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当数据中心遇到“碳中和”,改善电能使用效率成关键

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当数据中心遇到“碳中和”,改善电能使用效率成关键

       集微网消息 7月16日,全国碳排放权交易市场正式开市。而在此之前,“碳中和”概念股早已成为二级市场上的明星股,不仅题材股表现抢眼,不少和“碳中和”概念相关的上市公司也炙手可热。碳中和背景下,各相关行业都在寻求绿色化转型。在泛科技领域,以高耗能著称的数据中心无疑是节能减排的主力之一。

       日前,国内服务器及IT系统解决方案商宁畅信息的首席技术官赵雷在与媒体的交流中提及,随着数据中心的PUE(电能使用效率值)要求越来越严格,IT业普遍通过提升效能、降低能耗等方式正向推进性能功耗比。只有针对不同应用场景的不同情况,选择适当的方式,才能真正把PUE做到最优。

数据中心绿色化转型

       受新基建、数字经济等国家政策影响以及新一代信息技术发展的驱动,我国数据中心市场规模增长迅猛。据《2019-2020年中国IDC(互联网数据中心)产业发展研究报告》,2019年中国互联网数据中心业务市场规模达到1562.5亿元,同比增长27.2%。预计2020-2022年间,互联网数据中心还将以类似的增幅继续增长。

       与此同时,数据中心耗电量也在快速增加。据统计,2011年-2016年间,数据中心耗电量每年以超过10%的速度快速增长。2017年国内数据中心总耗电量达1300亿千瓦时,而当期三峡大坝全年发电量仅976.05亿千瓦时。2018年全国数据中心总耗电量1500亿千瓦时,占社会总用电量的2%。预计到2025年,这一占比将增加一倍,达到4.05%。

       数据中心对CPU性能的需求不断提升,功耗也在随之上升,在性能功耗比持续上升的情况下,改善PUE是关键。IDC调研数据显示,国内数据中心PUE普遍在1.5~2.0区间内,而美国数据中心PUE约处于1.0~1.5之间,国内数据中心PUE与国际先进水平相比仍有较大差距。

       近年来,我国已经从政策层面对数据中心的建设提出了节能环保的要求与规划。2019年,工信部、国家机关事务管理局、国家能源局近日联合印发《关于加强绿色数据中心建设的指导意见》,明确提出到2022年我国数据中心平均能耗基本达到国际先进水平。地方政府也纷纷对数据中心能耗问题作出了相应的要求。例如,北京在《北京市新增产业的禁止和限制目录(2018年版)》中提出禁止新建和扩建互联网数据服务、信息处理和储存支持服务中的数据中心,PUE值在1.4以下的云计算数据中心除外。上海则在2019年1月明确提出新建互联网数据中心PUE值严格控制在1.3以下,改建互联网数据中心PUE值严格控制在1.4以下。

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       在此背景下,追求更优性能功耗比、改善PUE成为业内共识。赵雷表示,从商业可行性和需求来讲,科技行业的发展就是一个逐渐提升效率的过程。在性能功耗比方面能够实现比较优势,就能够在客户端获得更高市场份额和更好商业回报。所以,在IT领域,各家或提升效能,或降低能耗,或两者兼攻,以在竞争中取得优势地位。而无论是提升效能还是降低能耗,对于性能功耗比,或单位时间内的可运算量而言,都是一个正向推进过程。

根据场景选择适当方式才能实现最优PUE

       据赵雷介绍,对于传统数据中心来说,在液冷大规模普及之前,风冷仍是目前主流的散热方式,风扇功耗占整机功耗第二位,如何降低风扇功耗,就是在不改变现有其他条件的情况下改善PUE的好方法。不过,随着CPU性能功耗比持续上升,加之我国对数据中心PUE要求日益严格,纯风冷已不能满足需求,向液冷技术发展成为必然趋势。

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       相比风冷,液冷导热效率更高,噪音品质更好,耗电节能更省,也更节省空间。液冷技术分为冷板式液冷和浸没式液冷。按照冷源设置方式等进一步细化,以性能从低到高排列,又可细分为服务器内循环式冷板式液冷、机柜内循环式冷板式液冷、机柜外循环式冷板式液冷、单项式浸没式液冷和两项式浸没式液冷。不同的液冷方式,改造难度、成本、极限功率等方面各不相同。因此,根据不同应用场景、不同情况,选用适当的液冷方式,才能把PUE降低至1.1以下。这也是宁畅“智定+”战略的优势所在,通过定制化方式,针对性地优化计算性能、功耗比、单位能耗,实现用户对能耗、绿色等的诉求。

       赵雷表示,这一切与英特尔提供的技术协助和支持脱不开关系。他说:“英特尔在风冷和液冷方面,以及电源转换效率、主板的低损耗设计等方面,都提供了一些实质上的技术支持,这些技术支持有效地推进了节能减排方面的思路和场景。”同时,针对AI企业、边缘计算等特定应用场景,英特尔还会与宁畅合作针对性调优性能,提供软硬件定制服务。

       此外,在赵雷看来,性能和功耗没有严重的冲突,从对服务器的业务定义来看,一般要求服务器在某一时间段内、基于某一性能完成特定计算任务。而对于特定计算任务来说,用1000瓦算1分钟的功耗相对200瓦运算10分钟所消耗的电能反而更低。从这个角度来说,只要能在有限时间内解决系统散热问题,从而实现尽可能短时间内完成指定作业,是效率最高的,或者综合成本最低的。因此,他认为,通过英特尔XPU、PCIe4.0、AVX512等技术提升性能,更好地实现在单位时间内完成作业,就实现了节能减排。

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