伴隨云計算產業的發展和互聯網行業崛起,數據中心產業經歷了十幾年的快速成長,逐漸成為了數字經濟建設的“數字底座”,并迎來了持續的高速發展期。

中國信通院《數據中心白皮書2022》顯示:2021年全球數據中心市場規模超過678億美元,較2020年增長9.8%,預計2022年總規模將達到746億美元,總體保持平穩增長。而中國市場的增速則更為可觀:2021年,我國數據中心市場規模達到1500億元左右,近三年年均復合增長率達到30.69%,遠超全球平均水平。

在市場規模如此快速的增長背后,則是數據中心作為能耗大戶,不得不面對的降碳挑戰。相關數據顯示:在過去10年里數據中心的TCO當中,有60%是電費支出。

如何有效的降低數據中心的能耗,走出一條綠色低碳的可持續發展之路?也許我們可以從貴安華為云數據中心的建設,獲得答案。

1)直面數據中心的能耗挑戰

數據中心產業正在變革的十字路口。

作為數字經濟發展的核心支撐,數據中心發展一直受到政策的推動。從新基建到“東數西算”戰略的啟動,帶動了一波又一波的數字化經濟基礎設施建設浪潮,為數據中心產業的持續發展奠定了基礎。

有了數據中心基礎設施層面的保障,千行百業的數字化轉型就沒有了后顧之憂,應用上云、數據上云,業務創新上云等業態層出不窮,僅在貴州,華為云就已為超過 800 家貴州企業數字化轉型提供服務,全省 62 家省直部門 1438 個數據資源都已上云。

但同時,數據中心的建設和發展本身,也意味著巨大的能耗挑戰。國家政策強制要求降低新建數據中心PUE值。2021年7月,工信部印發的《新型數據中心發展三年行動計劃(2021—2023年)》中,明確提出到新建大型及以上數據中心PUE要降低到1.3以下。

之所以PUE成為了數據中心降碳的焦點。是因為,數據中心的耗電量是數據中心PUE的重要組成部分,PUE越低意味著支持系統的電耗越低,所以有效降低PUE是綠色數據中心最核心的追求。但PUE的降低并非一件易事,數據中心的選址,風火水電的建設,乃至數據中心設備的低碳化設計,全生命周期的運維能力等綜合因素,都非常關鍵。

毫無疑問,數據中心行業正處在飛速的發展期,尤其是東數西算的啟動,可以帶來幾千億的建設規模。新建數據中心必須要滿足PUE的要求,盡管西部的電價更低,氣候更冷,但要做到最新要求的寒冷地區PUE要低于1.2的新標準,就需要在每一處數據中心中的細節下功夫。

而華為云貴安數據中心的能效比 PUE ,做到了驚人的 1.12,這到底是如何實現的呢?

2)從每一處細節,做到節能降碳的最優比

2016 年,華為與貴州省政府簽署戰略合作協議,數據中心正式投建。2021年9月9日,貴安華為云數據中心一期已正式投入使用。

按照規劃的建設目標,貴安華為云數據中心全部建成后將成為華為全球最大云數據中心,承載華為云在貴州、重慶、廣西、廣東、云南、四川等地的客戶業務。

很明顯,從該數據中心的選址來看,就已經考慮到當地氣候的因素,貴安年均溫度約 15℃,空氣質量良好,沒有化學、顆粒物污染,這讓采用直通風自然冷卻成為可能。

我們知道,風冷技術是數據中心最常用的節能方式,也是久經全球數據中心驗證的性價比最高的制冷方式。貴安華為云數據中心為了充分利用自然冷源,放置服務器的機房建筑相比其他普通建筑也做了一些特殊設計,包括更高的層高和用百葉窗替代普通窗戶,而百葉窗背后其實就是一個個的機柜。冷風經大樓百葉窗送進機房,熱風經熱通道從樓頂排出,最終形成了直通風冷卻。

此外,數據中心設施區和辦公區域采用中溫冷凍水系統,散發的熱量一部分通過瀑布和湖面實現自然冷卻,另一個部分通過熱回收技術用于游泳池和辦公區冬季制熱,實現余熱回收,減少熱損耗。此外還引入了服務器液冷技術,能夠把熱量直接從芯片上帶走,減少制冷無關損耗,提升設備密度降低能效比。

再有AI 技術的運用,也發揮了重要作用,基于 AI 技術能夠實現隨業務功率的變化實時調整制冷功率、削峰平谷,使各服務器負荷均衡,進一步提升資源使用效率比。同時在供電環節用功率半導體替換銅器件,結合智能算法,又能進一步降低供電損耗。據測算,在滿負荷運行的情況下,預計每年可節省電力 10億度,減少碳排放 81 萬噸,相當于年植樹 3567 萬棵。

3)智能化:讓機器來run機器

如果從數據中心全生命周期的角度來看,應該分為建設和運營兩個大的階段。前期的建設投入固然是成本支出的大頭,但后期持續的運營和運維支出,也是非常重要的考量因素。

隨著數據中心規模不斷擴大,當故障發生時,想要在幾十萬甚至上百萬臺服務器中,通過人工來確定故障具體發生在哪個機房、哪個機柜、哪臺機器,并找到出問題的具體原因,已經非常困難。

而智能化運維,可以掌握每一個數據中心的任何一個機柜、服務器、網絡設備實時的運營情況,真正做到“讓機器來run機器”,來實現數據中心運維的自動駕駛。

為此,華為云結合智能傳感和 IoT 等技術構建了數字孿生平臺,可以實時顯示數據中心環境和設備的狀態,把供電和制冷全鏈路狀態以及各模塊每臺服務器工作狀態、工作溫度全部可視化。

同時,結合華為河圖虛擬增強現實技術,運維工程師可以非常方便地實時看到機柜溫度、濕度、通風等機房環境信息,人均運維設備數量提升了 10 倍,故障定界定位時間也從 30 分鐘大幅降低到 1 分鐘。

數據中心的節能降碳應該是貫穿全生命周期始終的工作,而通過智能可視,AI運維等智能化技術,提升運維質量和效率,可以節省運維成本,實現數據中心全鏈路預測性維護、端到端能效調優、極致運維效率及資源利用率。這亦是任何一家綠色數據中心,值得長期投入和創新的方向。

實際上,新一代的綠色數據中心,是在土地,電力,資金,環境,政策等主要資源要素約束下,最大化的利用各項資源,平衡技術和各項指標,求得的最優解。我們也從貴安華為云數據中心身上感受到了,這種技術的均衡與PUE極致表現的協調與統一。