震撼!这是数据中心还是公园?(图赏)

服务器 数据中心
虽然数据中心给人的感觉一直都是严肃的、谨慎的,里面的环境也会让人觉得要小心翼翼、精神紧绷的做事才行。但是下面我们要提到的一些数据中心却完全是另外一种感觉。

随着数据中心的技术不断创新,集装箱式数据中心、液体刀片服务器、数据中心“鸡舍”……千奇百怪的数据中心产品设备和技术层出不穷。虽然数据中心给人的感觉一直都是严肃的、谨慎的,里面的环境也会让人觉得要小心翼翼、精神紧绷的做事才行。但是下面我们要提到的一些数据中心却完全是另外一种感觉。数据中心里有花草、有溶洞、有行云流水,我们曾觉得永远无法实现的现在也都变成了可能。

虽然有些数据中心的设计和技术我们还无法鉴别其实用性有多强,但是就这些数据中心来说还是有一定的可观赏性和借鉴价值的,今天我们就一起来看看这些让人耳目一新的数据中心新设计。

最考究的数据中心

数据中心是互联网的一个个重要节点所在,数据中心要怎样才能算是完美?

瑞典最大的ISP告诉你答案,它号称可以抵挡一枚氢弹的打击。安全性、电源、散热、网络等都是一流的,更棒的是,它的设计重点在于人类的工作,有丛林、瀑布、模拟日光等等好玩的东西,数据中心更像是一个公园。

数据中心

数据中心入口处的视觉震撼

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柔美灯光下的数据中心设备

数据中心

花园般惬意的办公环境#p#

“溶洞”数据中心

数据中心

酒吧一样的设计与气氛

数据中心

还有能联想起数据中心的设施

数据中心

数据中心的布局图

数据中心

让人慨叹的“溶洞”数据中心

看完了上面的数据中心图片,是否能让你小小的震撼一下呢?在这样环境下的一个数据中心,像是很多节能、维护类的工作如何进行我们还没有确切的答案,不过光是这样的环境也不免让我们想去现场参观一下了。而且对于国外数据中心千变万化的发展,我们不得不再赞叹一下,并翘首以待更多的惊喜吧。#p#

植物园数据中心

数据中心

  在巴黎一个数据中心的服务器排出的热废水(左)被用于加热现场植物园(右)

目前的数据中心的热能耗越来越向附近的住宅、办公室、温室,甚至泳池排放,能够被重新利用的数据中心的多余热量是当前一个比较好的发展方向,有助于提高这些设施能源效率的重新分配。

最新的一个有趣的案例是巴黎的一个数据中心,它将数据中心与气候变化植物园完美的结合了起来。植物园中的物种也是在各地挑选了最适应当时研究气候变化的。

在大多数数据中心的热通道范围从80到华氏115度(27到46摄氏度),但是仍然需要一些热回收策略,我们不难看到很多这样的例子:

伦敦数据中心港区将服务器多余的热量集中及利用起来,将设施余热用于一个地区热网,为当地毗邻的社区提供了9兆瓦的电力;IBM一个案例是利用热废气来加热附近的泳池,另一个案例则是和一所大学的合作,通过使用天然气驱动的微型燃气轮机工作,在冬季从微型燃气轮机废气流经热交换器生产热水的热量,然后这种管道到附近的办公楼被重用在建筑物的供暖系统上;芬兰的数据中心把热能利用到了附近的家园,将为500个大型私人住宅提供足够的能量;而在于我们看来更加具有绿色气息的应该就是这个与植物园结合的案例了,真希望哪天身在数据中心内部就能闻到花草的芬芳。#p#

Google数据中心

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Google的数据中心窗帘

上图是在谷歌的数据中心内,服务器机柜采用的是塑料空气密封胶帘结合金属框架的一个空气遏制系统。

数据中心温度一直是业界关注的热点,数据中心隔离冷暖空气也是非常重要的,上图所展示的就是谷歌在数据中心所采用法的“低成本热通道封闭吊舱”技术。

谷歌认为与其投入庞大、复杂、昂贵的建设,还不如想出一些有效而易于实现的办法。首先,他们在一个杂货店肉柜试用了这种窗帘,以防止热空气与冷空气互相渗透,然后经过一系列的反复试验,认为了这种方法的可行性。

这个想法使我们可以控制任何正在使用的机架,而我们需要做的就是卷起窗帘,从机架顶部放下窗帘,使机架有效地被封锁起来,这种非常便宜的解决方案几乎可以适用于任何数据中心,将大大减少甚至消除了冷热空气混合的潜力。

"牛粪"数据中心

数据中心

惠普的牛粪发电服务数据中心

惠普实验室方面表示奶牛的粪便可以为数据中心提供电源。

惠普实验室的技术人员表示,1万头奶牛和柴油发动机的共性就是能为100万瓦数据中心提供电源。柴油发电机已用于为部分数据中心提供电源,但不环保。奶牛场上1万头奶牛每年产生的2万公吨牛粪可转化为甲烷气体,最终转化为电源。

平均每头奶牛每天排放55千克牛粪,每年排放20公吨。每天每头奶牛的牛粪可以产生3度电,相当于三个美国家庭每天电视耗电量。拥有1万头奶牛的牧场产生的电源足够供100万瓦特的数据中心用电。

数据中心

牛粪与数据中心的结合

其工作原理为:奶牛场已拥有牛粪收集系统,生物质进入厌氧消化池后,对废物进行分解。在此过程中产生甲烷气体。惠普的愿景是,牧场并不对甲烷气体进行燃烧,而是将甲烷气体中的化学能转化为电能,供数据中心使用。为完成这一循环过程,数据中心释放的热量被重新回收,对生物质进行再分解。#p#

地面升级到地毯

Minneapolis数据中心安装新地毯后的外观
Minneapolis数据中心安装新地毯后的外观

在美国米尼亚波尼斯的ISP和主机提供商ipHouse做出了一个非常规的举动,它在数据中心里安装了地毯。大多数的数据中心采用的是防静电活动地板,活动地板具有可拆卸的特点,因此,现在大多数据中心采用的都是下送风和上走线的模式。所有设备的导线电缆的连接、管道的连接及检修更换通过活动地板都可以很方便的实现。

但是ipHouse表示,他们之所以采用这样的做法,是为了审美和技术的优势。首先服务器减少噪声为数据中心和用户创建了一个轻松的环境;其次,这消除了震动对高速主轴摆动的硬盘驱动器的存储子系统的寿命影响;再次,一个安静或平静的数据中心可以使服务器更好的运作,这个更有助于我们实现我们的目标,因为在一个数据中心,良好的服务器是应该听不到任何噪声的。

读到这,或许你有太多的疑惑。其实你的感觉是对的,因为这个只不过是ipHouse的一个无法实践的想法或者说只是他们的一个恶搞而已,希望你接着看下去不会觉得索然无味。#p#

冷却技术

NREL高级工程师EricKozubal研制的DE
NREL高级工程师EricKozubal研制的DEVap空调的空气流动通道原型

科学家们是借助隔膜、蒸发冷却、液态干燥剂等等达到如此高能效的。一般的蒸发冷却空调都会给输出冷气增加湿度,这就意味着它们只能在干燥空气里工作得很好,而新开发出来的所谓“干燥剂增强蒸发空调”(DEVap)使用液态干燥剂来除掉冷空气中的湿度。

新型空气流动通道

新型空气流动通道图

该图上图为叠加演示如何使湿热空气——红色,改变到阴凉干燥的空气——蓝色,就是因为空气通过了新型空气流动通道。该实验室称,这款新型空调已经开发,上线后会比现有的空调节省50%-90%的能源比。

其实这种技术原理并不是首创,但NREL的科学家在已有研究的基础上加入了自己的独创技术,特别是使用盐溶液替代制冷剂,不会产生有害的氟氯化碳(CFC)和含氢氯氟烃(HCFC)——要知道这些物质对全球变暖的贡献是二氧化碳的大约2000倍。

著名科技网站Treehugger主编迈克尔(MichaelGrahamRichard)指出,尽管DEVap中所使用的单个科技类型都可以在不同类型的现有空调产品中找到,但DEVap的成功之处在于将这些科技融合于同一个空调产品之中。DEVap中所带有的热活化吸收循环系统可以使得其动力来源来自于天然气或太阳能。而高浓度盐水溶液技术的使用可以使得DEVap不再需要使用消耗臭氧层的制冷剂(如氟利昂等)。

参与该项发明的高级工程师EricKozubal说,“该项发明是革命性的创意,如果DEVap空调能够成功推向市场,无论对于节省电费还是能源都有莫大好处,但很显然今年夏天是不可能了。”#p#

快速重启制冷机

当一个数据中心断电,最重要的就是需要使服务器尽快重新联机,但是又不能重新启动所有的服务器,只能等到冷却后再恢复。虽然服务器可以快速重新启动,但是往往需要较长的时间才能重新启动制冷机,冷却系统才能提供冷冻水。

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数据中心快速重新启动的冷水机组

冷水机组供应商和数据中心运营商针对这个问题,与IT基础设施供应商展开了新的合作方案,并出台了一款快速启动软件,加速了供应商制冷机的重新启动的初次试验平台。

3分钟快速重新启动

这个快速启动功能减少了机组需要重新启动的时间。返回冷冻水设定值从电源中断后13分钟过渡到3分钟左右。虽然快速启动系统的目的是要加速恢复时间,但同时降低能源消耗也是他们的另一目的。由6个可变速驱动离心式冷水机组组成的效益。相当于20万平方英尺的数据中心高达6.300冷却的容量。

节省能源运行能源的加热器

快速返回到指定的了冷冻水温度,无论是冷冻水和送风温度的设置都是人为的“缓冲时间”,以保护冷冻设备。机组重新启动时间越快,该缓冲越可减轻温暖的冷却水和空气造成的温度差。通过这项快速启动技术,我们功能设定的冷水温度也节省了多达400亿千瓦小时。相当于每年节省了32万美元。#p#

Vette的数据中心冷却新方法

透过机架后门的热交换器上的液体冷却系统
透过机架后门的热交换器上的液体冷却系统

Vette公司认为需要在液体冷却上耗费更长的时间,因此也提出了水冷却换热器的系统。

目前,世界上的大多数数据中心的效率和利用原有高度空气冷却的方法,消耗大量的能源。Vette公司总裁和首席执行官认为“数据中心的液体冷却的优点是明确的,证明了降低功率消耗、空间需求和经营成本的重要性,以便于更好的服务于业主和可持续数据中心运营商的需求。

冷却在行业中是经常讨论的主题,而冷却水和制冷剂的使用方法,通常高于高性能计算。许多专家预测,计算上升功率密度和热负荷将最终促使更广泛的用于服务器的冷却液的使用,但是,许多数据中心的运营商仍然担心液体泄漏可能会损坏水冷大型机的设备。

后门热交换器是一种被动的系统,不使用风扇就可以大大减少冷却所需要的能量。虽然还有很多问题需要担忧,但是它创造了一些可行性的有趣的设计,至少有些敢于创新的数据中心如果安这个系统,就不需要冷热通道的设计了。#p#

甲骨文案例

行业内一直在数据中心的遏制系统和冷却系统上纠结不已,但从甲骨文的身上我们看到了一个很成功的案例,遏制系统和排冷却系统实施有效的利用,而且有很高的效率收益。

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数据中心遏制系统

在德克萨斯州的Oracle数据中心我们可以看到上图的画面。服务器机架顶部有一个排出热控制系统,废气进入一个封闭的通道内,再通过冷却系统直接返回到机房空调内。经过分离的空中传送和返回系统,甲骨文致力于调整气流的速度,减少他们所需的冷却系统的功率。

数据中心

排出热控制系统

减少气流为一个重要目标

甲骨文公司认为这款系统可以有效地节约一半的空气冷却量,但是只有当它能够获得更大的气流控制的时候才会更好的显示其优势。如果说冷热通道不再工作,机架顶部的服务器是越来越热的再循环空气,炎热的空气应该返回到机房空调处,但它因为是热空气容易返到入口处,这就需要把热空气之间的冷热空气进行物理屏障。

这款系统每年节约能源大概相当于1600万千瓦的电力,相当于每年约123万美元的节能。在过去的一年里,我们看到很多数据中心都在试图遏制热通道、冷通道的控制与冷却都失败了,这个系统可以说明一个事实,其实有许多的可行的解决方案,可以提高数据中心的效率。#p#

雅虎“鸡舍”数据中心

雅虎公司在纽约Lockport的数据中心,是第一个实施的雅虎计算“鸡舍”(YCC)项目。该数据中心的运行,不需要冷却装置,每年也只有少数的几天需要用水。

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雅虎数据中心的自然冷却计算“鸡舍”

雅虎公司在纽约Lockport的数据中心,是第一个实施的雅虎计算“鸡舍”(YCC)项目。该项目的第一阶段是调试阶段,预计下月将投入使用。该数据中心的运行,不需要冷却装置,每年也只有少数的几天需要用水。

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  在纽约Lockport的雅虎数据中心的三个“鸡舍”

雅虎的计算“鸡舍”是预制金属结构,长约120英尺,宽越60英尺。Lockport的数据中心有三个“鸡舍”,这三个“鸡舍”每一个的顶部的侧面都有百叶窗,可以让冷空气进入计算区域。然后空气流经两排机柜之间的通道,也就是进入数据中心的热通道,在这里顶部有烟囱。烟囱直接把热量抽到设施的顶部,这时,热空气可以被循环利用,也可以通过烟囱的顶部排出去。#p#

IBM液冷超级计算机

IBM联合瑞士苏黎世联邦理工学院共同研发了一种名叫Aquasar的液冷超级计算机,它可以降低40%的能源消耗,减少85%的碳排放,同时将收集来的热能用于建筑上的需求例如地热。

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IBM的液冷超级计算机

这种系统由IBMBladeCenter服务器和机架构成,能实现6万亿次浮点运算,当然,主要的特点是液体冷却处理器,这种被称为被称为微通道冷却器的装置连接到处理器的背面,然后和机架上的较大的流动性网络相通。

收集来的热能则被通过热交换器送到有用的地方,IBM和苏黎世联邦理工学院的研究项目旨在展示的处理器级液体冷却效率的潜力。#p#

用太阳能发电的数据中心

数据中心终于达到了太阳能发电的规模。凤凰城IT基础设施供应商I/O数据中心,是在凤凰城新的数据中心的屋顶上,安装一个巨大的11英亩的太阳能电池板阵列。该公司表示,太阳能光伏板将产生高达4.5兆瓦的电力,以补充大量的设施能源需要。

数据中心

用太阳能发电的数据中心

凤凰城的安装计划之一,将大大超过以前所有努力融入数据中心工作的电力总和。数据中心利用太阳能发电,覆盖在屋顶的太阳能电池板产生的能量将有近3个1.6兆瓦的产量。

凤凰城的另一个计划是利用电价的另一因素:白天和之间的隔夜利率的差距。太阳能电厂将采用现场热储存设施来创建时移能源效率系统。

I/O数据中心在夜间运行时,其制冷功率很便宜,然后点击“储热电池”,以提供日间设施的冷却能量,来降低其最昂贵的电力功耗。在繁忙时间凤凰城将依靠太阳能电池板来进一步降低公用电力的依赖。

在I/O数据中心的首席执行官乔治说:“如果我们能够在白天产生3兆瓦,与我们的储热相结合,我们则可以节约百分之五十的电力成本。我可以为节省功耗做任何事情,这样在非繁忙时间将节省很多钱。太阳能是可再生的方法,在白天高峰期来工作,将节省很大一部分资金。”

如何让I/O数据中心的太阳能设施变得可行?关键组成就是是一种热的存储系统,每天只要六小时,它将能够使数据中心冷却下来。该设施的制冷机的解决方案是冷却水和28%的乙二醇。贮水罐包含冰球,4英寸聚乙烯领域装满了水。冻结球时,该系统是在夜间充电,然后冷却当天的乙二醇溶液。然后乙二醇溶液泵通过储热器,用一个单独的循环水使数据中心降温。

在用热存储系统的第一阶段将在10月份上线,并且热量储存将达到12,000吨小时。第二阶段将提高能力24,000吨小时。与此同时,凤凰城上一个太阳能装置也将增加。屋顶最终将覆盖超过30万平方英尺的太阳能电池板。

在I/O数据中心的首席执行官乔治说:“绝大多数的数据中心没有4.5兆瓦的电力,更不用说4.5兆瓦的太阳能发电。我国大约五成的电力消费的总比例将抵消现在的太阳能消耗。”#p#

数据中心和核燃料库

斯德哥尔摩城中心地下30米处,有一个面积约1100平米的最先进的数据中心,以前这里是核燃料库,该数据中心属于瑞典最大的互联网服务供应商Bahnhof,这里的一切看上去更象是007詹姆斯邦德的巢穴,这个设施有一个绰号叫做Pionen白山,来源于最初的军事设施。它提供了其它数据中心不能提供的物理安全级别:16英寸厚的钢板门将它与世界完全隔离,据说它可以承受氢弹爆炸。

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地下的数据中心和核燃料库

Pionen为Bahnof的NOC业务服务,并作为托管中心,服务器冷却规格为1.5兆瓦,网络提供了三倍冗余,既有光纤又有铜缆,两台德国迈巴赫MTU柴油发电机提供备用电源,这可是潜艇使用的发电机,同时,该数据中心还安装水下喇叭作为报警系统的一部分。

为了让这个地方工作起来更有趣,设计师还设计了模拟日光温室,瀑布和一个2600升的海水鱼缸。

尽管Banhof出于商业目的决定重新使用现有的军事设施,但我不相信Pionen属于绿色数据中心范畴。数据中心设计中没有任何关于高效使用资源的建议,此外,潜艇发电机,鱼缸和瀑布更像是儿戏。Banhof公司也没有鼓吹这是绿色数据中心。

至此为止上面所提到的都是数据中心里出现的千奇百怪的数据中心及其新型技术,当然也有一些是已经投入使用的。大多数降低数据中心能耗的解决方案其实已经不乏有些成功的案例,只是和原有数据中心的兼容性没有真正评估过的话,我们是没有发言权的。大家想要达到的目的也无非就是那些,要想真正的实现性能最大化、能耗最小化,仅抱着之前的老技术老手段恐怕到最后就要赔上大笔的钱。及早的评估自己的数据中心,采用有效的解决方案会带来预想不到的惊喜也说不定。当然要是您不关注这些的话,我们就权当看看国外的新技术来轻松一下吧。

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责任编辑:景琦 来源: pconline
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