美国的服务器-数据中心如何变得更有效率？

现代计算机和数据中心消耗大量能源。根据2013 年度能源展望，仅在美国，计算机和相关设备的能源消耗占全国能源消耗的 3% 。更不用说保护计算机和服务器免受过热的冷却系统了。提高能源效率和降低功耗成本的任务是艰巨的。在保护自然资源、简化特定公司的工作以及总体上的国民经济的框架内，它对环境意义重大。描述计算机数据中心在正常运行条件下使用能源效率的主要指标是电源使用效率 (PUE)。Green Grid（一个专注于 IT 设备能效的非营利性行业组织）实际上是这个比率的制定者。但在过去两年中，PUE 已成为衡量数据中心能耗有效性的主要指标。

PUE是如何计算的？

电源使用效率是进入数据中心的总能量与数据中心内 IT 设备（冷却、加热、通风、电源转换和分配、照明、公用插头）使用的能量之间的关系。此外，总能量不仅可以来自电力，还可以来自其他来源，例如天然气、燃料、水（用于绝热冷却）。IT 设备的能源消耗被定义为用于管理、存储、处理和路由中心内的数据以及操作网络和其他设备（如监视器和工作站）的能源量。

因此，典型的 PUE 公式如下：

信用：raritan.com

PUE = 设施总功率 / IT 设备使用的能源

该公式必须用于确定特定数据中心随时间推移的效率，而不是比较不同的数据中心。

为了清楚起见，我想介绍一个 PUE 计算的例子：

假设数据中心的总设施能源为 12.000 MWh，IT 设备消耗 9.000 MWh。因此，PUE = 12.000 MWh / 9.000 MWh = 1,333。

当然，整个数据中心的耗电量会高于 IT 设备的耗电量。因此，该基准始终高于一。但是要大多少呢？

什么是正常 PUE？

显然，PUE 比率的范围可以从 1.0 到无穷大。理想的 PUE 为 1.0，这意味着 100% 的效率（即所有消耗的能源仅用于 IT 设备，没有配电损失）。但这几乎是不可能实现的。

谷歌和微软等行业巨头正在为 1.2 或更高的 PUE 创建数据中心。但他们是行业的领导者。根据 Uptime Institute 的研究，美国数据中心的平均 PUE 为 2.5。但是，PUE 为 3.3 或更高的服务器也很常见。这意味着数据中心消耗的所有能源中只有 1/3 被 IT 设备使用，而其中 2/3 的电力被浪费了。

环境温度及其对 PUE 的影响

根据最新研究，数据中心消耗约 420 太瓦，相当于全球能源需求的 3%。此外，冷却系统消耗大约 45% 的能量。在这个框架内，数据中心服务器的位置非常重要。气候越冷，能量越低，运行效率越高，PUE 就越好（越低）。

如今，由于创建环保计算中心是制造商的优先任务之一，他们正在努力实施现代技术和开箱即用的解决方案，以使他们的冷却系统更有效、更节能。例如，2018 年，微软将其数据中心淹没在北海海底，靠近苏格兰的奥克尼群岛，深度达 35.5 米。自给自足的水下数据中心旨在更加省电，因为它们的冷却是免费的，并且可以在北海的寒冷水域进行锻炼。但是，您需要了解浸没在水中的胶囊只是真实数据中心的一个微小副本。12米长的集装箱由12个机架和824台服务器组成，但最重要的是中心采用模块化架构。在海床上，将集装箱系在一起相对容易，就像国际空间站上的空间模块一样。

数据中心如何变得更有效率？

节能比许多 IT 公司所有者想象的要简单得多。通过实施此类策略，您可以节省电费并提高服务器的工作效率。

减轻IT设备的负荷。由于功耗更低，在服务器级别节省 1 瓦将转变为在数据中心总共节省近 3 瓦。减少负载的策略包括购买节能设备、移除不使用的服务器以及所谓的服务器“虚拟化”。

气流管理。这种策略意味着将冷气流从空调单元输送到最需要的地方，特别是服务器的前部，并尽可能有效地从服务器的后部排出热气流。

心里温湿度水平。如前所述，服务器所在的温度和小气候是影响电源使用效率的重要因素。越冷的地方，冷却所消耗的能量就越少。

改善冷却系统。尽可能使用“自然冷却”系统。此外，与局部模块化冷却相比，在整个地方使用空调对于防止数据中心过热的效果要差得多。数据中心的位置也很重要。最好根据模块的功率密度和预设负载来分配模块。

工程师抓住一切机会降低数据中心的功耗。考虑到该任务的相关性，以数据中心有效性框架内的能源消耗为重点的不规则软件和硬件解决方案将变得更加普遍。其中一些可能起源于多种技术的融合。

迟早，人工智能系统将能够管理各种能源，以找到数据中心供电的最佳方案。此类解决方案将帮助数据中心运营商实施更有效的做法并节省电费。

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