为什么微软要把数据中心设在水下？数据中心制冷有多花钱？

最近微软在数据中心业务上有了个新的方向，就是把数据中心沉入海底。

该技术利用原本为潜艇研发的散热技术，利用海底的低水温来为数据中心散热。计划将来建成服务器农场，整个放置在水下以节约宝贵的电能。

微软为什么要这么做呢？这种技术能节约多少电能，也就是钱呢？我们今天就来详细了解一下。

制冷能耗占比

到底制冷所消耗的能源有多花钱呢？我们先来看一下服务器机架的总拥有成本（TCO）。TCO可以帮助我们了解服务器在购买和使用中整体的使用成本，有助于了解整体的花销，而不是仅仅购买时的短暂的肉痛。TCO包括三个构成： 投资成本、运营成本和能源成本。

因为机架里面的服务器价格大不相同，我们刨去这部分的成本。据 IDC 统计，数据中心的平均使用年限为 9 年。然而 Gartner 的数据显示任何运营超过 7 年的设施都趋于陈旧。为了简化，假定使用年限为10年。一个典型的数据中心的TCO构成为：

可以看出，电力能耗成本占据所有成本的20%！是数据中心主要的成本。

这些电能都去哪里了呢？一个典型的服务器机架，能源消耗构成如下图：

能源消耗大约只有47%的部分进入了服务器（红框部分），这才是有效的能耗。而41%的部分被散热消耗掉了！

一个典型的数据中心能源和散热构成如下：

散热部分包括机架风扇，空调、泵机和散热塔。这些部分消耗的能源占据数据中心能源消耗的很大一部分，也在TCO中占据的很大的比重。

这里要提一下PUE。电能使用效率（PUE）是评价数据中心能源效率的指标，它的计算很简单：

PUE = 总体能耗 / IT设备能耗

我们可以看出，PUE 值越接近于 1，数据中心的能源效率越高。我们一起来计算一下上个例子中PUE的值。

PUE = 1/0.47 = 2.12

这个数据怎么样呢？我们来看一下2011到2014美国平均PUE是多少：

这个是厂家自己报告的，实际上Uptime Institute 于 2012 年对全美 1，100 家数据中心和其运营主管所做的调查显示，数据中心 PUE 平均值为 1.8-1.89。而其中，仍有高达 34% 的数据中心超过 2.0，技术不发达国家的数据中心的效率只会更低。我们这个2.12的数据代表了平均水平。

在这里Google做的比较好，它的PUE值相当低：

在我国，按照《“十三五”国家信息化规划》，到2018年，新建大型云计算数据中心PUE值不高于1.5；到2020年，形成具有国际竞争力的云计算和物联网产业体系，新建大型云计算数据中心PUE值不高于1.4。

结论

制冷消耗的电力占据服务器电力消耗相当大的比重，进而也在数据中心TCO中占据很大部分。而微软将数据中心沉入海底，无疑会极大的降低制冷消耗的电力，降低PUE，从而为微软以及购买微软云服务等的客户节约金钱。

随着云计算、大数据等新兴技术趋势的发展，企业的IT基础设施建设也呈现飞速发展状态。服务器机柜不断增加，机房空间不断扩大，UPS电源、机房空调等相关设施不断增加投入，随之而来是能源利用效率低、耗电量大，电费支出超过基础设施建设成本。据统计，全球的数据中心每年消耗的电量占全球总电量的2%左右，调查显示能源消耗成本已占到IT行业运营成本的30%到50%。如何降低PUE，进而降低TCO，这也是包括微软外，所有服务器从业者的研究方向。我们可以期待，会有更多更有趣的花式降温方法！