當數據中心遇到“碳中和”，改善電能使用效率成關鍵
集微網消息 7月16日，全國碳排放權交易市場正式開市。而在此之前，“碳中和”概念股早已成為二級市場上的明星股，不僅題材股表現搶眼，不少和“碳中和”概念相關的上市公司也炙手可熱。碳中和背景下，各相關行業都在尋求綠色化轉型。在泛科技領域，以高耗能著稱的數據中心無疑是節能減排的主力之一。
日前，國內服務器及IT系統解決方案商寧暢信息的首席技術官趙雷在與媒體的交流中提及，隨著數據中心的PUE（電能使用效率值）要求越來越嚴格，IT業普遍通過提升效能、降低能耗等方式正向推進性能功耗比。只有針對不同應用場景的不同情況，選擇適當的方式，才能真正把PUE做到最優。
數據中心綠色化轉型
受新基建、數字經濟等國家政策影響以及新一代信息技術發展的驅動，我國數據中心市場規模增長迅猛。據《2019-2020年中國IDC（互聯網數據中心）產業發展研究報告》，2019年中國互聯網數據中心業務市場規模達到1562.5億元，同比增長27.2％。預計2020-2022年間，互聯網數據中心還將以類似的增幅繼續增長。
與此同時，數據中心耗電量也在快速增加。據統計，2011年-2016年間，數據中心耗電量每年以超過10％的速度快速增長。2017年國內數據中心總耗電量達1300億千瓦時，而當期三峽大壩全年發電量僅976.05億千瓦時。2018年全國數據中心總耗電量1500億千瓦時，占社會總用電量的2％。預計到2025年，這一占比將增加一倍，達到4.05％。
數據中心對CPU性能的需求不斷提升，功耗也在隨之上升，在性能功耗比持續上升的情況下，改善PUE是關鍵。IDC調研數據顯示，國內數據中心PUE普遍在1.5~2.0區間內，而美國數據中心PUE約處于1.0~1.5之間，國內數據中心PUE與國際先進水平相比仍有較大差距。
近年來，我國已經從政策層面對數據中心的建設提出了節能環保的要求與規劃。2019年，工信部、國家機關事務管理局、國家能源局近日聯合印發《關于加強綠色數據中心建設的指導意見》，明確提出到2022年我國數據中心平均能耗基本達到國際先進水平。地方政府也紛紛對數據中心能耗問題作出了相應的要求。例如，北京在《北京市新增產業的禁止和限制目錄(2018年版)》中提出禁止新建和擴建互聯網數據服務、信息處理和儲存支持服務中的數據中心，PUE值在1.4以下的云計算數據中心除外。上海則在2019年1月明確提出新建互聯網數據中心PUE值嚴格控制在1.3以下，改建互聯網數據中心PUE值嚴格控制在1.4以下。
在此背景下，追求更優性能功耗比、改善PUE成為業內共識。趙雷表示，從商業可行性和需求來講，科技行業的發展就是一個逐漸提升效率的過程。在性能功耗比方面能夠實現比較優勢，就能夠在客戶端獲得更高市場份額和更好商業回報。所以，在IT領域，各家或提升效能，或降低能耗，或兩者兼攻，以在競爭中取得優勢地位。而無論是提升效能還是降低能耗，對于性能功耗比，或單位時間內的可運算量而言，都是一個正向推進過程。
根據場景選擇適當方式才能實現最優PUE
據趙雷介紹，對于傳統數據中心來說，在液冷大規模普及之前，風冷仍是目前主流的散熱方式，風扇功耗占整機功耗第二位，如何降低風扇功耗，就是在不改變現有其他條件的情況下改善PUE的好方法。不過，隨著CPU性能功耗比持續上升，加之我國對數據中心PUE要求日益嚴格，純風冷已不能滿足需求，向液冷技術發展成為必然趨勢。
相比風冷，液冷導熱效率更高，噪音品質更好，耗電節能更省，也更節省空間。液冷技術分為冷板式液冷和浸沒式液冷。按照冷源設置方式等進一步細化，以性能從低到高排列，又可細分為服務器內循環式冷板式液冷、機柜內循環式冷板式液冷、機柜外循環式冷板式液冷、單項式浸沒式液冷和兩項式浸沒式液冷。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，根據不同應用場景、不同情況，選用適當的液冷方式，才能把PUE降低至1.1以下。這也是寧暢“智定+”戰略的優勢所在，通過定制化方式，針對性地優化計算性能、功耗比、單位能耗，實現用戶對能耗、綠色等的訴求。
趙雷表示，這一切與英特爾提供的技術協助和支持脫不開關系。他說：“英特爾在風冷和液冷方面，以及電源轉換效率、主板的低損耗設計等方面，都提供了一些實質上的技術支持，這些技術支持有效地推進了節能減排方面的思路和場景。”同時，針對AI企業、邊緣計算等特定應用場景，英特爾還會與寧暢合作針對性調優性能，提供軟硬件定制服務。
此外，在趙雷看來，性能和功耗沒有嚴重的沖突，從對服務器的業務定義來看，一般要求服務器在某一時間段內、基于某一性能完成特定計算任務。而對于特定計算任務來說，用1000瓦算1分鐘的功耗相對200瓦運算10分鐘所消耗的電能反而更低。從這個角度來說，只要能在有限時間內解決系統散熱問題，從而實現盡可能短時間內完成指定作業，是效率最高的，或者綜合成本最低的。因此，他認為，通過英特爾XPU、PCIe4.0、AVX512等技術提升性能，更好地實現在單位時間內完成作業，就實現了節能減排。
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