IT大嘴巴 · 2021年08月09日

如何让数据中心更省电?

什么?数据中心?这东西跟我有什么关系?

是的,提到“数据中心”这个名字,许多人都是一头雾水,除IT从业者外大部分人可能都没有听过这个名字。但事实上数据中心和你密切相关——网购时的每一笔订单,短视频网站的每一次点赞,微博上发布的每一条评论,都需要调用数据,也就需要数据中心的支撑,同样在每时每刻消耗电能。

“双碳”规划,绿色节能已成大势所趋

据统计,2020年国内数据中心的总能耗突破了2千亿千瓦时,大概相当于三峡水电站的年发电量的两倍。如果折算成标准煤的燃烧发电,则意味着我们消耗了6千万吨煤,排放了1.6亿吨的二氧化碳。预计到2025年,中国数据中心的用电量会占整个社会用电量的4.05%。看到这里,你觉得数据中心耗电还是个小事情吗?

也正是看到了数据中心这个能耗大户,我国也在不断的推动数据中心的绿色节能建设。去年9月,中国在联合国大会上承诺,努力争取在2060年前实现碳中和。所谓的“碳中和”,就是让二氧化碳的排放量等于二氧化碳的吸收量,从而使得大气中二氧化碳总量不再增加,这就对数据中心这个能耗大户提出了更高的要求。

在工信部最近发布的《新型数据中心发展三年行动计划(2021-2023年)》中,明确指出数据中心的降碳、增效建设目标——到2023年全国数据中心的算力达到200个EFLOPS,算力效率超过60%,新建的大型数据中心PUE小于1.3。7月27日,北京市发改委网站公布《关于印发进一步加强数据中心项目节能审查若干规定的通知》,明确表示对于超过标准限定值(PUE值1.4)的数据中心,将由北京市电力公司按月征收差别电价电费。

从国家到地方,都对碳排放提出了新的要求,对于绿色节能的需求更为迫切,这也意味着那些老旧的、落后的数据中心架构已经难以为继,要想在未来的数字化竞争中提供持续的推动力,数据中心要想有高质量的发展,必须在能耗控制上进行变革,也就势必需要采用更先进、更完善的标准与技术。开放计算的社区目标与未来中国针对数据中心的发展目标不谋而合。目前,中国对绿色节能提出了更高的技术需求,比如专门提到需要高密度集成的高效IT设备、支持液冷的高效制冷系统、支持高压直流的高效供电系统等等。这些与社区在创新项目上的布局高度一致。

从液冷技术应用到系统架构创新,浪潮全面拥抱绿色计算

这就不能不提到由OCP主导的开放计算标准。早在10年前,以开源开放的方式,重构数据中心硬件为目标的OCP组织就已经成立,并且在产业内团结和凝聚了众多的巨头们,包括Facebook、谷歌、英特尔等企业都是最早的发起者,目前已拥有250多家来自全球各地的成员企业,超过5000位工程师的辛勤创新和耕耘,更有超过23个创新项目在快速前行。开放计算正成为当前乃至未来数据中心的创新主力,通过全球化协作的创新模式,解决数据中心基础设施可持续发展的重大问题,如能耗、高速网络通信、智能运维及循环利用等。

构建绿色高效的数据中心是OCP重点关注的领域,毕竟从一开始OCP所面向的就是拥有超大规模数据中心的互联网客户,这些客户对于技术、对于能耗、对于成本控制都有着近乎苛刻的要求,凭借着自身的技术实力,这些互联网客户为OCP的发展提供不少意见和建议,也推动了OCP多项标准的完善。

开放计算中最重要的贡献之一是Open Rack技术规范的制定,这也是OCP最早的项目。在标准化、模块化的推动下,Open Rack取代了原本分散的、孤立的数据中心计算平台,也实现了硬件层面的解耦,将计算、存储、网络、供电、散热等多个模块逐一拆分并重新组合,大大提升了系统部署的效率、降低了后期运维的难度,从架构层面实现了能耗的优化,也让数据中心朝着绿色环保的方向迈进了一大步。目前国内的大型互联网数据中心已经使用了开放计算架构,PUE可以达到1.2,系统故障率降低 90%,运维效率提升3倍,总成本降低10%。而即将推出的Open Rack3.0相比2.0在空间、承重、供电、液冷支持等方面做出更多改进。

液冷也是节能应用的新方向。如果说以往大众对于液冷存在一定的不解和误区的话,伴随着碳排放要求标准越来越高,液冷必然取代高能耗的风冷,成为应用主流。作为服务器市场占有率排名第一的品牌,浪潮很早就开始了液冷产品的研发,推出了冷板式与浸没式两种规格的液冷产品,在诸多尖端行业和领域得到充分验证。

“我们在开放计算项目中里有Rack & Power项目子课题,研究采用不同的液冷方式大幅降低数据中心的PUE,采用集中供电的技术提高数据中心电源的转化效率;同时我们也在Hardware Management的课题里推进OpenBMC开源架构,实现数据中心智能节能的管理,它们的目标都是为了促进节能技术的创新和产业的应用,从而构建绿色低碳的创新”,在谈到OCP在针对低碳绿色所进行的努力时,浪潮信息副总裁刘军如是说。

无论是全新的架构设计还是液冷带来的能效提升,都让数据中心的能耗有了明显的变化。如今,以OCP为代表的开放计算已经发展了10年,通过整机柜的模式,数据中心的能耗相对于传统的服务器降低了15%,这其中包括了集中供电、集中散热、高压直流等多种技术的引入,而在液冷的加持下,这种能耗的节约可能会翻一番,达到30%甚至更多。

由此看来,数据中心节能也是一项系统性的工程,除了传统意义上风火水电等基建层面的建设之外,IT系统架构的调整乃至于软硬件适配与协同工作,同样会影响到系统的运行效率,进而影响到耗电量与碳排放。

比如在一些高纬度的地区,比如东北、内蒙古、新疆等地,整个产业都在积极探索“高温数据中心”的概念,浪潮也为此开发出了对应的产品,可以适应35-40摄氏度的高温。在这样的环境中,通过自然风冷却就可以实现正常散热,从而节省了大量空调的耗电,更是将数据中心整体PUE降低了不少。

推动开放计算普惠化,浪潮努力打造生态“全就绪”

要实现最终的“双碳”目标,开放、标准化依然是整个产业界需要秉承的宗旨,这也是开放计算自创立之初就立下的“初心”。在供电、散热、机柜等硬件设备实现标准化之后,OCP也在寻求接口、软件等更高层面的标准化协同。从2017年开始推进OAI的项目组,到今天OAI和OAM的规范已经经过了多轮演化,OCP一直在努力整合各方面的资源,让不同的厂商参与其中,通过协同合作碰撞出更多的灵感火花和解决方案。

以浪潮为例,作为OCP铂金会员,浪潮一直在标准化的硬件平台接口基础上构建开源开放的固件系统、云OS系统,让整个开放数据中心的基础架构里能够构成一个统一的软件资源平台,提高在大规模数据中心多元架构设备业务的适配效率。在中国,浪潮开发了MX1这个支持OAM规范的开放计算系统,这是全球首个支持多家不同型号AI芯片的开放加速系统,融合了英特尔、Habana、寒武纪、燧原、天数等多家芯片厂商的产品。通过社区的共同努力开放开源,一起建立多元芯片的统一底座,从而为智算产业化发展消除瓶颈。

这也是开放计算一直强调的“普惠化”价值观。如果说之前开放计算更多服务于超大规模、大规模数据中心,服务于众多互联网巨头,那么未来伴随着数字化与智能化的发展,所有企业都需要云端的支持,需要边缘侧的配合,也需要一体化的解决方案与高效能数据中心的支撑,这也就意味着开放计算必将逐步渗透到更多的中小数据中心,并帮助这些数据中心实现“双碳”目标。

正如刘军在OCP China Day 2021大会上所说——希望我们能共建标准,共建生态,携手推动开放计算产业的协同创新。

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