降伏數(shù)據(jù)中心這只電老虎

這個夏天，大數(shù)據(jù)很熱，數(shù)據(jù)中心更熱，但高耗能與數(shù)據(jù)中心如影相隨。谷歌和臉譜各自提供了綠色節(jié)能數(shù)據(jù)中心的范本。再加上硬件存儲設(shè)備的升級和能耗管理軟件公司的出現(xiàn)，有望聯(lián)手擒下數(shù)據(jù)中心這只電老虎。？？陶娟/文

大數(shù)據(jù)當?shù)溃瑪?shù)據(jù)中心先行一步成為投資熱點。2013年，騰訊與天津經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)達成數(shù)據(jù)中心的新一輪擴建協(xié)議，預(yù)計服務(wù)器總?cè)萘繉⑦_到20萬臺，項目整體投資35億元。此外，百度、阿里巴巴均已著手大規(guī)模自建，從基礎(chǔ)設(shè)施入手鞏固自己的地位。而為大部分IT企業(yè)提供數(shù)據(jù)托管服務(wù)的三大運營商，也在此領(lǐng)域展開激烈拼搶。截至2012年3月的統(tǒng)計顯示，全國已規(guī)劃了約30個10萬臺服務(wù)器以上規(guī)模的大型數(shù)據(jù)中心建設(shè)項目，項目總投資達2700億元，建成后可容納服務(wù)器數(shù)量超過1000萬臺。

數(shù)據(jù)中心應(yīng)時代而生，但大興土木之際，能源消耗卻成為攔路虎。顯然，這與環(huán)保潮流并不融洽。谷歌、Facebook所打造的環(huán)境友好型數(shù)據(jù)中心回應(yīng)了新型數(shù)據(jù)中心的節(jié)能訴求。而硬件存儲設(shè)備的升級和能耗管理軟件公司的出現(xiàn)，有望聯(lián)手擒下數(shù)據(jù)中心這只電老虎。

昂貴的電老虎

當數(shù)萬臺服務(wù)器設(shè)置在同一空間內(nèi)，不僅設(shè)備本身需要耗電，如何為這些發(fā)熱的設(shè)備降溫更是一門大學(xué)問。PUE（數(shù)據(jù)中心設(shè)施所消耗的總功率/IT設(shè)備所消耗的功率）是用來衡量數(shù)據(jù)中心能效的主要指標，目前，歐美數(shù)據(jù)中心平均PUE值為1.8，而國內(nèi)業(yè)界平均PUE值為2.5，即IT設(shè)備每用1度電，需要額外耗費1.5度電為其降溫。在“2012中美清潔能源論壇”上，國家能源局前局長張國寶表示，當前流行的“云計算”非常耗能。據(jù)其披露，中國聯(lián)通數(shù)據(jù)中心每年耗電99億千瓦時，以中國目前標準煤的效能看，每年需要消耗92萬噸標準煤才能為其提供足夠的電力。另一大運營商中國電信不遑多讓，它的數(shù)據(jù)中心年耗電112億千瓦時，年需消耗102.95萬噸標準煤。

張國寶將云計算與高耗能劃上等號的觀點引起了廣泛爭議，但數(shù)據(jù)中心高耗能卻是不爭事實。從全球范圍來看，信息產(chǎn)業(yè)耗電量大約占全球耗電總量的8%，而數(shù)據(jù)中心則是其中名副其實的電老虎?！侗洮F(xiàn)金、涼爽氣候：給生態(tài)企業(yè)家的科學(xué)建議》一書的作者、斯坦福研究員喬納森·庫米（Jonathan Koomey），在其研究報告中推測，2010年全世界的數(shù)據(jù)中心大約用電1988億千瓦時。而據(jù)綠色和平組織的一份報告觀測，到2020年，全球主要IT營運商的數(shù)據(jù)處理和電信網(wǎng)絡(luò)將消耗掉19630億千瓦時的電力資源，超過目前德國、法國、加拿大和巴西四國的能耗總和。由高能耗所引發(fā)的高昂運營維護成本更是在所難免。麥肯錫的研究表明，2007年全球數(shù)據(jù)中心的能源費用就高達86億美元，而到了2010年這一數(shù)字就已輕松過百億美元。

這只電老虎不僅是IT企業(yè)的心頭難，更引起了政界關(guān)注。2007年，美國環(huán)境保護局（Environmental Protection Agency，EPA）在研究了全美數(shù)據(jù)中心能耗問題后，向美國國會提交了相關(guān)報告，并推薦了各種節(jié)能細則。在中國，工信部也已聯(lián)合多部委出臺了《關(guān)于數(shù)據(jù)中心建設(shè)布局的指導(dǎo)意見》、《數(shù)據(jù)中心綠色分級評估操作辦法和技術(shù)方法》等，鼓勵優(yōu)先建設(shè)大中型綠色數(shù)據(jù)中心，對于PUE在1.5以下的新建數(shù)據(jù)中心將給予電力、用地、人才、網(wǎng)絡(luò)、配套設(shè)施等多方面的保障。

打造更低的PUE

政府出臺政策指引的同時，綠色節(jié)能的數(shù)據(jù)中心也成為公司宣傳自家環(huán)保形象的金字招牌。在應(yīng)用了一系列最新節(jié)能技術(shù)后，騰訊的天津數(shù)據(jù)中心每年可比傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心節(jié)約電力消耗近2億千瓦時。而在2013年4月由工信部主導(dǎo)的“綠色節(jié)能數(shù)據(jù)中心”評測中，百度、騰訊、中國電信和阿里巴巴獲評4A級，中國移動和中國聯(lián)通獲評3A級，其中百度的MI云計算中心更是降到了平均PUE1.36的最佳水平。

不過，國外的科技大鱷在節(jié)能方面儼然還是走在了前面。數(shù)據(jù)中心的選址和設(shè)計至關(guān)重要，天氣、地理、可再生能源都需劃入考慮范疇。聯(lián)邦快遞將數(shù)據(jù)中心遷至寒冷干燥的落基山脈，雅虎著名的“雞舍”數(shù)據(jù)中心則利用完全免費的空氣自然對流進行降溫。在靠近北極圈的冰島，冬季平均氣溫-1-2℃，夏季不過7-10℃，且擁有豐富的地熱和風(fēng)電資源。瀏覽器公司Opera、為Facebook托管數(shù)據(jù)的Verne Global均在此建立數(shù)據(jù)中心，與建在歐洲和紐約的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心相比，它們能節(jié)省超過50%的成本。一度破產(chǎn)的冰島也視其為天賜良機，專門開辟了工業(yè)園區(qū)招商引資，未來五到十年間，數(shù)據(jù)中心甚至可能成為這個迷你國家的支柱產(chǎn)業(yè)。

每天面對30億次搜索，每秒回答3.4萬個問題的谷歌，同時還是世界最大視頻網(wǎng)站YouTube的東家，無疑是電力大戶，其數(shù)據(jù)中心耗電量大約占全球所有IT企業(yè)的近1%，能源上的高支出使其有充足動力去降低PUE，2011年其數(shù)據(jù)中心PUE值低至1.14，比之2010年的1.16再次降低2個百分點。谷歌最為人稱道的一個數(shù)據(jù)中心位于芬蘭哈米納港，在斥資2億歐元買下一座上世紀50年代的造紙廠并改建后，新數(shù)據(jù)中心修建了一條隧道引入芬蘭灣冰冷的海水降溫。而在中國臺灣彰化，投入3億美元、將在2013年下半年投入運營的谷歌數(shù)據(jù)中心，則首次采用了夜間冷卻技術(shù)和熱能存儲系統(tǒng)。

自2008年以來，谷歌每年都發(fā)布能源報告，披露其能源管理成效?！暗乩惫倘魂P(guān)鍵，它的竅門還包括將數(shù)據(jù)中心冷通道的溫度提高到80華氏度（26.7℃左右），而標準的數(shù)據(jù)中心溫度范圍一般是68-74華氏度（20-23.3℃）；采用水冷水塔和“蒸發(fā)法”降溫；使用外部空氣冷卻其數(shù)據(jù)中心，而不是使用耗能的冷卻系統(tǒng)等。同時，谷歌還專門定制了節(jié)能服務(wù)器，將無貢獻效率的元件拆走，并在每個服務(wù)器里內(nèi)建能源轉(zhuǎn)換率可達99.9%的電池，以擺脫中心式不間斷電源。根據(jù)喬納森·庫米的推算，2005年，谷歌數(shù)據(jù)中心共擁有35萬臺服務(wù)器，年耗電量12億度；2010年，谷歌數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器數(shù)量達到90萬臺，如果按照2005年的能效，其耗電量應(yīng)達到31億度，但其實際電力消耗僅為19億度，節(jié)約了近40%的能源開支。

擁有11.7億月活躍用戶、每日新增百萬張照片的Facebook給出的數(shù)據(jù)中心PUE值則更低，僅為1.07，它的特點在于“開源”。不同于谷歌將數(shù)據(jù)中心視為行業(yè)機密，2011年，F(xiàn)acebook大方邀請業(yè)界參觀其在俄勒岡州投資4.5億美元建立的普利恩維爾數(shù)據(jù)中心，并把數(shù)據(jù)中心設(shè)計方案和全新設(shè)計的服務(wù)器公之于眾。通過量身定制硬件，而非從設(shè)備廠商購買現(xiàn)成產(chǎn)品，F(xiàn)acebook在效率提升38%的基礎(chǔ)上降低了28%的成本。成功運營的數(shù)據(jù)中心甚至能強化Facebook的硬實力，向上拓延服務(wù)鏈，在其宣布的“開放式云計算項目”中，普利恩維爾數(shù)據(jù)中心的系統(tǒng)設(shè)計中有臺達電、廣達、AlfaTech、Power-One、AMD與英特爾的參與，而第二代數(shù)據(jù)中心已吸引了戴爾、惠普、Rackspace、Skype、Zynga等廠商加盟。業(yè)界評論認為，盡管其數(shù)據(jù)中心目前還處于自用狀態(tài)，但以其效率及成本優(yōu)勢，加之開源模式的聚合力，不排除未來涉足云計算服務(wù)的可能性，這將對傳統(tǒng)的云計算服務(wù)提供商亞馬遜、Saleforce.com等產(chǎn)生沖擊。

新技術(shù)仍將不斷涌現(xiàn)

數(shù)據(jù)中心的節(jié)能創(chuàng)新，不僅僅由出于優(yōu)化開支目的谷歌和臉譜推動，這一領(lǐng)域的硬件、軟件及整體架構(gòu)的創(chuàng)新仍將不斷涌現(xiàn)。

提高服務(wù)器的存儲容量是硬件商的節(jié)能之道。在2013年6月舉行的第五屆中國云計算大會上問世的首款最大容量PB級云存儲系統(tǒng)—基于IA架構(gòu)的云存儲一體機，由南京云創(chuàng)存儲科技有限公司、英特爾、中國電子科技集團公司第三十二研究所共同研發(fā)，以其3倍節(jié)能、5倍容量、10倍性價比多重優(yōu)勢完勝傳統(tǒng)存儲產(chǎn)品。大規(guī)模部署PB級云存儲系統(tǒng)，將有效解決能耗問題，降低數(shù)據(jù)中心運作成本，實現(xiàn)綠色數(shù)據(jù)中心的構(gòu)想。

通過軟件系統(tǒng)智能管理數(shù)據(jù)中心能耗則是另一種思路。美國初創(chuàng)公司Vigilent為數(shù)據(jù)中心配備用于收集實時數(shù)據(jù)的無線傳感器，從而動態(tài)控制散熱和空氣資源處理。分布在數(shù)據(jù)中心的成千上萬個傳感器將數(shù)據(jù)收集后，提供實時信息并告知處于Vigilent系統(tǒng)中心的人工智能平臺。Vigilent利用Big Analytics進行分析，并將優(yōu)化命令傳輸?shù)椒?wù)器，讓服務(wù)器確定是否需要調(diào)整散熱力度，或者確定具體哪個地方需要加大或者減少散熱力度，并給相應(yīng)區(qū)域的制冷設(shè)備發(fā)送信號，執(zhí)行關(guān)閉、打開空調(diào)，或是調(diào)整散熱風(fēng)扇速度的指令。在應(yīng)用了Vigilent的能源管理解決方案后，美國最大的移動運營商Verizon將散熱成本削減了40%-50%。其另一名客戶、數(shù)據(jù)集成軟件提供商Informatica（INFA，NSDQ）也成功使得數(shù)據(jù)中心一年減少333370磅二氧化碳排放和73%的能耗。目前，Vigilent已在美國、加拿大和日本三國的90處地方進行了部署，并已實現(xiàn)盈利，2013年其獲得了由Accel Partners領(lǐng)投的670萬美元融資。