隨著數(shù)字化轉(zhuǎn)型的趨勢(shì)越來越明顯，在全球范圍內(nèi)，數(shù)據(jù)中心的發(fā)展呈爆炸式增長。如今全世界人們面臨同樣的問題——數(shù)據(jù)中心正慢慢地對(duì)環(huán)境造成損害。由于冷卻方法的創(chuàng)新，能源使用量穩(wěn)定在世界電力的2-3%左右，但根據(jù)聯(lián)合國的數(shù)據(jù)，電子垃圾的數(shù)量正在增長，每年超過5000萬噸。而這些廢棄硬件只有20%被無害化回收。
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)正成為我們所見過的最強(qiáng)大的工具。但不幸的是，它也是耗電最多的。半導(dǎo)體工業(yè)正在處理性能方面取得令人印象深刻的改進(jìn)，這帶來了兩個(gè)重大的負(fù)面后果。不斷升級(jí)的性能提升是以功率消耗為代價(jià)的；現(xiàn)在硬件更新比以往更快。這引起了對(duì)數(shù)據(jù)中心電力使用和電子浪費(fèi)的關(guān)注。
那么，數(shù)據(jù)中心能做些什么來抵消這些不利影響呢?企業(yè)需要在他們的數(shù)據(jù)中心優(yōu)先考慮綠色選擇。隨著新的進(jìn)步，推動(dòng)綠色數(shù)據(jù)中心的努力已經(jīng)從一個(gè)環(huán)保意識(shí)的選擇轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)經(jīng)濟(jì)有效的選擇。看看今天的數(shù)據(jù)中心的電力使用和成本，我們可以看到，即使10%的效率提高，也會(huì)對(duì)公司的財(cái)務(wù)和生態(tài)底線產(chǎn)生巨大的影響。根據(jù)預(yù)估全球數(shù)據(jù)中心的年能源消耗如果保持在300太瓦時(shí)左右（1太瓦小時(shí)=10^12瓦時(shí)=10^9千瓦時(shí)=10億千瓦時(shí)=10億度電），那么基于全球平均每千瓦時(shí)商業(yè)用電成本0.127美元，能源效率提高10%意味著全球企業(yè)將在數(shù)據(jù)中心能源成本上節(jié)省38億美元。
也許減少數(shù)據(jù)中心電力使用化石燃料造成的環(huán)境破壞的最重要的方法就是不使用化石燃料。因此，數(shù)據(jù)中心操作員可以根據(jù)自己的需要選擇再生能源，從而減少排放到大氣中的溫室氣體。
企業(yè)在致力于保護(hù)環(huán)境的同時(shí)，也開始意識(shí)到效率的提高和成本的節(jié)約。事實(shí)上，簡(jiǎn)單地減少電力的使用可以通過同時(shí)減少運(yùn)營費(fèi)用來增加利潤。通過檢查設(shè)施的電力使用效率(PUE)、服務(wù)器密度、入口溫度和電子垃圾數(shù)量，這些公司開始關(guān)注不理想的數(shù)據(jù)中心建設(shè)、運(yùn)營和維護(hù)如何影響他們的成本和環(huán)境。許多數(shù)據(jù)中心運(yùn)行時(shí)，進(jìn)入服務(wù)器的空氣的入口溫度低于制造商指定的溫度。通過簡(jiǎn)單地提高數(shù)據(jù)中心的溫度，減少大量的空氣冷卻電力使用也可以降低成本。
通過長期考慮和升級(jí)設(shè)備的關(guān)鍵部件，數(shù)據(jù)中心運(yùn)營商實(shí)現(xiàn)了性能的提高、成本的降低和環(huán)境碳足跡的減少。
液態(tài)制冷技術(shù)
還有一個(gè)可以考慮的解決方案是升級(jí)數(shù)據(jù)中心的冷卻系統(tǒng)，并從空氣冷卻方案過渡到液冷方案。最新的硬件和計(jì)算系統(tǒng)正在給大多數(shù)數(shù)據(jù)中心帶來嚴(yán)重的散熱問題?？諝饫鋮s方法的散熱速度和散熱量是有限制的。
液體在散熱方面比空氣更有效，因?yàn)橐后w有更高的導(dǎo)熱系數(shù)。液冷設(shè)計(jì)也能更好地將熱量排到系統(tǒng)外部，而不是像空氣冷卻那樣將熱量移到服務(wù)器機(jī)箱內(nèi)部。熱量在一個(gè)區(qū)域被分散到液體中，然后最終在一個(gè)單獨(dú)的位置被驅(qū)散出液體和系統(tǒng)。
雖然對(duì)現(xiàn)有的氣冷服務(wù)器改造實(shí)施液冷是可能的，但通常成本更高。由于大多數(shù)數(shù)據(jù)中心沒有配備液冷設(shè)備，這意味著安裝基礎(chǔ)設(shè)施的初始資本支出成本可能很高。但運(yùn)營成本要低得多。傳統(tǒng)的風(fēng)冷裝置PUE很差，需要耗費(fèi)大量的能源來驅(qū)動(dòng)空調(diào)和通風(fēng)系統(tǒng)。從功耗成本到處理性能的角度來看，它們效率低下。但是使用直接到芯片的液冷技術(shù)，例如，數(shù)據(jù)中心的能耗可以減少40%。與服務(wù)器供應(yīng)商合作，許多(但不是所有)服務(wù)器可以修改為使用液冷技術(shù)，這可以減少電力使用，因?yàn)槭紫蕊L(fēng)冷將以較慢的速度運(yùn)行，其次可以顯著減少數(shù)據(jù)中心的空調(diào)。
除了具有成本效益和減少溫室氣體的使用電力，液體冷卻還提供了性能改進(jìn)。隨著冷卻性能的改善，CPU、GPU內(nèi)存和更多內(nèi)存不會(huì)達(dá)到熱極限和節(jié)流速度(因?yàn)檫^熱而降低這些芯片的效能)。這對(duì)于專注于需要更高性能水平的前沿HPC（高性能計(jì)算）和AI應(yīng)用的企業(yè)來說尤為重要。
密度，分解和數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)
下一個(gè)層次的考慮是查看機(jī)架和數(shù)據(jù)中心本身的設(shè)計(jì)。現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心由成百上千個(gè)機(jī)架的服務(wù)器和存儲(chǔ)系統(tǒng)組成，因此每個(gè)機(jī)架的效率可以顯著提高整個(gè)數(shù)據(jù)中心的效率。
企業(yè)最容易投資的改進(jìn)之一是增加機(jī)架的密度?？捎玫姆?wù)器越多，意味著可以為業(yè)務(wù)應(yīng)用程序使用更多的整體計(jì)算、存儲(chǔ)和內(nèi)存，而且還可以提高成本效率。數(shù)據(jù)中心應(yīng)設(shè)計(jì)冷熱通道，盡量減少排風(fēng)(熱)與進(jìn)風(fēng)(冷)的混合。因?yàn)檫@會(huì)增加空調(diào)的總用電量。而且這使得數(shù)據(jù)中心能夠更有效地運(yùn)行，在提高效率的同時(shí)減少電力消耗。
服務(wù)器本身的機(jī)械設(shè)計(jì)也不應(yīng)該被忽視。如果有任何氣流堵塞，那么風(fēng)扇將不得不更努力地工作，以達(dá)到同樣的冷卻量——增加電力使用量，同時(shí)潛在地影響性能。在服務(wù)器機(jī)箱內(nèi)移動(dòng)部件可以減少障礙物，并使整個(gè)系統(tǒng)的氣流最大化。此外，保持風(fēng)扇轉(zhuǎn)速盡可能低，同時(shí)保持微處理器處于安全的運(yùn)行狀態(tài)，可以在服務(wù)器與服務(wù)器之間節(jié)省能源。
新的服務(wù)器系統(tǒng)設(shè)計(jì)在這方面貢獻(xiàn)很大。這些服務(wù)器采用模塊化設(shè)計(jì)，由內(nèi)存、存儲(chǔ)、計(jì)算、電源等獨(dú)立升級(jí)的子系統(tǒng)組成?？梢詼p少系統(tǒng)內(nèi)部和外部電纜的數(shù)量，也能減少氣流堵塞。注意網(wǎng)絡(luò)和電纜，通常在系統(tǒng)的后方，以使氣流不受阻。研究不依賴于或比標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器擁有更少電纜的系統(tǒng)。這使得企業(yè)可以選擇性地確定服務(wù)器的哪些方面是節(jié)流點(diǎn)，并只更換這些系統(tǒng)——同時(shí)還可以保留不需要更換的硬件。
這種對(duì)硬件資源更有效的方法打破了3-5年的數(shù)據(jù)中心升級(jí)模型，實(shí)現(xiàn)了更可持續(xù)的基礎(chǔ)設(shè)施，鼓勵(lì)升級(jí)和替換服務(wù)器和系統(tǒng)中缺乏的元素。具有顯著的成本效益，而且對(duì)環(huán)境非常友好。資本支出和硬件再利用/回收的減少，同時(shí)也大大減少了服務(wù)器產(chǎn)生的電子垃圾。分解的服務(wù)器允許對(duì)子系統(tǒng)進(jìn)行單獨(dú)的升級(jí)，而不需要替換整個(gè)服務(wù)器。通過只更換必要的子系統(tǒng)(CPU、內(nèi)存、存儲(chǔ)或網(wǎng)絡(luò))，電子垃圾的數(shù)量將大大減少。根據(jù)工作負(fù)載需求，調(diào)查并確定何時(shí)對(duì)每個(gè)子系統(tǒng)執(zhí)行不同類型的升級(jí)。
我們可以同時(shí)做對(duì)地球和經(jīng)濟(jì)利益有利的事情。然而，為了實(shí)現(xiàn)一個(gè)更綠色的未來，我們必須共同努力，做出明智的選擇，并執(zhí)行將顯著影響行業(yè)碳足跡的方法。此外，該行業(yè)還需要進(jìn)行大量的教育，幫助企業(yè)認(rèn)識(shí)到更環(huán)保的數(shù)據(jù)中心的重要性和好處。
企業(yè)可以使用許多技術(shù)和解決方案來應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)中心對(duì)環(huán)境的不利影響，在這樣做的同時(shí)，它們提供了優(yōu)化性能的雙重優(yōu)勢(shì)。如果我們今天采取適當(dāng)?shù)男袆?dòng)，我們的數(shù)據(jù)中心就不會(huì)進(jìn)一步損害環(huán)境。
