惠普零电能耗数据中心架构

随着信息技术的发展，数据中心作为信息技术基础设施的核心组成部分，已经成为一个独立的行业并具有完整的业务模式。由于数据中心是将成千上万的计算机集中在特定的环境中运行，IT设备以及环境控制设备都在持续不断地消耗着大量的能源。在环保概念成为常态、成本控制要求越来越高的今天，如何在数据中心总体规模扩张的情况下，控制其能源消耗、降低建设和运行成本，成为了众多大型企业关心的话题。

能耗大户数据中心的节能需求

随着云计算和大数据时代的来临，数据中心已经成为普通大众生活需求的一部分。大规模的应用推动着数据中心数量和规模的极速膨胀，能源消耗问题越来越突出，巨大的耗电量成为数据中心进一步发展的“拦路虎”。数据中心集中了成千上万台服务器，24小时、365天运行，其耗电量是一个巨大的数字。据测算，2011年美国的数据中心消耗了1000亿度电，占全美总耗电量的2.5%。另据Gartner统计，2011年我国数据中心总耗电量达700亿千瓦时，已经占到全社会用电量的1.5%，相当于天津市全年的总用电量。

数据中心变成能耗大户，企业迫切需要降低能耗负担。

数据中心耗电量集中在IT设备和降温空调用电，IT设备主要是服务器机群，两者相加的耗电量占数据中心总耗电量的75%以上。服务器机群是数据中心的核心业务资源，服务器机群耗电也是数据中心耗电量的根源。服务器在消耗巨大电能的同时，也会产生巨大的热量，因此需要大型的空调设备为其降温，从而带出了数量级相同的空调降温用电。

PUE(Power Usage Effectiveness，能源使用效率)值是国际通行的衡量数据中心用电效果的指标，PUE值是数据中心总耗电量与IT设备耗量电量的比值，PUE值越小，表明用电效果越高，越集中用到IT设备上。目前较新的大中型数据中心的PUE普遍在2左右，也就是服务器等IT设备使用1度电，空调、电力等辅助设备也要消耗1度电。一些经过优化的数据中心已经达到了1.7左右，而Google、Facebook等领先厂商则通过一些有效的设计使部分数据中心到达了业界领先的1.2甚至更高。这些数据中心通过改善冷却方式、提高环境温度、更新核心设备、改造供电模式等方式，获得了更好的节能效果。

以太阳能为主要供电来源，降低了对普通电力的消耗。

通过对硬件和应用负载的优化，来降低数据中心的总体能耗。

换思路：拓展电力来源

就减少数据中心能耗的解决方案，业界曾经提出过很多尝试，比如空调下送风降温方案、集装箱密封降温的高密度数据中心方案，甚至还有提议把数据中心建在南极和北极。他们的目标都是减少降温用电，提高PUE值。如果换一个思路，通过拓展电力来源，就近发展可再生能源来取代对公共电网的依赖，再结合降低数据中心的总体能耗，会不会走出一条低成本数据中心之路呢？

其实，利用太阳能、风能等可再生能源，为数据中心供电的思路早已经有了。不过，因为这些可再生能源不够稳定，同时大型数据中心的能耗太高，因此一般情况下要将现有的用电量全部改为可再生能源供电，发电面积与服务器安装所占面积的比例太大，有些不切实际。太阳能发电在当前存在两个问题，一是单位面积发出的电量不高；二是时间上不均匀。不论并网输送，还是离网应用，都需要加装蓄能设备，提高了发电成本。所以，太阳能给计算机供电时，只能小规模应用，或作为临时备份手段。

惠普推出零电能耗架构

不过，在利用可再生能源降低数据中心运营成本方面，业界正在取得进展。惠普实验室近日就发布了其新研究成果，展示了无需传统电网净能的数据中心架构。

从披露的资料看，该架构结合整体能源管理技术，可以让数据中心减少30%的能耗、降低电网电力依存度并节省80%以上的成本。如果惠普零电能耗数据中心的研究能够落实，
那么将能够帮助全世界的企业和社会利用本地可再生资源运营数据中心，消除对诸如地理置、能源供应和成本的依赖性。这将使IT服务有可能进入各种规模的组织机构。

通过改善冷却设施来降低数据中心的PUE

惠普技术专家和惠普实验室可持续生态系统研究组代理主任卡伦·拜希(Cullen Bash)表示：“信息技术有能力成为全世界各个社会的均衡器，但受制于IT服务成本及相应的能源成本，无法得到广泛使用。惠普零电能耗数据中心不仅致力于使计算的环境影响降至低，还希望能降低与数据中心运营相关的成本。
”
惠普零电能耗数据中心架构在降低运营成本方面，在集成已有的技术成果的同时，将能源供给和IT工作负载所需的能源需求之间做精确匹配。一方面，通过优化送风通道和散热系统结构，提高了数据中心的散热效率，降低了散热系统的能耗；另一方面，通过采用更新的系统架构和硬件平台，提高的计算效率，降低了总体功耗。更重要的是，惠普零电能耗数据中心架构从本地可再生资源中整合了能源和制冷，以创新的需求管理方式支持基于资源可用性和性能需求的IT工作负载安排。例如，配备光伏发电设备的数据中心提供太阳能，在白天相应安排非关键性并容许延迟的工作负载。这样，可按照资源可用性“调节”需求，降低对不可再生资源依存度。通过这种方式，企业就能够减少数据中心总体成本—从前期基础设施技术的资本投资到处理工作负载的运营成本。

对冷却系统的优化也是降低数据中心能耗的一个部分

要大规模利用太阳能等可再生能源，就需要对数据中心负载进行调配。

惠普零电能耗数据中心基于新的管理架构，通过四个模块整合了能源与制冷资源，使之与IT工作负载规划相匹配：

1.预测模块：利用功能强大的预测分析软件预估关键资源可用性和成本，例如可再生能源和IT工作负载需求。

2.规划模块：提供优化算法，实现符合高运营目标安排的工作负载，例如实现零电能耗运营、支持组织机构基于资源可用性安排工作负载，同时满足数据中心运营目标。

3.执行模块：支持组织机构按照性能需求和数据中心运营目标实时管理工作负载和能耗。

4.核查和报告模块：发现并纠正计划与执行之间的偏差，确保计划的精准。

写在后

目前，世界上已经有一些太阳能数据中心投入使用，如英特尔在美国新墨西哥州里约牧场的数据中心安装了太阳能板，产生1万瓦功率的电力；I BM在印度班加罗尔5万瓦功率的太阳能发电设备，主要是应付当地电网设施的供电不稳定或者断电问题。不过在此之前，国际上这些太阳能数据中心大多只是简单地添加太阳能发电装置，作为一种非正常情况下的备用供电手段，或者是一种降低成本的尝试。而从新的进展看，通过在数据中心架构上采取整体配套技术改造措施，把太阳能发电、UPS配电以及服务器负载调节进行一体化设计，完全有可能实现数据中心更低的能耗和对公共电网的依赖，而且通过这种尝试，我们也可以预期，来的数据中心将能够以更低的成本在更多地区运营。