數(shù)據(jù)中心的高能耗所帶來的影響

數(shù)據(jù)中心能耗的急劇增長不僅是電費和成本的問題，對數(shù)據(jù)中心的發(fā)展和穩(wěn)定運行也會產(chǎn)生巨大的負面影響，而且成為生態(tài)環(huán)境重要的污染源，影響了整個社會的可持續(xù)發(fā)展。

熱量管理約束數(shù)據(jù)中心發(fā)展

數(shù)據(jù)中心能效低意味著需要更多的電能輸入，更多電能的輸入又以更多熱量的形式輸出，特別是低效的制冷系統(tǒng)，其結(jié)果不僅僅是電費的增加，首當其沖的是數(shù)據(jù)中心的熱量管理問題。當前供電和散熱能力已經(jīng)很難承受由此產(chǎn)生的高密度和高局部發(fā)熱量，進而阻礙了芯片和服務器技術(shù)的更新?lián)Q代。

機房供電和散熱能力以及空間的限制使得許多數(shù)據(jù)中心不能通過增加服務器數(shù)量和存儲容量來增加IT處理能力，影響了新應用的部署，迫使一些數(shù)據(jù)中心不得不耗費巨資建立新的數(shù)據(jù)中心。

許多數(shù)據(jù)中心都希望采用機架式的1U超薄服務器或刀片服務器來提高數(shù)據(jù)中心的空間利用效率，但現(xiàn)有的供電和散熱能力不能支持高密度的計算能力。人們發(fā)現(xiàn)，許多數(shù)據(jù)中心機架利用率低于1/3，即機架大半是空的，也不能再加入新的設(shè)備。

肩負沉重的成本壓力

供電和散熱的開支占據(jù)了比以前更大的預算資源份額。近10年來，數(shù)據(jù)中心運營的開支增長速度是其它開支增長速度的3倍。根據(jù)統(tǒng)計，近10年中，企業(yè)或機構(gòu)用于購置服務器的開支年增長率為2.6%、用于購置存儲設(shè)備的開支年增長率為6.8%，而運營（供電和管理）的開支年增長率為10%以上。而且，電費的開支是累加的，機構(gòu)購買了設(shè)備以后2-3年內(nèi)電費開支就超過購置設(shè)備的總費用。

當前，IT應用不計成本的時代已經(jīng)一去不復返了。嚴酷的現(xiàn)實是持續(xù)走高的電費開支吃掉了機構(gòu)大部分IT預算，使得數(shù)據(jù)中心用于擴展的經(jīng)費越來越少。日益增加的供電和散熱開支已經(jīng)成為數(shù)據(jù)中心可擴展的主要限制，使機構(gòu)不能按照需求的發(fā)展來擴展其數(shù)據(jù)中心。

形成重大安全隱患

高密度計算的發(fā)展也大大增加了局部的發(fā)熱量。由于器件在服務器內(nèi)部，服務器設(shè)備密集，電纜數(shù)量多且連接復雜，這些都大大增加了散熱的難度，往往在設(shè)備內(nèi)部形成集中的高溫熱點，影響設(shè)備的穩(wěn)定運行，甚至造成誘發(fā)火災等惡性事故的重大安全隱患，使得數(shù)據(jù)中心不能實現(xiàn)無人值守。

破壞業(yè)務連續(xù)性

數(shù)據(jù)中心對制冷容量需求的增加，給機房基礎(chǔ)設(shè)施帶來很大壓力。由于設(shè)計水平低下，機房布局不合理，至少浪費60%的制冷容量。此外，由于散熱效率低，造成10%以上的服務器機架處于過熱狀態(tài)，影響了設(shè)備的長期穩(wěn)定運行。特別是，部件的局部發(fā)熱非常容易造成災難性的后果。

制約可持續(xù)性發(fā)展

地球上的資源是寶貴和有限的，數(shù)據(jù)中心消耗電能越多，它們消耗的自然資源就越多，對環(huán)境的負面影響也就越大。數(shù)據(jù)中心能耗的急劇增長，已經(jīng)成為影響人類可持續(xù)發(fā)展的主要因素之一。這已經(jīng)引起越來越多政府和有關(guān)部門的關(guān)注，對于機構(gòu)而言，節(jié)能減排已經(jīng)不再是一個選擇項，而是必須遵循的法規(guī)和義務。

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當前，測量數(shù)據(jù)中心的能耗指標有兩種方法：電能使用效率（Power Usage Effectiveness，PUE）和數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施效率（Data Center Infrastructure Efficiency，DCiE）。這兩種方法都考慮了數(shù)據(jù)中心供電、散熱和IT設(shè)備各自消耗的能量，得到了The Green Grid（綠色網(wǎng)格）組織的支持。

The Green Grid 定義了這兩種測量方法的具體計算方式：

PUE是數(shù)據(jù)中心總能耗與IT設(shè)備能耗之比，其值越接近1表明能效水平越好；DCiE是一個PUE倒數(shù)的百分比值，數(shù)值越大越好。

顯然，對以上兩個能效公式，當前普遍使用的是電能使用效率PUE。在使用中特別值得注意的是公式中的“數(shù)據(jù)中心總能耗”的定義和所包含的內(nèi)容。