數(shù)據(jù)中心也要降本增效

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/周凱揚(yáng)）東數(shù)西算的提出，不僅是為了建立一個(gè)一體化的數(shù)據(jù)體系，也是一個(gè)綠色節(jié)能，促進(jìn)碳達(dá)峰、碳中和等目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的手段。畢竟在西部地區(qū)可以充分發(fā)揮可再生能源和環(huán)境上的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)減少人口密度高地區(qū)的用電緊張。

但東數(shù)西算，以及類似的東數(shù)西訓(xùn)、東云西庫(kù)等概念和政策，都只是針對(duì)一些對(duì)時(shí)延并不敏感的應(yīng)用來說的。然而對(duì)于一些要求低時(shí)延、大存儲(chǔ)容量和大算力的實(shí)時(shí)應(yīng)用來說，比如自動(dòng)駕駛、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、邊緣計(jì)算等，仍然需要本地?cái)?shù)據(jù)中心的支持。但在各大城市紛紛對(duì)數(shù)據(jù)中心的規(guī)模加以限制下，如何讓中小型數(shù)據(jù)中心降本增效就成了關(guān)鍵問題。

數(shù)據(jù)中心是如何成為耗電大戶的？

雖然不同的統(tǒng)計(jì)口徑給出的數(shù)據(jù)多有不同，但在中國(guó)國(guó)內(nèi)，數(shù)據(jù)中心用電量大概在全社會(huì)耗電總量的1.5%到3%左右，可以說是名副其實(shí)的“國(guó)家電網(wǎng)戰(zhàn)略合作伙伴”了。隨著現(xiàn)在各行各業(yè)對(duì)于流量和算力的需求繼續(xù)上漲，未來這個(gè)占比必然會(huì)持續(xù)走高。

那么究竟是什么讓數(shù)據(jù)中心有著如此龐大的耗電量呢？原因有不少，其中之一是存在于各大數(shù)據(jù)中心的“僵尸”服務(wù)器。利用率是每個(gè)數(shù)據(jù)中心都不得不面臨的問題，由于數(shù)據(jù)中心本身追求大容量，尤其是對(duì)于云服務(wù)廠商的數(shù)據(jù)中心來說，有不少服務(wù)器都是處于“閑置”狀態(tài)的。

再加上如今數(shù)據(jù)中心的架構(gòu)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了解耦，利用率最高的反倒是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，其次是存儲(chǔ)設(shè)備，利用率最低的反倒是處理器。這些“僵尸”服務(wù)器的存在并不會(huì)對(duì)其數(shù)據(jù)中心的運(yùn)營(yíng)造成任何不利影響，但它們?cè)陂e置的情況下仍會(huì)占用電源、空間和散熱資源。

雖說現(xiàn)在通過虛擬化等手段已經(jīng)提高了服務(wù)器的利用率，但仍有比較大的提升空間。要知道，從2017年到2022年，國(guó)內(nèi)和地方政策中對(duì)大型數(shù)據(jù)中心的PUE要求就從1.5提升至了1.25，有不少新建的數(shù)據(jù)中心甚至做到了1.1的PUE。所以未來盡管耗電大戶的身份雖然還是不會(huì)變，但數(shù)據(jù)中心必須想盡辦法去提升能效比。

數(shù)據(jù)中心降本增效的解決思路

其實(shí)數(shù)據(jù)中心要想在實(shí)現(xiàn)節(jié)能的同時(shí)，保持性能和容量的增長(zhǎng)，方法也相當(dāng)直接，那就是升級(jí)。升級(jí)新的冷卻系統(tǒng)、變壓設(shè)備、處理器芯片等，比如取締或改造升級(jí)老數(shù)據(jù)中心，給IT設(shè)備、供電系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)都進(jìn)行徹頭徹尾的升級(jí)。

就拿處理器芯片的升級(jí)來說，雖說數(shù)據(jù)中心硬件換代的周期并不算短，但要想滿足日益增長(zhǎng)的算力需求，就不得不用上最新的CPU、GPU和一眾AI加速器?？蔀榱讼胱非髽O致的能效比，不少數(shù)據(jù)中心都開始選擇基于Arm架構(gòu)的服務(wù)器，而不再是傳統(tǒng)的x86服務(wù)器，隨著Arm在服務(wù)器軟件生態(tài)上慢慢成熟，這一趨勢(shì)會(huì)變得愈發(fā)明顯。

另一種方式就是用上更高效的服務(wù)器電源，隨著第三代半導(dǎo)體材料的出現(xiàn)，消費(fèi)級(jí)電源產(chǎn)品的效率已經(jīng)提升了上來，而服務(wù)器電源也能享受這一優(yōu)勢(shì)。尤其是基于碳化硅的服務(wù)器電源，在應(yīng)對(duì)高壓和大功率的場(chǎng)景上，也能輕松達(dá)到鈦金級(jí)別的效率。

冷卻系統(tǒng)同樣有著極大的降本增效空間，也更加適合“因地制宜”。目前不少數(shù)據(jù)中心都在選用液冷的方式散熱，因?yàn)檫@種方式散熱效率高，可以減少傳統(tǒng)風(fēng)冷帶來的電力消耗。以中科曙光的全浸式液冷服務(wù)器為例，就可以講PUE值做到趨近于1.0的理論極限。但也有的數(shù)據(jù)中心為了進(jìn)一步節(jié)省水資源，也想出了新的空氣冷卻系統(tǒng)。 比如亞馬遜的AWS數(shù)據(jù)中心就主要以蒸發(fā)冷卻為主，在炎熱的天氣下，熱空氣經(jīng)過過濾器和消耗少量水資源的潤(rùn)濕冷卻墊，蒸發(fā)產(chǎn)生涼爽的空氣來散熱。而亞馬遜在愛爾蘭和瑞典的AWS數(shù)據(jù)中心，則是靠的自然空氣的過濾冷卻，因?yàn)闅鉁剌^低的原因，它們一年之中有95%都不是靠水來冷卻服務(wù)器的。

小結(jié)

我們通常將數(shù)據(jù)中心看做是“算力工廠”，但正如工廠的污染排放監(jiān)測(cè)一樣，數(shù)據(jù)中心的能效也需要持續(xù)關(guān)注。在各種政策規(guī)定下，雖然不少數(shù)據(jù)中心在建成之際就已經(jīng)滿足了PUE目標(biāo)，但對(duì)于從不停轉(zhuǎn)的數(shù)據(jù)中心來說，在降本增效的同時(shí)，也需要持續(xù)公開這些數(shù)據(jù)，確保不會(huì)因?yàn)樵O(shè)備老化、負(fù)載增加等原因偏離原本的PUE。