如今,美国数据中心的数量不断增加,而好消息是它们正在变得更加节能。根据美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室(伯克利实验室)的一份最新的报告,美国数据中心的用电量在十多年的迅速上升之后,在2010年开始趋于稳定,并且直到现在一直保持稳定,如今已经低于美国用电总量的2%.

此外,根据伯克利实验室最新的"美国数据中心能源使用报告",预计到2020年,美国用电量将保持较低的增长率,而2020年数据中心服务器安装总量预计将比2010年增长40%,这是近10年来,第一次对数据中心能源情况进行综合分析。

"在这十年里,由于数据中心高效的实践,节约的电能约为620亿千瓦时,或节省超过600亿美元的电力成本。"报告的主要作者之一,伯克利实验室研究员阿曼o舍哈比说

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伯克利实验室关于数据中心能源效率的新报告的作者:(左起)戴尔o萨瑞特,阿曼o舍哈比,理查德o布朗,以及萨拉o史密斯

最近一次进行这样的全面分析是在2008年完成的一份提供给美国国会的报告,这也出自于伯克利实验室。这份报告发现,数据中心的用电量每五年翻一番,主要是由于数据中心的数量和功率密度呈爆炸式增长。 "电力使用每五年翻一番的说法至今仍然被人们普遍认同。"舍哈比说,"事实上,数据中心的工作效率已经取得了巨大的进步,而在短期内仍然有巨大的改进机会。"

伯克利实验室撰写这份新报告的作者,其中还包括戴尔o萨瑞特,萨拉o史密斯,理查德o布朗,以及玛格纽斯o荷尔林,其中的几位也撰写了2008年的调查报告,他们收集了关于服务器和存储,网络和其他设备的出货量数据,然后构建一个模型来预测数据中心的能源消耗量。它们包括各种类型的数据中心,其规模从少于五个服务器数据中心到部署大型服务器"超大规模"计算设施的超大型数据中心,以及部署了成千上万台的服务器像机库一样规模的建筑物,例如由谷歌和亚马逊这样的行业巨头所运营的数据中心。

总的来说,他们发现,较大规模的数据中心在运行方面取得了显著进步。与此同时,其数量并没有增加,但仍然预计2020年这些数据中心占所有数据中心电源使用量的60%,而那些规模较小的数据中心通常效率不高。"数据中心行业电量增长主要在于超大规模数据中心,而传统的企业或机构的数据中心的能耗也可能增长。" 萨瑞特说,"这样规模的数据中心数以百万计,他们的工作效率并不高。"

根据这个研究报告,2014年美国的数据中心消耗了700亿千瓦时的电能,约占美国总用电量的1.8%。从2010年到2014年,电力消耗增长了约4%,从2014年到2020年,预计再电力消耗增长4%。这与2000年到2005年增长了90%,2005年到2010年增长24%相比,有了显著的进步(报告作者指出,2009年服务器出货量显著放缓,这很可能是与2008年经济危机有关)。

研究人员发现能效提高主要有三个原因。其中一个因素是数据中心冷却和供电策略已经改进得更好。"在过去,大多数数据中心不加区别地采用空调制冷,以防止设备过热,这是非常低效的。"舍哈比说,"现在有了更先进的冷却策略,例如热通道隔离,节约器和液体冷却,这些都使冷却设备的能源消耗有所降低。"

第二个原因是所谓的缩放,或"功率比例".史密斯解释说:"大多数服务器在大部分时间内都处于闲置状态,而传统上,他们的设计目的并没有在处理任务减少时缩减他们的用电量。"

使用更好的电源管理软件以及效率更高的硬件,服务器可以在空闲或未充分利用时缩减其功耗。

解决此问题的另一种方法是通过减少服务器总量来减少服务器闲置的时间。"数据中心行业一直在整合服务器,因此,部署少于五个服务器的数据中心只有10%左右,而这样数据中心接近50%有可能关闭。"史密斯说。

这种资源共享或"虚拟化"是一种行业趋势,推动了云计算服务的激增,并且是第三个改进领域。

"云计算确实是提高能效的驱动因素之一," 萨瑞特说,"数据中心以前被认为是固定成本,但是在云环境中,那些提供最低成本的供应商都会获胜。而电能是最容易优化的事情之一。"

鉴于这些趋势,研究人员预测了三种未来情景,可以实现更多的节能。在"改进的管理场景"中,删除了不活动的服务器,并进行了其他资本操作和技术改进。与"当前趋势"相比,2020年将节省10%的资金。

在"超大规模转移"情况下,小型数据中心的80%的服务器迁移到超大规模的设施,与"当前趋势"情景相比节能25%。而"最佳实践"情景假定普遍采用每种数据中心类型的最有效的技术和实践,从而比"当前趋势"情景节省40%的成本。

萨瑞特说:"我们有机会减少美国数据中心的能源使用量,同时提供更多的计算能力。"

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