應(yīng)對(duì)天氣酷熱的最好方法是盡可能少地去做;這個(gè)道理連蜥蜴都知道,所以想讓數(shù)據(jù)中心變得更冷的管理人員,采取過(guò)度的制冷措施只能是浪費(fèi)能源。
然而還是有很多數(shù)據(jù)中心都在這么做,一直保持過(guò)多工作量和過(guò)度的制冷。在這個(gè)過(guò)程中,他們?cè)诶速M(fèi)大量的電能,具有諷刺意味的是,這會(huì)導(dǎo)致全球變暖和融化地球的極地冰蓋。
磁帶時(shí)代的冷卻
數(shù)據(jù)中心的制冷歷史可以追溯到20世紀(jì)50年代,當(dāng)時(shí)磁帶驅(qū)動(dòng)器無(wú)法忍受高溫和高濕環(huán)境,在通過(guò)穿孔卡時(shí)會(huì)粘在一起,致使系統(tǒng)崩潰。而我們雖然不再處于那個(gè)時(shí)代,但目前許多數(shù)據(jù)中心仍然有過(guò)度的冷卻措施與不必要的冷卻制度,一直將數(shù)據(jù)中心的環(huán)境溫度嚴(yán)格控制在21°C(70°F)。
當(dāng)ASHRAE(美國(guó)供暖學(xué)會(huì),制冷與空調(diào)工程師協(xié)會(huì))定義特定推薦的服務(wù)器入口溫度后,現(xiàn)在設(shè)定為27°C(80°F)。如今事情開(kāi)始改變,并增加了更廣泛接受的可靠性套件。
如今,一些大規(guī)模數(shù)據(jù)中心注意到了這一點(diǎn),并通過(guò)了運(yùn)行在更高的溫度的過(guò)程試驗(yàn)。但是,大多數(shù)的企業(yè)數(shù)據(jù)中心在此方面嚴(yán)重滯后。
2015年初,調(diào)查機(jī)構(gòu)IDC在美國(guó)調(diào)查了404位數(shù)據(jù)中心經(jīng)理,這些經(jīng)理每人至少管理100臺(tái)物理服務(wù)器,并擁有平均120萬(wàn)美元的IT預(yù)算。根據(jù)調(diào)查,75%的數(shù)據(jù)中心工作溫度低于24℃,只有5%的數(shù)據(jù)中心工作在27℃或27℃以上。
這些數(shù)據(jù)中心設(shè)施的PUE(能源使用效率)為2.4至2.8之間,這意味著IT設(shè)備電源的電源消耗沒(méi)有達(dá)到全部設(shè)備的60%至65%。
這兩個(gè)結(jié)果令人震驚。IDC發(fā)現(xiàn)這些IT管理人員在冷卻方面的支出預(yù)算為總預(yù)算的10%,在電力和冷卻方面的預(yù)算為24%。因此,各公司每年在冷卻方面的支出預(yù)算大部分可能是多余的。
其他要考慮的事實(shí)是,雖然高效的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模云服務(wù)提供商獲得了媒體的關(guān)注,但他們只是全球數(shù)據(jù)中心的一小部分。至少,目前全球有一半以上的數(shù)據(jù)中心制冷過(guò)度。這些會(huì)影響全球的碳排放,而這些都是需要改變的數(shù)據(jù)中心。
偏執(zhí)狂,還是只是小心?
那么,為什么數(shù)據(jù)中心的溫度還是那么低?關(guān)鍵設(shè)施咨詢(xún)的伊恩•比特林是毫無(wú)疑問(wèn)知道是恐懼驅(qū)使它:“這是偏執(zhí)狂的想法,人們過(guò)度規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。”
而下面這種說(shuō)法可能更加合理,至少有一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn),提高空氣入口溫度實(shí)際上增加了冷卻電能消耗。
施耐德電氣高級(jí)研究分析師維克多•阿弗拉爾對(duì)一項(xiàng)研究進(jìn)行了描述,他比較了芝加哥、邁阿密以及西雅圖的數(shù)據(jù)中心在不同的溫度下的冷卻電能消耗量。“我們發(fā)現(xiàn),高于27℃的數(shù)據(jù)中心冷卻耗費(fèi)了更多的能源和資本開(kāi)支。”
施耐德電氣的研究即將公布,這個(gè)結(jié)果是與一個(gè)具有標(biāo)準(zhǔn)的冷水機(jī)組數(shù)據(jù)中心進(jìn)行比較的,之所得出令人驚訝的結(jié)果,也可能與系統(tǒng)的復(fù)雜性有關(guān)。在較高的溫度下,服務(wù)器風(fēng)扇可以發(fā)揮作用,讓周?chē)目諝饬鲃?dòng)消耗了更多的電能。
技術(shù)選擇
如果你看到這一點(diǎn),你就需要知道你的技術(shù)選擇。我們都是從使用傳統(tǒng)空調(diào)壓縮機(jī)的冷卻設(shè)備,通常被稱(chēng)為“直接膨脹(DX)單元”來(lái)開(kāi)始認(rèn)識(shí)冷卻系統(tǒng)的。
保持入口溫度在24°C以下是偏執(zhí)狂
在大多數(shù)地區(qū),沒(méi)有其他的方式來(lái)保持?jǐn)?shù)據(jù)中心的低溫,許多人仍然認(rèn)為保持低溫是必要的,在許多地方仍有DX與其他制冷方式混合,以保持?jǐn)?shù)據(jù)中心極端條件。
如果用戶擁有這樣的數(shù)據(jù)中心,在考慮改變冷卻技術(shù)之前,先要消減能源法案。ASHRAE指出用戶可以提高服務(wù)器的入口空氣溫度,從而減少了冷卻電能。但如果這樣做,用戶應(yīng)該知道服務(wù)器的風(fēng)扇將要做什么。
如果讓入口溫度上升到27°C,服務(wù)器后面的熱通道溫度將約為35°C。因此要確保所有連接器都在系統(tǒng)的前面,因?yàn)闆](méi)有人考慮在熱通道設(shè)計(jì)上花費(fèi)更多的時(shí)間。
其次,任何冷卻系統(tǒng)更有效地工作時(shí),它是工作在高溫差(時(shí)間差)。這有些稍微違反直覺(jué),但其基本熱力學(xué)的原則是熱差越大,驅(qū)動(dòng)力更大。
這就是為什么可以很好地遏制服務(wù)器背面出來(lái)的熱風(fēng)的原因,熱通道遏制裝置意味著冷卻系統(tǒng)的工作就是冷卻需要冷卻的空氣。
比特林表示,一旦用戶完成這一切,其DX冷卻系統(tǒng)會(huì)做更少的工作,就可以得到大約1.16的局部PUE(pPUE)。另外,冷凍水系統(tǒng)(其中制冷機(jī)組的冷卻水分配使用)的pPUE可以下降到1.12。
不建議采用DX冷卻技術(shù)
但你真的需要DX嗎?根據(jù)ASHRAE發(fā)布的地圖顯示,全球各地的氣候足夠涼爽.因此,外部空氣可用于常年來(lái)冷卻數(shù)據(jù)中心。美國(guó)大部分地區(qū)在此區(qū)域中,而在英國(guó),其干球溫度記錄為34℃,最高濕球溫度(蒸發(fā))為23℃。
這就是“外部空氣”冷卻,“自然”的冷卻或是“絕熱”冷卻。這些冷卻意味著不使用空調(diào)。有時(shí)將外界空氣過(guò)濾,直接通過(guò)數(shù)據(jù)中心(“直接”自由冷卻),有時(shí)設(shè)置一個(gè)二級(jí)電路(“間接”自然冷卻)。當(dāng)外界溫度較高時(shí),加入水蒸發(fā)的冷卻盤(pán)也是是必要的。
比特林表示,采取這些冷卻措施可能讓數(shù)據(jù)中心達(dá)到1.05的PUE,但也有一些并發(fā)癥。一個(gè)問(wèn)題是,PUE取決于數(shù)據(jù)中心的利用率。如果有閑置的服務(wù)器,這樣可以提高效率,但絕熱冷卻有一個(gè)相反的趨勢(shì):“在部分負(fù)荷下,絕熱變得更好,”他說(shuō)。這意味著,如何負(fù)載超過(guò)一定閾值,追求更低的PUE可能適得其反。
PUE并不是一切
施耐德電氣的阿弗拉認(rèn)為:“PUE是數(shù)據(jù)中心行業(yè)評(píng)判能源效率的標(biāo)準(zhǔn),但重要的是不要盲目追求PUE。”在他給的例子中,當(dāng)服務(wù)器風(fēng)扇關(guān)閉時(shí),即使數(shù)據(jù)中心整體用于冷卻電能消耗不斷上升,其效率越來(lái)越差,數(shù)據(jù)中心PUE仍會(huì)下降。
阿弗拉爾警告說(shuō),絕熱冷卻套件可能會(huì)引發(fā)可用性的擔(dān)憂。在實(shí)際的情況下,絕熱單元通常又大又重,在改造老舊數(shù)據(jù)中心時(shí)會(huì)非常棘手。而新建的數(shù)據(jù)中心會(huì)盡量將其部署在屋頂上。
當(dāng)服務(wù)器變得更加溫暖時(shí),其冷卻問(wèn)題看起來(lái)很復(fù)雜嗎?這一切都?xì)w結(jié)為保持冷靜的頭腦和精確的計(jì)算。
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