當(dāng)數(shù)據(jù)中心遇到“碳中和”，改善電能使用效率成關(guān)鍵
集微網(wǎng)消息 7月16日，全國碳排放權(quán)交易市場(chǎng)正式開市。而在此之前，“碳中和”概念股早已成為二級(jí)市場(chǎng)上的明星股，不僅題材股表現(xiàn)搶眼，不少和“碳中和”概念相關(guān)的上市公司也炙手可熱。碳中和背景下，各相關(guān)行業(yè)都在尋求綠色化轉(zhuǎn)型。在泛科技領(lǐng)域，以高耗能著稱的數(shù)據(jù)中心無疑是節(jié)能減排的主力之一。
日前，國內(nèi)服務(wù)器及IT系統(tǒng)解決方案商寧暢信息的首席技術(shù)官趙雷在與媒體的交流中提及，隨著數(shù)據(jù)中心的PUE（電能使用效率值）要求越來越嚴(yán)格，IT業(yè)普遍通過提升效能、降低能耗等方式正向推進(jìn)性能功耗比。只有針對(duì)不同應(yīng)用場(chǎng)景的不同情況，選擇適當(dāng)?shù)姆绞剑拍苷嬲裀UE做到最優(yōu)。
數(shù)據(jù)中心綠色化轉(zhuǎn)型
受新基建、數(shù)字經(jīng)濟(jì)等國家政策影響以及新一代信息技術(shù)發(fā)展的驅(qū)動(dòng)，我國數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)規(guī)模增長迅猛。據(jù)《2019-2020年中國IDC（互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心）產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究報(bào)告》，2019年中國互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到1562.5億元，同比增長27.2％。預(yù)計(jì)2020-2022年間，互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心還將以類似的增幅繼續(xù)增長。
與此同時(shí)，數(shù)據(jù)中心耗電量也在快速增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2011年-2016年間，數(shù)據(jù)中心耗電量每年以超過10％的速度快速增長。2017年國內(nèi)數(shù)據(jù)中心總耗電量達(dá)1300億千瓦時(shí)，而當(dāng)期三峽大壩全年發(fā)電量僅976.05億千瓦時(shí)。2018年全國數(shù)據(jù)中心總耗電量1500億千瓦時(shí)，占社會(huì)總用電量的2％。預(yù)計(jì)到2025年，這一占比將增加一倍，達(dá)到4.05％。
數(shù)據(jù)中心對(duì)CPU性能的需求不斷提升，功耗也在隨之上升，在性能功耗比持續(xù)上升的情況下，改善PUE是關(guān)鍵。IDC調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，國內(nèi)數(shù)據(jù)中心PUE普遍在1.5~2.0區(qū)間內(nèi)，而美國數(shù)據(jù)中心PUE約處于1.0~1.5之間，國內(nèi)數(shù)據(jù)中心PUE與國際先進(jìn)水平相比仍有較大差距。
近年來，我國已經(jīng)從政策層面對(duì)數(shù)據(jù)中心的建設(shè)提出了節(jié)能環(huán)保的要求與規(guī)劃。2019年，工信部、國家機(jī)關(guān)事務(wù)管理局、國家能源局近日聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于加強(qiáng)綠色數(shù)據(jù)中心建設(shè)的指導(dǎo)意見》，明確提出到2022年我國數(shù)據(jù)中心平均能耗基本達(dá)到國際先進(jìn)水平。地方政府也紛紛對(duì)數(shù)據(jù)中心能耗問題作出了相應(yīng)的要求。例如，北京在《北京市新增產(chǎn)業(yè)的禁止和限制目錄(2018年版)》中提出禁止新建和擴(kuò)建互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)服務(wù)、信息處理和儲(chǔ)存支持服務(wù)中的數(shù)據(jù)中心，PUE值在1.4以下的云計(jì)算數(shù)據(jù)中心除外。上海則在2019年1月明確提出新建互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心PUE值嚴(yán)格控制在1.3以下，改建互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心PUE值嚴(yán)格控制在1.4以下。
在此背景下，追求更優(yōu)性能功耗比、改善PUE成為業(yè)內(nèi)共識(shí)。趙雷表示，從商業(yè)可行性和需求來講，科技行業(yè)的發(fā)展就是一個(gè)逐漸提升效率的過程。在性能功耗比方面能夠?qū)崿F(xiàn)比較優(yōu)勢(shì)，就能夠在客戶端獲得更高市場(chǎng)份額和更好商業(yè)回報(bào)。所以，在IT領(lǐng)域，各家或提升效能，或降低能耗，或兩者兼攻，以在競(jìng)爭(zhēng)中取得優(yōu)勢(shì)地位。而無論是提升效能還是降低能耗，對(duì)于性能功耗比，或單位時(shí)間內(nèi)的可運(yùn)算量而言，都是一個(gè)正向推進(jìn)過程。
根據(jù)場(chǎng)景選擇適當(dāng)方式才能實(shí)現(xiàn)最優(yōu)PUE
據(jù)趙雷介紹，對(duì)于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心來說，在液冷大規(guī)模普及之前，風(fēng)冷仍是目前主流的散熱方式，風(fēng)扇功耗占整機(jī)功耗第二位，如何降低風(fēng)扇功耗，就是在不改變現(xiàn)有其他條件的情況下改善PUE的好方法。不過，隨著CPU性能功耗比持續(xù)上升，加之我國對(duì)數(shù)據(jù)中心PUE要求日益嚴(yán)格，純風(fēng)冷已不能滿足需求，向液冷技術(shù)發(fā)展成為必然趨勢(shì)。
相比風(fēng)冷，液冷導(dǎo)熱效率更高，噪音品質(zhì)更好，耗電節(jié)能更省，也更節(jié)省空間。液冷技術(shù)分為冷板式液冷和浸沒式液冷。按照冷源設(shè)置方式等進(jìn)一步細(xì)化，以性能從低到高排列，又可細(xì)分為服務(wù)器內(nèi)循環(huán)式冷板式液冷、機(jī)柜內(nèi)循環(huán)式冷板式液冷、機(jī)柜外循環(huán)式冷板式液冷、單項(xiàng)式浸沒式液冷和兩項(xiàng)式浸沒式液冷。不同的液冷方式，改造難度、成本、極限功率等方面各不相同。因此，根據(jù)不同應(yīng)用場(chǎng)景、不同情況，選用適當(dāng)?shù)囊豪浞绞剑拍馨裀UE降低至1.1以下。這也是寧暢“智定+”戰(zhàn)略的優(yōu)勢(shì)所在，通過定制化方式，針對(duì)性地優(yōu)化計(jì)算性能、功耗比、單位能耗，實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)能耗、綠色等的訴求。
趙雷表示，這一切與英特爾提供的技術(shù)協(xié)助和支持脫不開關(guān)系。他說：“英特爾在風(fēng)冷和液冷方面，以及電源轉(zhuǎn)換效率、主板的低損耗設(shè)計(jì)等方面，都提供了一些實(shí)質(zhì)上的技術(shù)支持，這些技術(shù)支持有效地推進(jìn)了節(jié)能減排方面的思路和場(chǎng)景。”同時(shí)，針對(duì)AI企業(yè)、邊緣計(jì)算等特定應(yīng)用場(chǎng)景，英特爾還會(huì)與寧暢合作針對(duì)性調(diào)優(yōu)性能，提供軟硬件定制服務(wù)。
此外，在趙雷看來，性能和功耗沒有嚴(yán)重的沖突，從對(duì)服務(wù)器的業(yè)務(wù)定義來看，一般要求服務(wù)器在某一時(shí)間段內(nèi)、基于某一性能完成特定計(jì)算任務(wù)。而對(duì)于特定計(jì)算任務(wù)來說，用1000瓦算1分鐘的功耗相對(duì)200瓦運(yùn)算10分鐘所消耗的電能反而更低。從這個(gè)角度來說，只要能在有限時(shí)間內(nèi)解決系統(tǒng)散熱問題，從而實(shí)現(xiàn)盡可能短時(shí)間內(nèi)完成指定作業(yè)，是效率最高的，或者綜合成本最低的。因此，他認(rèn)為，通過英特爾XPU、PCIe4.0、AVX512等技術(shù)提升性能，更好地實(shí)現(xiàn)在單位時(shí)間內(nèi)完成作業(yè)，就實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排。
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