如何建设绿色数据中心?

服务器 数据中心
数据中心正在增长,使用更多的电力,并导致温室气体排放,但随着新设计和新技术的使用,组织可以节省能源使用和成本,同时减少对环境的影响。

创建更可持续的业务已经成为组织的一个关键优先事项,例如,大多数(60%)财富500强公司都有气候和/或能源效率目标。他们正在审视自己的运营、供应链、办公室,以及如何制造和交付产品或服务,并寻求如何提高成本和能效。不可避免的是,企业数据中心在这一驱动中扮演着重要角色。

政府间组织——国际能源署认为,数据中心的用电量现在占全球能源需求的1%以上。到2025年,它们可能产生3.2%的全球碳排放。采用绿色数据中心——在建设和运营中最大限度地减少能源和水的消耗,并尽可能使用替代能源和冷却方法——有助于降低这种环境影响。

公众对数据中心的环境影响的认识正在提高,政府也注意到了这一点。欧盟正在扩大或审查立法和倡议,包括关于服务器和数据存储产品的生态设计条例、欧盟数据中心能效行为准则和欧盟绿色公共采购标准。其能源效率指令提案引入了旨在提高数据中心能源效率的新元素。在英国,如果数据中心的设施每年使用的电力超过6000兆瓦,英国减碳倡议(UK Carbon Reduction Initiative)为数据中心管理者制定了严格的规则,而环境、食品和农村事务部(DEFRA)则将数据中心描述为“重点关注领域”

虽然数据中心对试图可持续运营的公司构成了真正的挑战和机遇,但让它们变得更环保是有可能的。

设计更环保

怎么做?理想的方法是从头开始,将可持续性构建到设计和建造的每个方面。这甚至可以从数据中心的位置开始,选择一个已经很凉爽的位置,不倾向于潮湿,更可能受益于良好的自然气流。

当然,这并不总是可能的,但每个数据中心都可以在设计时考虑到空气和冷却管理。冷却数据中心可能会占其总能耗的40%,而电力使用效率(PUE)指标已经考虑到了这一点。通过在冷却中使用自然气流并避免热空气的再循环,数据中心运营商可以减少能源使用和相关排放。

将数据中心划分为热通道和冷通道会有所不同,管理进风口和排气口,以确保热空气可以从热通道排出,冷空气可以通过冷通道引入,以实现最有效的配置。门和墙壁也可以引导气流,同时隔离产生最多热量的设备也有帮助,特别是采取措施尽快将热量排出建筑物。新的空调系统可能比现有的更节能,不仅减少了对环境的影响,而且降低了长期运行成本。

更重要的是,沉浸式冷却系统,像那些由abase as设计和制造的系统,通过自然对流将热量传递给合成油,减少了能源浪费和冷却成本,并使热量能够用于其他地方。它们还可以减少服务器和基础设施的物理占地面积,允许将数据中心设在以前不切实际的地方。

绿色能源

在电力供应方面也有机会减少浪费和消耗。在到达服务器、网络基础设施和存储机架之前,电力通常会经过多个不间断电源(UPS)和配电装置(PDU)。此外,许多数据中心使用多个电源和UPS系统来提供一定程度的冗余。虽然这些通常以高水平的效率运行,但是这可以变化;现代模块化UPS或PDU在满载情况下可能达到96%至99%的效率,但旧的或功能较弱的设备可能接近94%,随着时间的推移会浪费大量能源。具有节能模式和智能管理的设备更有可能将这一比例提升至98%至99%的范围。

在某些情况下,转向使用更多可再生能源的能源供应商,甚至连接您自己的可再生能源,也可以减少温室气体排放(范围2)。与亚马逊不同,不是每个企业都可以运营风力或太阳能发电场来为他们的数据中心供电,但可能有一种更温和、更容易获得的方式来利用可再生资源。

至关重要的是,组织需要充分利用工具和技术来监控和测量功耗,然后根据数据进行优化。智能PDU、数据中心智能助理以及智能电源和温度控制都发挥着各自的作用。显然,谷歌在最大的规模上工作,但它通过智能温度控制和来自DeepMind AI技术的数据驱动的洞察力,开创了智能方法。通过将二者结合起来,谷歌能够在18个月内将其数据中心的能源冷却功耗降低40%。

更深一层

所有这些措施都将有助于建立一个更环保的数据中心,但为了最大限度地提高能源效率,组织还需要在服务器硬件层面上更进一步。您可以从查看服务器和机架的冷却方式开始,使用对温度做出反应的变速风扇,甚至为运行要求更高的高性能应用程序的设备使用液体冷却。您可以将能效整合到您的存储策略中,在需要性能的地方使用散热量和功耗更低的固态硬盘,在不需要性能的地方使用速度更慢、效率更高的硬盘。

最重要的是,您需要使用最节能的处理器和服务器硬件,并尽可能优化使用它们的方式和时间。同样,使用数据和基于人工智能的管理工具可以通过在需求高峰时间之外将服务器置于睡眠状态来提供帮助,但这里的关键是虚拟化。将工作负载从物理服务器整合到虚拟服务器,可以降低服务器本身的功耗以及冷却它们的系统的功耗。当跨国银行DBS在其私有云中将50%的工作负载虚拟化到99%时,它将一个数据中心中服务器的物理空间缩减到原来的四分之一,并将功耗降低了一半。

这一成功的一部分归因于AMD的EPYC服务器CPU的转变。由于每台服务器拥有更多的内核和更高的RAM容量,DBS能够在单个物理机器上运行更多的虚拟服务器。AMD自己的研究表明,十台AMD EPYC 7713可以减少32%的能源消耗,估计可以减少70公吨的温室气体排放。此外,由于每个插槽有更多的内核,每个服务器有更多的核心,因此更容易将更多的处理能力安装到灵活的双或单插槽服务器中,从而进一步减少服务器数量和占用空间。

AMD最新一代EPYC处理器已经产生了卓越的每瓦性能水平。然而,AMD对未来有更大的雄心,承诺到2025年将AMD处理器和Instinct GPU加速器的能效提高30倍,这意味着2015-2020年行业趋势将加快2.5倍,2020-2025年每计算能耗将减少97%。你只需要看看橡树岭国家实验室的前沿超级计算机就可以知道可能会发生什么。其9.408 HPE Cray EX节点中的每一个都结合了一个AMD 7A53 EPYC CPU、四个AMD Instint MI250X GPU和9.2 PB内存。它是世界上速度最快的超级计算机,理论峰值性能为1.686 EB,同时也是世界上最节能的超级计算机。这比之前的能效领先者提高了32%。

请注意对加速器的关注。随着越来越多的组织加大对大数据和人工智能应用的投资,在降低能耗和应对气候变化方面,节能的GPU将与优化的CPU一样重要。如果所有AI和HPC服务器节点都符合AMD承诺的降电量,每年可以节省数十亿千瓦时的电力。随着我们从以CPU为中心的计算方法转向使用更广泛的加速器、自适应计算引擎、数据处理单元和现场可编程门阵列,我们将看到这些更特定于应用或工作负载的处理器提供更高的性能功耗比。

构建一个更可持续的数据中心是一项全面的工作,包括从物理空间到如何配置、冷却和管理各个服务器的方方面面。但是,通过构建最新的处理器技术并通过虚拟化优化其使用方式,组织可以将自己置于实现可持续发展目标的最佳位置。企业需要关注的不仅仅是内核、线程和原始性能,而是在选择硬件时更注重效率,但使用AMD的技术,架构意味着您可以两者兼得-并降低总拥有成本。

责任编辑:姜华 来源: 千家网
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