全球數(shù)據(jù)中心建設(shè)的步伐正隨著邊緣計算、物聯(lián)網(wǎng)、5G等新興技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用到來而加速，大型、超大型數(shù)據(jù)中心逐漸成為數(shù)據(jù)中心建設(shè)的趨勢。
據(jù)科智咨詢（中國IDC圈）發(fā)布的《2018－2019年中國IDC產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究報告》顯示，2018年，中國IDC業(yè)務(wù)市場總規(guī)模達1228億元，同比增長29.8%，較2017年增長超過280億元。預(yù)計到2021年，中國IDC業(yè)務(wù)市場規(guī)模將超過2700億元，年增速維持在30%左右。
伴隨著數(shù)據(jù)中心的速度和規(guī)模不斷增加，高能耗的現(xiàn)象讓大多數(shù)城市都吃不消，為控制不斷投建的數(shù)據(jù)中心能耗，近年來，國家和地方相關(guān)部門發(fā)布了眾多政策文件。
2018年9月，北京市政府公布的《北京市新增產(chǎn)業(yè)的禁止和限制目錄》(2018年版)要求，全市層面禁止新建和擴建互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)服務(wù)、信息處理和存儲支持服務(wù)中的數(shù)據(jù)中心(PUE值在1.4以下的云計算數(shù)據(jù)中心除外)，中心城區(qū)全面禁止新建和擴建數(shù)據(jù)中心。
今年2月，工業(yè)和信息化部、國家機關(guān)事務(wù)管理局、國家能源局三部門聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于加強綠色數(shù)據(jù)中心建設(shè)的指導(dǎo)意見》，提出加快高耗能設(shè)備淘汰，建立健全綠色數(shù)據(jù)中心標(biāo)準(zhǔn)評價體系和能源資源監(jiān)管體系，明確到2022年，數(shù)據(jù)中心平均能耗基本達到國際先進水平，新建大型、超大型數(shù)據(jù)中心的PUE(電能使用效率值，越低代表越節(jié)能)達到1.4以下。
4月，深圳印發(fā)了《深圳市發(fā)展和改革委員會關(guān)于數(shù)據(jù)中心節(jié)能審查有關(guān)事項的通知》。深圳市更側(cè)重于改造現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心，對不同PUE階段的數(shù)據(jù)中心，給予不同的政策支持，例如對PUE值為1.3-1.35（含1.3）的數(shù)據(jù)中心，新增能源消費可給予實際替代量20%及以下的支持…
6月，上海市經(jīng)信委印發(fā)了《上海市互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心建設(shè)導(dǎo)則（2019）》，提出“嚴(yán)禁上海市中環(huán)以內(nèi)區(qū)域新建IDC（數(shù)據(jù)中心）”“單項目規(guī)模應(yīng)控制在3000至5000個機架，平均機架設(shè)計功率不低于6kW，機架設(shè)計總功率不小于18000kW”“PUE值嚴(yán)格控制不超過1.3”等標(biāo)準(zhǔn)。
2019年北深滬等一級城市連續(xù)出臺關(guān)于綠色數(shù)據(jù)中心建設(shè)設(shè)計的指導(dǎo)意見，積極使用節(jié)能技術(shù)和手段，但是數(shù)據(jù)中心的高增長率使得現(xiàn)有技術(shù)應(yīng)對能耗快速增長還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，那么未來綠色數(shù)據(jù)中心技術(shù)的道路將如何發(fā)展？建設(shè)綠色節(jié)能數(shù)據(jù)中心的路徑有哪些？
從數(shù)據(jù)中心能耗分配、整體設(shè)備運行等方面入手找到通往“綠色”數(shù)據(jù)中心的道路。建設(shè)綠色節(jié)能數(shù)據(jù)中心的路徑有哪些？
降低能耗
經(jīng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計分布式計算環(huán)境的運算情況，發(fā)現(xiàn)其運算性能的八成以上存在不運作的情況。處于空閑狀態(tài)的八成運算性能潛力巨大，善加利用可節(jié)約維護預(yù)算，用于進一步開發(fā)。為了將這些潛力開發(fā)出來，高效的能源管理必不可少，而作為其基礎(chǔ)與關(guān)鍵點，必須科學(xué)合理地根據(jù)負(fù)載制定容量規(guī)劃。當(dāng)然，也需要足夠的空間保持服務(wù)性能。
使用可代替能源
在節(jié)能的同時，尋求可替代能源也是發(fā)展綠色數(shù)據(jù)中心的一個有效方法。由于數(shù)據(jù)中心的運行離不開全天候的電力做后盾，此外，還需要后備電源，以備不時之需?，F(xiàn)在，國外很多數(shù)據(jù)中心通過采用燃料電池，可再生能源（如風(fēng)能、太陽能燈）作為數(shù)據(jù)中心的電力來源。近日，Pegasus Group Holdings宣布，選定美國亞利桑那州莫哈縣(Mohave County)，投資30億美元、建設(shè)一個占地717英畝、電力容量340兆瓦的太陽能數(shù)據(jù)中心項目。
天時地利，充分利用自身地理優(yōu)勢
自身優(yōu)越的地理優(yōu)勢在綠色數(shù)據(jù)中心的建設(shè)和發(fā)展過程中同樣扮演這重要的角色。例如，挪威水電規(guī)模巨大，很多龍頭企業(yè)針對這一特點，將數(shù)據(jù)中心建在了挪威；谷歌公司就是因為芬蘭Hamina的海水冷卻服務(wù)器，最終將數(shù)據(jù)中心設(shè)置于這里。如果說使用冷水替代常規(guī)的冷卻機組具有地域局限性的話，那么室外冷空氣則相對更加方便。國外的Facebook、Yahoo等公司已經(jīng)開始采用冷空氣替代常規(guī)的冷卻機組，減少了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心在空調(diào)方面的巨大投資。
新一代綠色數(shù)據(jù)中心需要新型綠色節(jié)能技術(shù)的支持，那么如今綠色數(shù)據(jù)中心的建設(shè)需要通過怎樣的技術(shù)來實現(xiàn)呢？
虛擬化技術(shù)應(yīng)用
服務(wù)器功耗在整體設(shè)備運行功耗中占較大比重，一般可達50%。此外，現(xiàn)有服務(wù)器具有共享性不高的缺點，這就造成了對設(shè)備需求量虛高；多臺服務(wù)器為滿足數(shù)據(jù)處理要求，協(xié)同工作，往往需要更多軟件、設(shè)施進行串聯(lián)管控，這種方式有助于把分散、利用率低的服務(wù)器主機進行整合以得到有效利用，提高管理效率進而減少電力消耗；另一方面減少了數(shù)據(jù)中心所需服務(wù)器的數(shù)量，從而簡化物理配置、簡化其管理維護，減少整個數(shù)據(jù)中心的占地、耗電、制冷和人力等運營成本。
重復(fù)數(shù)據(jù)刪除技術(shù)的應(yīng)用
目前，由于數(shù)據(jù)中心存儲方面存在數(shù)據(jù)重復(fù)冗余造成的處理器尋址慢，利用率低等現(xiàn)象，重復(fù)數(shù)據(jù)刪除技術(shù)應(yīng)運而生，其對緩解此類問題有極大幫助。進行重復(fù)數(shù)據(jù)刪除技術(shù)有兩種方式，對于經(jīng)逐字節(jié)比對后確定副本數(shù)據(jù)完全吻合可以指針指示后直接刪除，或者在后端存儲設(shè)備上進行備份后再刪除。經(jīng)過分析后，對于不經(jīng)常使用的數(shù)據(jù)也可以轉(zhuǎn)在轉(zhuǎn)速低的存儲模塊上，以保證經(jīng)常使用的數(shù)據(jù)能夠進行快速高效讀取，提高運算設(shè)備運算效率。此技術(shù)可有效縮減數(shù)據(jù)空間、減少數(shù)據(jù)源或系統(tǒng)本身的冗余、減少存儲孤島，達到提高存儲利用率的目的，進而減低能源消耗，有助于綠色數(shù)據(jù)中心的實現(xiàn)。
高壓直流供電技術(shù)
數(shù)據(jù)中心交流電和直流電的轉(zhuǎn)換造成電力消耗，轉(zhuǎn)換為熱量散失，既浪費電能，又增加制冷設(shè)備負(fù)擔(dān)。采用高壓直流供電技術(shù)可以增加負(fù)載的可靠性、實現(xiàn)智能化管理、高效節(jié)能、合理規(guī)劃機房為設(shè)備的工作創(chuàng)造良好的外在環(huán)境條件，減緩設(shè)備老化、增加設(shè)備使用壽命。
制冷節(jié)能技術(shù)
大型數(shù)據(jù)中心需要進行制冷的設(shè)備多、占地面積大，因此綠色數(shù)據(jù)中心可采用水冷配合自然冷卻技術(shù)并選用科學(xué)送風(fēng)方式、智能溫度控制系統(tǒng)以降低能耗。
自然冷卻技術(shù)是空調(diào)設(shè)計中經(jīng)常采用的一種效果顯著的節(jié)能手段，主要適用于冬季仍需制冷的場合。數(shù)據(jù)中心需要全年制冷，可以盡可能地利用自然冷卻技術(shù)減少壓縮機的開啟時間，達到節(jié)能的目的。機房科學(xué)布局，機柜正確擺放，冷熱通道隔離，配合最佳氣流送風(fēng)組織，為空調(diào)科學(xué)調(diào)節(jié)溫度濕度提供基礎(chǔ)與便利；機房內(nèi)空調(diào)進行聯(lián)機智能溫控，合理安排送風(fēng)風(fēng)道、風(fēng)速、風(fēng)量，達成空間內(nèi)一致溫度濕度的改變，保持高效的空調(diào)利用率。
變頻技術(shù)
服務(wù)器能耗大體上依據(jù)工作量的多少進行規(guī)律性起伏。故而，數(shù)據(jù)中心設(shè)備發(fā)熱量也會進行周期性的增減。將變頻技術(shù)引入冷水機組，通過在壓縮機、風(fēng)機、水泵、冷卻塔等發(fā)動機驅(qū)動的組件上安裝變頻驅(qū)動器，使得電動機的速度能夠根據(jù)負(fù)載需求進行調(diào)節(jié)，優(yōu)化運行進而節(jié)約能源。
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