電源是當(dāng)今數(shù)據(jù)中心設(shè)施的命脈。因此，企業(yè)采用多種方法來部署其數(shù)據(jù)中心策略，以確保為數(shù)據(jù)中心設(shè)施提供有效的電力，使其客戶獲得最大的價(jià)值。
如今，一些新技術(shù)的應(yīng)用越來越普遍，但也會(huì)為當(dāng)前的數(shù)據(jù)中心設(shè)施電力負(fù)載帶來更高的需求：
物聯(lián)網(wǎng)(IoT)：物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備如今在消費(fèi)者和業(yè)務(wù)部門有著數(shù)百萬計(jì)的潛在應(yīng)用。據(jù)分析師估計(jì)，2020年全球約有204億臺(tái)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備在，而目前全球約有84億臺(tái)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。在很短的時(shí)間內(nèi)，數(shù)據(jù)中心將會(huì)大量增加物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，這意味著數(shù)據(jù)中心電力系統(tǒng)的壓力將大幅度增加。
5G：這是一個(gè)備受人們期待的新興技術(shù)，將會(huì)為數(shù)據(jù)中心的電力帶來更大的影響，5G市場預(yù)計(jì)將以70%的復(fù)合年增長率(CAGR)增長，2025年的支出將達(dá)到280億美元。如今，幾乎每個(gè)人都有移動(dòng)手機(jī)，而手機(jī)本身是數(shù)據(jù)非常密集的設(shè)備。一旦5G技術(shù)成為主流，由于增強(qiáng)在線互聯(lián)網(wǎng)體驗(yàn)，需要更大容量的數(shù)據(jù)中心，以及更低的延遲，數(shù)據(jù)中心的電力需求將會(huì)激增。
虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)：2015年虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)市場規(guī)模為13.7億美元，預(yù)計(jì)到2022年將達(dá)到33.9億美元，其復(fù)合增長率為57.8%。由于頭戴式顯示器(HMD)日益普及，傳輸?shù)絍R設(shè)備的數(shù)據(jù)流量將會(huì)穩(wěn)步增加。這一定會(huì)對數(shù)據(jù)中心的供電系統(tǒng)帶來更高的要求。
增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)：2016年夏季，口袋妖怪Go游戲熱潮讓人們了解增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)對于數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的需求。相關(guān)機(jī)構(gòu)對增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)市場的預(yù)測表明，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)市場規(guī)模將從2016年的23.9億美元增長到2023年61.39億美元，其復(fù)合增長率為55.71%。
很明顯，數(shù)據(jù)中心行業(yè)對電力系統(tǒng)的需求將要達(dá)到歷史新高，所以企業(yè)能否在數(shù)據(jù)中心設(shè)施中盡可能高效地實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)?
數(shù)據(jù)中心的選址
從宏觀角度來看，對于任何數(shù)據(jù)中心來說，首先要考慮的是它的位置。美國是一個(gè)遼闊的國家，美國東海岸至西海岸相差3000英里，其境內(nèi)有著不同的氣候和天氣模式。正因?yàn)槿绱?，并不是所有地區(qū)都可以獲得各種可再生能源的資源。以下是一些應(yīng)用最普遍的可再生能源：
水力發(fā)電–這是一種高度可靠的能源，通常由大型水體供給，水電渦輪機(jī)從水流中獲得能量產(chǎn)生電力。這種能源不會(huì)產(chǎn)生碳排放，并且污染最小。因此水力發(fā)電是最節(jié)能的可再生能源之一。因?yàn)樾枰罅康乃畞戆l(fā)電，數(shù)據(jù)中心采用這種電源并不是一個(gè)十分可行的選擇。
太陽能發(fā)電-這種能源來自太陽。但是，如果太陽的光照條件并不一致，不能作為獨(dú)立的能源來源。太陽能發(fā)電系統(tǒng)的壽命通常為15?30年，但需要大量的安裝空間，并采用大量多晶硅。
風(fēng)力發(fā)電-不產(chǎn)生碳排放，但其能源輸出是以風(fēng)力為基礎(chǔ)，有一定的地域限制，并占用大量土地。
地?zé)崮茉?該能量源將來自地球的熱能轉(zhuǎn)化為電能。它是發(fā)電的有效手段，對環(huán)境影響極小。但地?zé)釘?shù)量不多，對于數(shù)據(jù)中心來說并不是一個(gè)很好的選擇。
如果運(yùn)營商縮小了為數(shù)據(jù)中心供電的特定可再生能源的選擇范圍，則下一步將根據(jù)能源來源的位置確定數(shù)據(jù)中心的建設(shè)位置。能源并不是唯一的決定性因素，運(yùn)營商了解所需區(qū)域的電力成本也至關(guān)重要。美國各地的電力成本差別很大，人口最多的地區(qū)通常電力價(jià)格最高，而人口較少的地區(qū)的電費(fèi)往往更加低廉。
災(zāi)難恢復(fù)
災(zāi)害恢復(fù)與數(shù)據(jù)中心的選址密切相關(guān)，從電力的角度來看，必須在主要數(shù)據(jù)中心設(shè)施和備用數(shù)據(jù)中心設(shè)施中考慮采用災(zāi)難恢復(fù)。采用災(zāi)難恢復(fù)的傳統(tǒng)方式是在某地建設(shè)一個(gè)數(shù)據(jù)中心，而在另一個(gè)地方建設(shè)另一個(gè)數(shù)據(jù)中心，并在發(fā)生災(zāi)難時(shí)復(fù)制關(guān)鍵數(shù)據(jù)。企業(yè)認(rèn)為這不一定是最好的辦法。最好的方法是具備多個(gè)“熱”站點(diǎn)，并將每個(gè)數(shù)據(jù)中心的可靠性和冗余度重新排列組合，而不是將更多的投資花費(fèi)在Uptime Institute認(rèn)證的具有最高級別的可靠性和冗余度Tier 4級的數(shù)據(jù)中心上。
在理想情況下，企業(yè)擁有兩個(gè)完全相同任務(wù)的同步數(shù)據(jù)中心設(shè)施，這是一個(gè)很好的方法，但這并不具有成本效益。在多個(gè)地點(diǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)中心設(shè)施，這些基礎(chǔ)設(shè)施異步運(yùn)行(這意味著每個(gè)設(shè)施都有自己獨(dú)立完成的任務(wù))，在電力和運(yùn)營成本方面可以節(jié)省成本。
企業(yè)建設(shè)多個(gè)設(shè)施開展不同的業(yè)務(wù)。這被稱為業(yè)務(wù)連續(xù)性(BC)策略，這就像用多個(gè)籃子存放雞蛋，而不是將雞蛋全放在一個(gè)籃子里。這樣可以節(jié)省資金，因?yàn)槠髽I(yè)所有站點(diǎn)的電力和冷卻基礎(chǔ)架構(gòu)不用滿負(fù)載運(yùn)行，這樣可以節(jié)省成本，這是因?yàn)閮蓚€(gè)數(shù)據(jù)中心設(shè)施同時(shí)存在問題的可能性相對較低。
以下是一些業(yè)務(wù)連續(xù)性策略，其功耗從最高到最低排列：
“Hot-Hot”同步業(yè)務(wù)連續(xù)性：這是最可靠的業(yè)務(wù)連續(xù)性模式，兩個(gè)數(shù)據(jù)中心設(shè)施之間的距離為30英里或更短。在這個(gè)模式中，兩個(gè)設(shè)施的任務(wù)是在完全相同的時(shí)間完成相同的計(jì)算任務(wù)。如果一個(gè)數(shù)據(jù)中心出現(xiàn)重大問題，另一個(gè)數(shù)據(jù)中心可以完全接管計(jì)算任務(wù)。在電力成本方面，這也是最昂貴的選擇，因?yàn)槠髽I(yè)的這兩個(gè)數(shù)據(jù)中心始終以最大負(fù)載運(yùn)行。
“Hot-Hot”異步業(yè)務(wù)連續(xù)性(多個(gè)地區(qū))：在這個(gè)模式中，這兩個(gè)設(shè)施都在運(yùn)行，但它們執(zhí)行不同的功能。這種方法在發(fā)生自然災(zāi)害時(shí)不會(huì)同時(shí)影響這兩個(gè)設(shè)施。在這里，數(shù)據(jù)中心運(yùn)營商需要考慮其設(shè)施所在地區(qū)的不同電費(fèi)價(jià)格。雖然這種模式需要兩個(gè)運(yùn)營的數(shù)據(jù)中心，但是由于工作量各自分配，電力需求沒有“Hot-Hot”同步模式那么大。
“Hot-Hot”異步業(yè)務(wù)連續(xù)性(單個(gè)區(qū)域)：該模式還可以執(zhí)行單獨(dú)的功能。由于這兩個(gè)設(shè)施位于同一地區(qū)，自然災(zāi)害可能會(huì)影響到兩個(gè)設(shè)施。從電力角度來看，數(shù)據(jù)中心運(yùn)營商只需要考慮單一地區(qū)的電力成本(可能會(huì)因各地而異)。由于其分離功能方法，該模式的能耗比“Hot-Hot”同步模式要低。
“Hot-Cold”業(yè)務(wù)連續(xù)性：在這個(gè)模式中，如果其中一個(gè)設(shè)備出現(xiàn)故障，企業(yè)可以將故障轉(zhuǎn)移到其他設(shè)施。當(dāng)然，在電費(fèi)方面更具成本效益的選擇。盡管其投資花費(fèi)在硬件上，但這種模式的電力和冷卻方面支出的成本更少。
具有云混合支持的““Hot Colocation””：在此模式中，在發(fā)生災(zāi)難時(shí)，托管(數(shù)據(jù)中心功能可以應(yīng)對云環(huán)境的災(zāi)難事件。這里要注意的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)是用于備份托管數(shù)據(jù)中心服務(wù)的云服務(wù)器的物理位置。
數(shù)據(jù)中心的冷卻方式
以下了解一下數(shù)據(jù)中心功耗的微觀思維。數(shù)據(jù)中心冷卻設(shè)備起著防止設(shè)備過熱的重要作用。
數(shù)據(jù)中心的冷卻主要通過氣流技術(shù)和空調(diào)系統(tǒng)來處理。其基本思想是確保熱空氣和冷空氣在適當(dāng)?shù)耐ǖ乐g自由移動(dòng)，而不會(huì)“混合”，以便使運(yùn)行的設(shè)備周圍的空氣保持最佳溫度?；顒?dòng)式氣室通過使用煙囪柜或其他控制方法，在不穿過服務(wù)器房間的冷空氣的情況下直接將熱空氣輸送到通風(fēng)室，從而有助于安全控制過程。消隱板和穿孔磚也很重要，以確保數(shù)據(jù)中心的冷卻效率和氣流遏制策略。但是，即使這一切就緒，冷卻數(shù)據(jù)中心的成本也是巨大的代價(jià)。
數(shù)據(jù)中心通過氣流進(jìn)行冷卻并不是唯一的方式。高性能計(jì)算(HPC)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心可能采取了更好的冷卻技術(shù)。一些先進(jìn)的冷卻系統(tǒng)采用后門熱交換器，其在熱空氣離開機(jī)柜之前中和熱量，這意味著避免通過將熱量直接傳遞冷水再回送空氣。這樣就不需要傳統(tǒng)的冷卻系統(tǒng)來冷卻高性能計(jì)算(HPC)環(huán)境。這些類型的系統(tǒng)不斷監(jiān)控空氣變量，實(shí)時(shí)調(diào)整，提高數(shù)據(jù)中心的效率。
采用數(shù)據(jù)中心軟件進(jìn)行監(jiān)控
電費(fèi)是衡量電力成本有形的指標(biāo)，但是有一些技術(shù)可以實(shí)時(shí)監(jiān)控電力使用情況。數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施管理(DCIM)解決方案可以使運(yùn)營商了解在日常設(shè)施運(yùn)營中無法體現(xiàn)的內(nèi)容。
工作人員逐可以采用管理軟件了解電源使用情況，因?yàn)榭梢员O(jiān)控溫度和濕度，以確保不會(huì)發(fā)生過冷的情況。數(shù)據(jù)中心運(yùn)營商了解機(jī)架的熱點(diǎn)至關(guān)重要，以便可以管理冷卻設(shè)備，熱通道，冷通道，消隱面板，水冷卻等設(shè)備，這些設(shè)備的數(shù)據(jù)將被DCIM技術(shù)采集。
在其他方面，還有一些技術(shù)可以讓數(shù)據(jù)中心關(guān)閉一些照明或其他未被使用的設(shè)備，將會(huì)節(jié)省更多的電力成本。
