如今，美國(guó)數(shù)據(jù)中心的數(shù)量不斷增加，而好消息是它們正在變得更加節(jié)能。根據(jù)美國(guó)能源部勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(伯克利實(shí)驗(yàn)室)的一份最新的報(bào)告，美國(guó)數(shù)據(jù)中心的用電量在十多年的迅速上升之后，在2010年開(kāi)始趨于穩(wěn)定，并且直到現(xiàn)在一直保持穩(wěn)定，如今已經(jīng)低于美國(guó)用電總量的2%.
此外，根據(jù)伯克利實(shí)驗(yàn)室最新的"美國(guó)數(shù)據(jù)中心能源使用報(bào)告"，預(yù)計(jì)到2020年，美國(guó)用電量將保持較低的增長(zhǎng)率，而2020年數(shù)據(jù)中心服務(wù)器安裝總量預(yù)計(jì)將比2010年增長(zhǎng)40%，這是近10年來(lái)，第一次對(duì)數(shù)據(jù)中心能源情況進(jìn)行綜合分析。
"在這十年里，由于數(shù)據(jù)中心高效的實(shí)踐，節(jié)約的電能約為620億千瓦時(shí)，或節(jié)省超過(guò)600億美元的電力成本。"報(bào)告的主要作者之一，伯克利實(shí)驗(yàn)室研究員阿曼o舍哈比說(shuō)。
伯克利實(shí)驗(yàn)室關(guān)于數(shù)據(jù)中心能源效率的新報(bào)告的作者：(左起)戴爾o薩瑞特，阿曼o舍哈比，理查德o布朗，以及薩拉o史密斯
最近一次進(jìn)行這樣的全面分析是在2008年完成的一份提供給美國(guó)國(guó)會(huì)的報(bào)告，這也出自于伯克利實(shí)驗(yàn)室。這份報(bào)告發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)中心的用電量每五年翻一番，主要是由于數(shù)據(jù)中心的數(shù)量和功率密度呈爆炸式增長(zhǎng)。 "電力使用每五年翻一番的說(shuō)法至今仍然被人們普遍認(rèn)同。"舍哈比說(shuō)，"事實(shí)上，數(shù)據(jù)中心的工作效率已經(jīng)取得了巨大的進(jìn)步，而在短期內(nèi)仍然有巨大的改進(jìn)機(jī)會(huì)。"
伯克利實(shí)驗(yàn)室撰寫(xiě)這份新報(bào)告的作者，其中還包括戴爾o薩瑞特，薩拉o史密斯，理查德o布朗，以及瑪格紐斯o荷爾林，其中的幾位也撰寫(xiě)了2008年的調(diào)查報(bào)告，他們收集了關(guān)于服務(wù)器和存儲(chǔ)，網(wǎng)絡(luò)和其他設(shè)備的出貨量數(shù)據(jù)，然后構(gòu)建一個(gè)模型來(lái)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)中心的能源消耗量。它們包括各種類型的數(shù)據(jù)中心，其規(guī)模從少于五個(gè)服務(wù)器數(shù)據(jù)中心到部署大型服務(wù)器"超大規(guī)模"計(jì)算設(shè)施的超大型數(shù)據(jù)中心，以及部署了成千上萬(wàn)臺(tái)的服務(wù)器像機(jī)庫(kù)一樣規(guī)模的建筑物，例如由谷歌和亞馬遜這樣的行業(yè)巨頭所運(yùn)營(yíng)的數(shù)據(jù)中心。
總的來(lái)說(shuō)，他們發(fā)現(xiàn)，較大規(guī)模的數(shù)據(jù)中心在運(yùn)行方面取得了顯著進(jìn)步。與此同時(shí)，其數(shù)量并沒(méi)有增加，但仍然預(yù)計(jì)2020年這些數(shù)據(jù)中心占所有數(shù)據(jù)中心電源使用量的60%，而那些規(guī)模較小的數(shù)據(jù)中心通常效率不高。"數(shù)據(jù)中心行業(yè)電量增長(zhǎng)主要在于超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心，而傳統(tǒng)的企業(yè)或機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)中心的能耗也可能增長(zhǎng)。" 薩瑞特說(shuō)，"這樣規(guī)模的數(shù)據(jù)中心數(shù)以百萬(wàn)計(jì)，他們的工作效率并不高。"
根據(jù)這個(gè)研究報(bào)告，2014年美國(guó)的數(shù)據(jù)中心消耗了700億千瓦時(shí)的電能，約占美國(guó)總用電量的1.8%。從2010年到2014年，電力消耗增長(zhǎng)了約4%，從2014年到2020年，預(yù)計(jì)再電力消耗增長(zhǎng)4%。這與2000年到2005年增長(zhǎng)了90%，2005年到2010年增長(zhǎng)24%相比，有了顯著的進(jìn)步(報(bào)告作者指出，2009年服務(wù)器出貨量顯著放緩，這很可能是與2008年經(jīng)濟(jì)危機(jī)有關(guān))。
研究人員發(fā)現(xiàn)能效提高主要有三個(gè)原因。其中一個(gè)因素是數(shù)據(jù)中心冷卻和供電策略已經(jīng)改進(jìn)得更好。"在過(guò)去，大多數(shù)數(shù)據(jù)中心不加區(qū)別地采用空調(diào)制冷，以防止設(shè)備過(guò)熱，這是非常低效的。"舍哈比說(shuō)，"現(xiàn)在有了更先進(jìn)的冷卻策略，例如熱通道隔離，節(jié)約器和液體冷卻，這些都使冷卻設(shè)備的能源消耗有所降低。"
第二個(gè)原因是所謂的縮放，或"功率比例".史密斯解釋說(shuō)："大多數(shù)服務(wù)器在大部分時(shí)間內(nèi)都處于閑置狀態(tài)，而傳統(tǒng)上，他們的設(shè)計(jì)目的并沒(méi)有在處理任務(wù)減少時(shí)縮減他們的用電量。"
使用更好的電源管理軟件以及效率更高的硬件，服務(wù)器可以在空閑或未充分利用時(shí)縮減其功耗。
解決此問(wèn)題的另一種方法是通過(guò)減少服務(wù)器總量來(lái)減少服務(wù)器閑置的時(shí)間。"數(shù)據(jù)中心行業(yè)一直在整合服務(wù)器，因此，部署少于五個(gè)服務(wù)器的數(shù)據(jù)中心只有10%左右，而這樣數(shù)據(jù)中心接近50%有可能關(guān)閉。"史密斯說(shuō)。
這種資源共享或"虛擬化"是一種行業(yè)趨勢(shì)，推動(dòng)了云計(jì)算服務(wù)的激增，并且是第三個(gè)改進(jìn)領(lǐng)域。
"云計(jì)算確實(shí)是提高能效的驅(qū)動(dòng)因素之一，" 薩瑞特說(shuō)，"數(shù)據(jù)中心以前被認(rèn)為是固定成本，但是在云環(huán)境中，那些提供最低成本的供應(yīng)商都會(huì)獲勝。而電能是最容易優(yōu)化的事情之一。"
鑒于這些趨勢(shì)，研究人員預(yù)測(cè)了三種未來(lái)情景，可以實(shí)現(xiàn)更多的節(jié)能。在"改進(jìn)的管理場(chǎng)景"中，刪除了不活動(dòng)的服務(wù)器，并進(jìn)行了其他資本操作和技術(shù)改進(jìn)。與"當(dāng)前趨勢(shì)"相比，2020年將節(jié)省10%的資金。
在"超大規(guī)模轉(zhuǎn)移"情況下，小型數(shù)據(jù)中心的80%的服務(wù)器遷移到超大規(guī)模的設(shè)施，與"當(dāng)前趨勢(shì)"情景相比節(jié)能25%。而"最佳實(shí)踐"情景假定普遍采用每種數(shù)據(jù)中心類型的最有效的技術(shù)和實(shí)踐，從而比"當(dāng)前趨勢(shì)"情景節(jié)省40%的成本。
薩瑞特說(shuō)："我們有機(jī)會(huì)減少美國(guó)數(shù)據(jù)中心的能源使用量，同時(shí)提供更多的計(jì)算能力。"
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