数据中心的绿色低碳之道
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低碳经济将成为未来五年我国发展的方向，这对于IT领域中各大企业的数据中心提出了更高的标准。信息技术的发展离不开“绿色环保”，而且还要受“绿色环保”的约束和有利于“绿色环保”的实现，绿色低碳数据中心的实现，离不开信息技术的发展与支撑。如何让数据中心的效率更高，同时降低碳排放，已经成为企业关注的重点。
传统数据中心的效能
构建绿色节能的数据中心最关键的问题是什么？实际上，构建绿色节能数据中心最关键的也是最核心的问题就是用电效率的问题。如果企图绕过这个问题，那么绿色数据中心的目标根本不可能实现。但目前的问题是：很多人不了解电能消耗在什么地方，哪些地方可以省电节能？
对于数据中心而言，其总的能源消耗一般由设备能源消耗、UPS转化能源消耗、制冷系统能源消耗、照明系统和通风系统的能源消耗以及门禁、消防、闭路电视监控等弱电系统能源消耗等五部分组成。那么怎么衡量一个数据中心的效能是否合理呢？这就要依靠PUE（Power Usage Effectiveness）了，PUE是评价数据中心能源效率的指标，是数据中心消耗的总能源与IT负载所使用的能源之比。PUE=数据中心总能耗/IT设备能耗，PUE是一个比率，PUE值越接近1，表明效能水平越高。
在一个典型的PUE值为2.0的数据中心机房内，IT设备消耗50%的能源，而冷却设备消耗30%左右的能源。比如一个耗电量300W的IT设备在数据中心运行需要有800W的电源输入。在800W中，数据中心电源转换硬件需要消耗150W，制冷系统要消耗200W，UPS电源将消耗150W，运行一台服务器实际需要这台服务器耗电量的2.67倍的电能。而对于拥有几十台、几百台甚至上千台服务器的企业来说，这些服务器每天要消耗多少电能就可想而知了。如果对数据中心的布局设计稍微进行一些考虑，整个数据中心的能耗就会降低很多。PUE值每下降10％，大型数据中心节省的电费和耗电量将会是非常可观的数字。目前在国际上最好的企业PUE可以达到1.2以下，比如Google数据中心的PUE值为1.16。
传统数据中心的冷却办法
如同CPU必须配备散热器一样，从数据中心出现的那一天开始就伴随着冷却系统的出现。在我国，第一代计算机机房诞生于上世纪60年代初，中科院计算所计算机大楼及机房冷却系统刚建立起来时，就为机房配置了集中制冷空调系统，目前绝大多数的机房仍沿用类似的“空调+风冷”的散热方式。这种制冷系统在很大程度上依赖于机房的一些固有条件，例如机房空间形状、地板上障碍物的分布、空调的位置，以及IT设备在机房中的放置方式等。以机柜的摆放方式为例，调查显示，大多数机房的机柜摆放方式均没有考虑风口及冷热通道的问题。这种散热方式，服务器每耗一度电，就有一度多的电能消耗在空调制冷、照明及一些辅助设施上，真正用于IT设备上的电能较少，采用这种散热方式的数据中心的PUE值都会超过2.0。
伴随冷却技术的发展，同时为了更好地满足数据中心的散热和节能需要，出现了现代冷却系统，比如冷水机组系统、液体冷却机架。现代冷却系统具有模块化的特点，尤其是美国APC公司开发出的模块化机柜级冷却系统最具代表性，它采用了模块化组合方式，使得每个模块可跟着机柜走，又围着机柜转。该模块化机柜级冷却系统不仅能满足高密度机柜的冷却需要，同时也能满足大中型数据中心的散热需要。不过，现代冷却系统给整个数据中心带来了更高的成本。
需要说明的是，目前我国大多数据中心的制冷理念是如何把IT设备产生的热量带走，而并不追求效能比。因此在设计数据中心冷却系统时，在考虑降温的同时，还要注意能源是否浪费的问题，仅仅以降温为目的，那就是一种失败的方案。
云计算和虚拟化带来改变
从设计理念上来说，数据中心的发展理念已经从高性能向高能低耗（高效能）方向发展，目前新一代数据中心都向这个方向发展。降低数据中心的能耗，最有潜力的是降低IT设备的能耗。长期以来，数据中心对IT设备的降耗一般采用“硬”手段，比如采用更节能的服务器、固态硬盘，更换转换效率更高的电源。但大规模的硬件更换会给企业带来很大的成本压力，另外受技术限制，电脑硬件的节能技术目前几乎处于停滞阶段，很难有大的突破。不过虚拟化技术和云计算的出现，让业界看到了数据中心降低能耗的无限潜力。
现在的IT设备，在传统数据中心的利用率只有20%。而虚拟化技术的最显著特征就是：在大大提高服务器使用效率的同时，也可以大幅度减少服务器的数量，从而显著降低供电和制冷成本。著名的虚拟化厂商VMware保守地估计，每从X86物理环境向虚拟环境迁移一个工作负载，客户就可以节约大致290美元的供电成本，更重要的是，节省的费用会逐年增长。
另外，云计算同样能够降低数据中心的能源使用量或达到更高的能源使用效率。云计算是如何降低能耗的呢？第一，云计算与虚拟化相配合，就像手套和手，当一个公司的IT环境使用越多的虚拟化服务器，而不是传统的物理服务器模式，那么就越容易用云应用来管理。网络管理在云计算领域变得更容易，结果是使用更少的物理资源。
而且云计算的业务量越大，规模越大，就越有效率，越经济实惠。像微软、亚马逊和谷歌等大公司应用云计算后，在降低能源使用上就有巨大的优势，因为他们是通过互联网运营庞大的数据中心。无独有偶，美国政府计划在未来4年内关闭40%的传统数据中心，并将应用转移到云计算上。这将为美国联邦政府节省50亿美元的IT采购资金，减少单个政府机构购买软件和硬件的成本。关闭数据中心每年还将为美国政府节省超过30亿美元的能耗费用，而且也很环保。
可以说，随着虚拟化技术和云计算的应用，相对传统的节能降耗手段更有效，未来数据中心的能耗支出可大大减少。
绿色低碳的创新之道
除了采用虚拟化和云计算等技术来降低能耗外，使用创新的冷却解决方案也是数据中心绿色低碳化改造的重点之一。我们都知道Google在搜索引擎方面很给力，为全球搜索提供支撑的数据中心也很强，但你是否知道Google的数据中心的绿色节能技术也是处于全球领先的水平？在2011年第一季度统计数据中，谷歌公布了其数据中心的几项关键数据，PUE值低至惊人的1.16，并且其中一些数据中心的PUE值更是低至1.09。这些数据充分反映出谷歌在提高数据中心效能方面的强大技术实力，这一切都建立在Google创新性的冷却节能技术之上。
在创新数据中心节能方案中，谷歌指出最重要的办法应该是降低冷却系统的能耗问题。比如从比利时没有空调的数据中心到云计算数据中心冷却的专利技术，Google的创新专利总是能博得喝彩。当然，最令人惊叹的是谷歌提出的“Water-Based Datacenter”概念——将数据中心搬到海上。
Google 的海上数据中心建立在一艘或多艘停靠在海上的船上，通过自然水流运动采集能源，转换成为电能提供给数据中心使用，或者提供给冷却水泵用于冷却数据中心。该数据中心可与标准集装箱内的计算机联合使用，并可以被运往需要通信保障相对较高的地点。这类海上数据中心以优秀的移动性以及节省房屋面积等特点赢得业界广泛关注。有消息称IBM、Dell和惠普也正在考虑将船只作为数据中心的空间载体。
在数据中心绿色低碳的发展道路上，Google并不孤独。前不久微软计划在俄罗斯西伯利亚建设一座数据中心，利用那里寒冷的空气冷却服务器，Sun也准备用泉水来为数据中心制冷。同时这些公司还在逐步尝试可再生能源的利用，比如水力发电、风电、太阳能发电，还有其他各种生物电能的应用。尽管有些批评家认为这种专为超级公司量身定制的数据中心方案完全不适合小公司，但作为IT行业巨头，通过技术革新为我们解决数据中心的能耗问题，并将其创新理念与所有人分享，是值得肯定的。
编后
相比国外数据中心超前的“绿色低碳”技术，我国的数据中心目前仍停留在传统的节能降耗措施上。目前我国的很多数据中心规模较小，效能比也不十分理想。另外，数据中心设计理念比较老旧，大多数的数据中心建设者并没有认识到能耗过高所带来的问题。除非因付不起电费快关门了，否则在数据中心能正常运行的情况下，管理者很少会做一个彻底修改或改变的计划。因此在我国，要真正实现数据中心“绿色低碳”还任重而道远，但不可否认的是，在成本效益和低碳经济的双重推动下，绿色低碳理念不仅体现在数据中心方面，也将进一步地渗透到了我们生活中的方方面面。