數(shù)據(jù)中心的那些規(guī)模龐大、但卻其貌不揚(yáng)的建筑在成為全球經(jīng)濟(jì)的強(qiáng)大引擎，并為經(jīng)濟(jì)動(dòng)脈源源不斷的輸送血液的同時(shí)，也消耗了巨大的能量早已經(jīng)不是什么秘密了。但是，盡管我們對(duì)于數(shù)據(jù)中心的這些基礎(chǔ)設(shè)施及其規(guī)模化處理能力的瘋狂增長存在著依賴，事實(shí)證明，整體而言，數(shù)據(jù)中心行業(yè)提高能源效率作為其規(guī)�；瘮U(kuò)展的能力則是非凡的。
根據(jù)美國政府近期所公布的一項(xiàng)最新的數(shù)據(jù)中心能源使用情況的調(diào)研結(jié)果顯示，在過去的五年中，美國的數(shù)據(jù)中心的容量需求大幅增長，但總的數(shù)據(jù)中心能源消費(fèi)的增長幅度卻并不大。該項(xiàng)調(diào)研是首次對(duì)全美國數(shù)據(jù)中心行業(yè)近十年來的能源使用情況的全面分析。
根據(jù)這項(xiàng)研究顯示，在2014年，全美國數(shù)據(jù)中心行業(yè)共計(jì)消耗了大約700億千瓦時(shí)的電力資源，占全美國能源消費(fèi)總量的2%。這相當(dāng)于該年度約640萬戶美國普通家庭能源消耗的數(shù)量。而從2010年至2014年，全美國數(shù)據(jù)中心行業(yè)總能耗增長了大約4%，該能耗較之前一個(gè)五年可以說是發(fā)生了巨大的變化，在此期間，全美國數(shù)據(jù)中心行業(yè)總能耗增長了24%，而其甚至較之本世紀(jì)最初的五年的能耗也發(fā)生了一個(gè)更大的變化，彼時(shí)的能源消耗增長了近90%。
根據(jù)這項(xiàng)由美國能源部與來自斯坦福大學(xué)、西北大學(xué)和卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)的研究人員共同進(jìn)行的能源合作研究顯示，效率的提高已經(jīng)在控制整個(gè)數(shù)據(jù)中心行業(yè)的能源消費(fèi)增長速度方面發(fā)揮了巨大的作用。如果沒有這些效率的提升，仍然停留在2010年的能效水平的話，整個(gè)數(shù)據(jù)中心會(huì)消耗接近400億千瓦時(shí)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過他們在2014年執(zhí)行相同的工作量所消耗的能源。
根據(jù)該項(xiàng)研究預(yù)測，在2010年到2020年之間，能源效率的提升將幫助節(jié)省6200億千瓦時(shí)的能源。研究人員預(yù)計(jì)，從現(xiàn)在到2020年，全美國總的數(shù)據(jù)中心的能源消耗量將增長4%，他們預(yù)測未來五年的能源消耗量的增長率與過去五年是相同的，將達(dá)到約730億千瓦時(shí)。
圖1 從2000年到2020年，全美國數(shù)據(jù)中心總的能源消耗的增長情況
上面這幅圖表顯示了從2000年到2020年，全美國數(shù)據(jù)中心總的能源消耗的增長情況。其還說明了如果該行業(yè)并沒有自2010年以來采取任何相應(yīng)的效率提升措施的話，整個(gè)數(shù)據(jù)中心行業(yè)能耗增長將如何更快。(數(shù)據(jù)來源：美國能源部，勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室)
能耗增速放緩
在世紀(jì)之交，圍繞著數(shù)據(jù)中心的能耗情況逐漸開始引起了很多公眾的關(guān)注。隨著互聯(lián)網(wǎng)是快速發(fā)展，許多人開始詢問其在國家能源使用大局中所扮演的角色的問題。
許多人，包括政府部門的官員們，也紛紛開始敲響了警鐘，擔(dān)心互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)能耗的持續(xù)增長將很快將成為一個(gè)大問題。這些擔(dān)憂很快就由于煤炭集團(tuán)的游說而變得愈演愈烈。這些煤炭集團(tuán)資助了一些動(dòng)機(jī)可疑的“專家”們所進(jìn)行的偽科學(xué)研究。他們表示，互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的能耗已經(jīng)失去了控制，而如果社會(huì)希望其得到繼續(xù)的生長的話，那么繼續(xù)關(guān)閉燃煤發(fā)電廠是不明智的。
美國能源部(DOE)首次決定嘗試量化數(shù)據(jù)中心行業(yè)到底消耗了多少能源，其結(jié)果報(bào)告發(fā)表在2008年的國會(huì)報(bào)告中，可以說是對(duì)這方面不斷升溫的關(guān)注的響應(yīng)。其結(jié)果表明：的確，數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)設(shè)施消耗了大量的能源，而且能源的消耗還在繼續(xù)迅速增長，但問題并沒有上述研究“專家”們所描述的那樣嚴(yán)重。
“DOE最新的研究…真的是對(duì)于全美國數(shù)據(jù)中心行業(yè)的能源使用情況在某些方面的首次量化。”美國能源部的勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室的研究科學(xué)家、及最新研究報(bào)告的主要撰稿人ArmanShehabi在接受DataCenterKnowledge網(wǎng)站的記者專訪時(shí)表示說。
這些2008年、及今年的調(diào)研報(bào)告的撰稿人們所沒有預(yù)料到的是：整個(gè)數(shù)據(jù)中心行業(yè)能源使用總量的增長曲線從2008年到現(xiàn)在的扁平化。這是Shehabi和他的同事們在分析最新的調(diào)研數(shù)據(jù)時(shí)所發(fā)現(xiàn)的最大的驚喜。
“整個(gè)數(shù)據(jù)中心行業(yè)能源使用總量的增速正在放緩，而現(xiàn)在增長的速率則相當(dāng)穩(wěn)定。”他說。“現(xiàn)在，數(shù)據(jù)中心需要處理更多的業(yè)務(wù)量，數(shù)據(jù)中心的處理能力則更高效了。”
更少的服務(wù)器
關(guān)于該能耗增長曲線扁平化有一份完整的因素清單列表，但其中最為明顯的因素是：數(shù)據(jù)中心所部署的服務(wù)器的數(shù)量沒有如過去一樣快速增長。服務(wù)器已經(jīng)變得更為強(qiáng)大且更加有效，該行業(yè)已經(jīng)想出了各種不同的方法來充分利用每臺(tái)服務(wù)器更多的總?cè)萘浚渲凶钪饕姆椒ū闶峭ㄟ^服務(wù)器虛擬化，該方法使得一臺(tái)單一的物理服務(wù)器能夠托管許多的虛擬機(jī)。
該研究報(bào)告援引市場研究公司IDC的服務(wù)器出貨量估計(jì)，在2000年至2005年間，企業(yè)每年所采購的服務(wù)器的數(shù)量都比上年度的服務(wù)器的平均數(shù)量增加了15%。在這五年間，數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器的部署總量只增加了一倍。
在過去五年，每年的服務(wù)器出貨量增長速度下降到5%，部分原因是由于2008年以來的市場大跌崩潰，同時(shí)也是由于在此期間出現(xiàn)的服務(wù)器虛擬化。自2010以來，每年的服務(wù)器出貨量增長下降到3%，而研究者預(yù)計(jì)其將繼續(xù)維持在這一水平直到至少2020年。
超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心的因素
從過去的十年至今，我們也同時(shí)看到了超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心的趨勢開始興起，龐大的基礎(chǔ)設(shè)施被設(shè)計(jì)用于最大限度的提升效率。而這些都是由云服務(wù)和互聯(lián)網(wǎng)巨頭所打造的，包括諸如谷歌，F(xiàn)acebook，微軟和亞馬遜，以及數(shù)據(jù)中心提供商，專注于設(shè)計(jì)和建設(shè)數(shù)據(jù)中心并租賃給他人的服務(wù)商。
根據(jù)美國能源部的研究，占到每年3%的年度出貨量增長的服務(wù)器中的絕大部分都已經(jīng)進(jìn)入了超大規(guī)模的數(shù)據(jù)中心。云服務(wù)巨頭們已經(jīng)創(chuàng)造了一種科學(xué)，以最大限度地提高服務(wù)器的利用率和數(shù)據(jù)中心的效率，并使其成為了整個(gè)數(shù)據(jù)中心行業(yè)整體能源使用量減緩的一大重要的方式；而數(shù)據(jù)中心供應(yīng)商在他們的基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)營效率、設(shè)備功能和冷卻方面也取得了巨大的改善。這兩方面的因素都很好的激勵(lì)了數(shù)據(jù)中心運(yùn)營商們積極的提高效率，因?yàn)槠渲苯佑绊懙剿麄兊睦麧櫋?/div>
企業(yè)組織機(jī)構(gòu)在云中、以及在數(shù)據(jù)中心提供商的基礎(chǔ)設(shè)施中所部署的應(yīng)用程序的量也開始不斷增長。根據(jù)UptimeInstitute最新的一項(xiàng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，企業(yè)自有的數(shù)據(jù)中心托管了當(dāng)今企業(yè)組織71%的IT資產(chǎn)，20%的IT資產(chǎn)是由數(shù)據(jù)中心提供商托管，剩下的9%則是在云中托管。
圖2 隨著時(shí)間的推移，不同類型的數(shù)據(jù)中心的能源使用比例狀況
上面的圖表顯示了：隨著時(shí)間的推移，不同類型的數(shù)據(jù)中心的能源使用比例狀況。SP數(shù)據(jù)中心是由服務(wù)供應(yīng)商所運(yùn)營的數(shù)據(jù)中心，包括主機(jī)托管商和云服務(wù)提供商，而內(nèi)部數(shù)據(jù)中心是典型的單用戶企業(yè)數(shù)據(jù)中心。(數(shù)據(jù)來源：美國能源部，勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室)
此外，不僅企業(yè)組織機(jī)構(gòu)現(xiàn)如今正在部署更少量的服務(wù)器，而且每臺(tái)服務(wù)器所需的功率量也并沒有像其過去那樣迅速增長。從2000年到2005年服務(wù)器的功率要求有所增加，但從那時(shí)起，就一直相對(duì)穩(wěn)定，根據(jù)美國能源部介紹。當(dāng)運(yùn)行閑置服務(wù)器或維持低利用率時(shí)，服務(wù)器在降低功耗方面變得更有效，而底層的數(shù)據(jù)中心的電源和冷卻基礎(chǔ)設(shè)施也變得更有效。存儲(chǔ)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)硬件也得到了顯著的效率提升。從IT機(jī)柜到超大規(guī)模的設(shè)施
為了能夠更好的分析數(shù)據(jù)中心行業(yè)所消耗的能源數(shù)據(jù)，了解數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)的發(fā)展軌跡是相當(dāng)重要的。早在2007年，這仍然是一個(gè)非常年輕的領(lǐng)域，彼時(shí)，美國能源部門才首次發(fā)布其研究結(jié)果，Shehabi表示說。不久之前，我們根本沒有需要數(shù)據(jù)中心的必要，彼時(shí)，企業(yè)組織沒有數(shù)據(jù)中心，只需要購置一臺(tái)服務(wù)器安置在某位員工的辦公桌旁邊。但很快，他們將需要添加另一臺(tái)新的服務(wù)器，隨后又不斷添置服務(wù)器，直到他們需要一個(gè)單獨(dú)的機(jī)房或機(jī)柜來安置這些服務(wù)器。最終，所需服務(wù)器的數(shù)量已經(jīng)發(fā)展到需要專用的設(shè)施的地步。
這一切都發(fā)生得非�？欤着鷶�(shù)據(jù)中心運(yùn)營商們所主要關(guān)注的點(diǎn)則是如何能夠跟上企業(yè)業(yè)務(wù)發(fā)展的需求，而不是盡可能的減少能耗，并遵守能源法案。“而到了現(xiàn)在，數(shù)據(jù)中心的規(guī)模是如此之大，數(shù)據(jù)中心是從整個(gè)系統(tǒng)的視角來設(shè)計(jì)的，數(shù)據(jù)中心運(yùn)營商們需要找尋到一種方法，讓他們更有效率的運(yùn)行，并盡可能富有成效，而這一找尋的過程也為我們帶來了很多在我們這份新的報(bào)告中所看到的效率的提升。”Shehabi說。
效率也不是最終的答案
雖然數(shù)據(jù)中心行業(yè)作為一個(gè)整體已經(jīng)在設(shè)法盡量使其能源使用的增長曲線扁平化，但更為重要的是要記住：所有現(xiàn)有的軟件中的相當(dāng)大的一部分，仍然運(yùn)行在非常低效的數(shù)據(jù)中心，某些小企業(yè)的IT基礎(chǔ)設(shè)施是在十年前或更早的時(shí)候所建立的，而這些IT基礎(chǔ)設(shè)施還需要繼續(xù)用于支持醫(yī)院，銀行，保險(xiǎn)公司等等的應(yīng)用程序。“這些規(guī)模非常小的數(shù)據(jù)中心的效率問題無疑是迫切需要解決的問題。”Shehabi說。“即使他們發(fā)展的速度不是很快...但在這些數(shù)據(jù)中心仍然擁有數(shù)以百萬計(jì)的服務(wù)器，而這些服務(wù)器的運(yùn)行都只是非常低效的。”展望未來，找尋到一種方法要么能夠使得這些較小規(guī)模的數(shù)據(jù)中心變得更高效；要么用高效的超大規(guī)�；A(chǔ)設(shè)施來替換它們將是非常重要的。
而較之美國能源部的第一份數(shù)據(jù)中心行業(yè)調(diào)研報(bào)告，最新的調(diào)研結(jié)果則是相當(dāng)令人鼓舞的。當(dāng)然，最新的調(diào)研也并未表明，整個(gè)數(shù)據(jù)中心行業(yè)已經(jīng)有效地解決了他們在未來可能面臨的能源問題。您的數(shù)據(jù)中心僅僅只能通過幾個(gè)方式來提高效率——您可以通過設(shè)計(jì)出更高效的基礎(chǔ)設(shè)施，并提高服務(wù)器的利用率——而世界上最大規(guī)模的數(shù)據(jù)中心運(yùn)營商們已經(jīng)在這兩方面做出了相當(dāng)多的努力了，但鑒于數(shù)據(jù)中心服務(wù)的需求不斷增加，而且也沒有跡象表明這種需求將在任何時(shí)候會(huì)有所放緩。“我們只能盡量實(shí)現(xiàn)百分之百的效率。”Shehabi說。
在撰寫這份調(diào)研報(bào)告的過程中，他和他的同事們警告說，隨著信息和通信技術(shù)的不斷發(fā)展，未來的新的系統(tǒng)和服務(wù)的部署很可能“無需太多考慮能源方面的影響”。但是，不同于15年前，該行業(yè)現(xiàn)在已經(jīng)積累了大量關(guān)于如何有效地部署這些系統(tǒng)的知識(shí)。故而一味的等待具體有效的部署計(jì)劃的確定可能只會(huì)導(dǎo)致您企業(yè)未來的挫折。
“數(shù)據(jù)中心服務(wù)的潛力，特別是從全球范圍來看，目前仍處于一個(gè)相當(dāng)初級(jí)的階段，而隨著我們目前繼續(xù)實(shí)施了一系列最大化的提高能源利用效率的戰(zhàn)略措施之后，未來的需求可能會(huì)增加。了解這種轉(zhuǎn)變是否會(huì)發(fā)生，何時(shí)可能發(fā)生，以及數(shù)據(jù)中心可以采取何種措施來盡量減少他們的成本和并減少對(duì)環(huán)境影響的方式，將是整個(gè)行業(yè)在今后的重要研究方向。”
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