致比例是不會有太大變化的。

不難發(fā)現(xiàn)，碳排放的終極源頭還是服務(wù)器。

因為，供電系統(tǒng)主要給用電大戶——服務(wù)器來供電，散熱系統(tǒng)主要給發(fā)熱大戶——服務(wù)器來散熱，所以說，數(shù)據(jù)中心碳排放的“罪魁禍?zhǔn)住本褪欠?wù)器！

如果能從服務(wù)器下手，從服務(wù)器CPU下手降低功耗，那對于降低PUE，減少碳排放會從根本生發(fā)生大量變化。

2022年看來，Ampere基于Arm的云原生處理器就是當(dāng)下最理想的選擇。

作為蘋果M1芯片電腦用戶，我最大的感受就是續(xù)航有了巨幅增長，要知道，M1芯片也是Arm處理器。

正如蘋果所說，M系列芯片使得每瓦性能達(dá)到了業(yè)內(nèi)領(lǐng)先水平，而Ampere正在讓同樣的領(lǐng)先發(fā)生在服務(wù)器上。

Ampere能幫你建一座不討人嫌的數(shù)據(jù)中心

上圖來自Ampere首席產(chǎn)品官Jeff Wittich在OCP全球峰會上分享的一張PPT，顯示的是Ampere云原生處理器的四大優(yōu)勢。

如圖中最左側(cè)的圖表1所示，在運行Nginx Web負(fù)載時，Ampere處理器的每瓦性能比英特爾至強Ice lake高了3.8倍。同時，因為核數(shù)多的原因，整體性能也比前者更高。

如圖中最右側(cè)的圖表4所示，在運行Hadoop數(shù)據(jù)服務(wù)時，標(biāo)稱250瓦TDP的Ampere Altra Max在150瓦功率下工作，整體的CPU利用率就達(dá)到了95%。

以上兩大優(yōu)勢，說明了Ampere將每瓦性能的潛力進行了強力“壓榨”。另外兩大優(yōu)勢則是在說，這種“壓榨”的優(yōu)勢可以不受限制地進行擴展，不受限制地進行放大。

上圖中左起的圖表2顯示的是處理器在Redis負(fù)載變化時的性能抖動。Ampere處理器的性能幾乎是一條直線，而x86處理器會有明顯抖動，這意味著Ampere的處理器的性能更穩(wěn)，性能更容易預(yù)測。

圖表3顯示的是Ampere處理器在H.264轉(zhuǎn)碼負(fù)載下，性能隨CPU利用率增長而增長的趨勢，Ampere處理器的性能實現(xiàn)了幾乎線形的增長，而x86增長到一定程度后，性能提升非常有限。

這兩大優(yōu)勢簡要總結(jié)為：Ampere處理器單個核心性能可預(yù)測，同時，多核心性能可以線形擴展。

這兩大優(yōu)勢決定了，Ampere這種處理器非常適合公有云大規(guī)模、可彈性伸縮的特性，就像是專門為公有云準(zhǔn)備的一樣，也就是Ampere將其稱之為云原生處理器的主要原因。

對于迫切需要降低數(shù)據(jù)中心PUE的數(shù)據(jù)中心建設(shè)者而言，Ampere處理器將帶來立竿見影的效果。

如圖所見，由于采用Ampere處理器的服務(wù)器功耗低，所以，可以充分利用42U的標(biāo)準(zhǔn)機柜。

這意味著數(shù)據(jù)中心可以少擺放2-3倍的機柜，意味著能節(jié)省寶貴的機房空間。從占地空間來算，如果全改用Ampere服務(wù)器，這意味著可以少建一些個數(shù)據(jù)中心，或者縮小數(shù)據(jù)中心的建設(shè)面積。

還應(yīng)該注意到，此時單個機柜所能提供的性能相對于AMD和英特爾的方案也有明顯優(yōu)勢，平均性能在2倍以上。從性能需求總量來算，如果全改用Ampere服務(wù)器，意味著可以少建一半的數(shù)據(jù)中心。

想要綠色低碳？Ampere服務(wù)器已經(jīng)來了

目前，Ampere的芯片早已經(jīng)發(fā)布，采用Ampere處理器的服務(wù)器也有多個型號，分別來自緯穎科技、技嘉、HPE、浪潮和超微，大部分型號面向的都是大型數(shù)據(jù)中心用戶，而HPE的服務(wù)器既面向數(shù)據(jù)中心用戶，同時也面向企業(yè)用戶。

為了讓大型數(shù)據(jù)中心用戶更方便地用上Ampere的服務(wù)器，Ampere去年向OCP捐贈了Mt Jade服務(wù)器，而今年又捐贈了下一代的Mt. Mitchell。同時，Ampere也在推行Arm SystemReady認(rèn)證服務(wù)，可以用來加速服務(wù)器的落地部署。

寫在最后

當(dāng)然，想要降低數(shù)據(jù)中心對環(huán)境的影響，核心原則就是利用各種先進技術(shù)提高資源的利用率。

Arm處理器和服務(wù)器算一大部分，新的CXL互聯(lián)技術(shù)，DPU技術(shù)也都有其價值，先進的虛擬化技術(shù)也非常有幫助，可以提高散熱效率的液冷散熱，以及一些部件回收計劃等等也有積極作用。

審核編輯 ：李倩