伴隨云計(jì)算產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)崛起,數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了十幾年的快速成長(zhǎng),逐漸成為了數(shù)字經(jīng)濟(jì)建設(shè)的“數(shù)字底座”,并迎來(lái)了持續(xù)的高速發(fā)展期。

中國(guó)信通院《數(shù)據(jù)中心白皮書(shū)2022》顯示:2021年全球數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)規(guī)模超過(guò)678億美元,較2020年增長(zhǎng)9.8%,預(yù)計(jì)2022年總規(guī)模將達(dá)到746億美元,總體保持平穩(wěn)增長(zhǎng)。而中國(guó)市場(chǎng)的增速則更為可觀:2021年,我國(guó)數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到1500億元左右,近三年年均復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到30.69%,遠(yuǎn)超全球平均水平。

在市場(chǎng)規(guī)模如此快速的增長(zhǎng)背后,則是數(shù)據(jù)中心作為能耗大戶(hù),不得不面對(duì)的降碳挑戰(zhàn)。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示:在過(guò)去10年里數(shù)據(jù)中心的TCO當(dāng)中,有60%是電費(fèi)支出。

如何有效的降低數(shù)據(jù)中心的能耗,走出一條綠色低碳的可持續(xù)發(fā)展之路?也許我們可以從貴安華為云數(shù)據(jù)中心的建設(shè),獲得答案。

1)直面數(shù)據(jù)中心的能耗挑戰(zhàn)

數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)正在變革的十字路口。

作為數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展的核心支撐,數(shù)據(jù)中心發(fā)展一直受到政策的推動(dòng)。從新基建到“東數(shù)西算”戰(zhàn)略的啟動(dòng),帶動(dòng)了一波又一波的數(shù)字化經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)浪潮,為數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

有了數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施層面的保障,千行百業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型就沒(méi)有了后顧之憂(yōu),應(yīng)用上云、數(shù)據(jù)上云,業(yè)務(wù)創(chuàng)新上云等業(yè)態(tài)層出不窮,僅在貴州,華為云就已為超過(guò) 800 家貴州企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供服務(wù),全省 62 家省直部門(mén) 1438 個(gè)數(shù)據(jù)資源都已上云。

但同時(shí),數(shù)據(jù)中心的建設(shè)和發(fā)展本身,也意味著巨大的能耗挑戰(zhàn)。國(guó)家政策強(qiáng)制要求降低新建數(shù)據(jù)中心PUE值。2021年7月,工信部印發(fā)的《新型數(shù)據(jù)中心發(fā)展三年行動(dòng)計(jì)劃(2021—2023年)》中,明確提出到新建大型及以上數(shù)據(jù)中心PUE要降低到1.3以下。

之所以PUE成為了數(shù)據(jù)中心降碳的焦點(diǎn)。是因?yàn)?數(shù)據(jù)中心的耗電量是數(shù)據(jù)中心PUE的重要組成部分,PUE越低意味著支持系統(tǒng)的電耗越低,所以有效降低PUE是綠色數(shù)據(jù)中心最核心的追求。但PUE的降低并非一件易事,數(shù)據(jù)中心的選址,風(fēng)火水電的建設(shè),乃至數(shù)據(jù)中心設(shè)備的低碳化設(shè)計(jì),全生命周期的運(yùn)維能力等綜合因素,都非常關(guān)鍵。

毫無(wú)疑問(wèn),數(shù)據(jù)中心行業(yè)正處在飛速的發(fā)展期,尤其是東數(shù)西算的啟動(dòng),可以帶來(lái)幾千億的建設(shè)規(guī)模。新建數(shù)據(jù)中心必須要滿(mǎn)足PUE的要求,盡管西部的電價(jià)更低,氣候更冷,但要做到最新要求的寒冷地區(qū)PUE要低于1.2的新標(biāo)準(zhǔn),就需要在每一處數(shù)據(jù)中心中的細(xì)節(jié)下功夫。

而華為云貴安數(shù)據(jù)中心的能效比 PUE ,做到了驚人的 1.12,這到底是如何實(shí)現(xiàn)的呢?

2)從每一處細(xì)節(jié),做到節(jié)能降碳的最優(yōu)比

2016 年,華為與貴州省政府簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議,數(shù)據(jù)中心正式投建。2021年9月9日,貴安華為云數(shù)據(jù)中心一期已正式投入使用。

按照規(guī)劃的建設(shè)目標(biāo),貴安華為云數(shù)據(jù)中心全部建成后將成為華為全球最大云數(shù)據(jù)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(hù)業(yè)務(wù)。

很明顯,從該數(shù)據(jù)中心的選址來(lái)看,就已經(jīng)考慮到當(dāng)?shù)貧夂虻囊蛩?貴安年均溫度約 15℃,空氣質(zhì)量良好,沒(méi)有化學(xué)、顆粒物污染,這讓采用直通風(fēng)自然冷卻成為可能。

我們知道,風(fēng)冷技術(shù)是數(shù)據(jù)中心最常用的節(jié)能方式,也是久經(jīng)全球數(shù)據(jù)中心驗(yàn)證的性?xún)r(jià)比最高的制冷方式。貴安華為云數(shù)據(jù)中心為了充分利用自然冷源,放置服務(wù)器的機(jī)房建筑相比其他普通建筑也做了一些特殊設(shè)計(jì),包括更高的層高和用百葉窗替代普通窗戶(hù),而百葉窗背后其實(shí)就是一個(gè)個(gè)的機(jī)柜。冷風(fēng)經(jīng)大樓百葉窗送進(jìn)機(jī)房,熱風(fēng)經(jīng)熱通道從樓頂排出,最終形成了直通風(fēng)冷卻。

此外,數(shù)據(jù)中心設(shè)施區(qū)和辦公區(qū)域采用中溫冷凍水系統(tǒng),散發(fā)的熱量一部分通過(guò)瀑布和湖面實(shí)現(xiàn)自然冷卻,另一個(gè)部分通過(guò)熱回收技術(shù)用于游泳池和辦公區(qū)冬季制熱,實(shí)現(xiàn)余熱回收,減少熱損耗。此外還引入了服務(wù)器液冷技術(shù),能夠把熱量直接從芯片上帶走,減少制冷無(wú)關(guān)損耗,提升設(shè)備密度降低能效比。

再有AI 技術(shù)的運(yùn)用,也發(fā)揮了重要作用,基于 AI 技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)隨業(yè)務(wù)功率的變化實(shí)時(shí)調(diào)整制冷功率、削峰平谷,使各服務(wù)器負(fù)荷均衡,進(jìn)一步提升資源使用效率比。同時(shí)在供電環(huán)節(jié)用功率半導(dǎo)體替換銅器件,結(jié)合智能算法,又能進(jìn)一步降低供電損耗。據(jù)測(cè)算,在滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行的情況下,預(yù)計(jì)每年可節(jié)省電力 10億度,減少碳排放 81 萬(wàn)噸,相當(dāng)于年植樹(shù) 3567 萬(wàn)棵。

3)智能化:讓機(jī)器來(lái)run機(jī)器

如果從數(shù)據(jù)中心全生命周期的角度來(lái)看,應(yīng)該分為建設(shè)和運(yùn)營(yíng)兩個(gè)大的階段。前期的建設(shè)投入固然是成本支出的大頭,但后期持續(xù)的運(yùn)營(yíng)和運(yùn)維支出,也是非常重要的考量因素。

隨著數(shù)據(jù)中心規(guī)模不斷擴(kuò)大,當(dāng)故障發(fā)生時(shí),想要在幾十萬(wàn)甚至上百萬(wàn)臺(tái)服務(wù)器中,通過(guò)人工來(lái)確定故障具體發(fā)生在哪個(gè)機(jī)房、哪個(gè)機(jī)柜、哪臺(tái)機(jī)器,并找到出問(wèn)題的具體原因,已經(jīng)非常困難。

而智能化運(yùn)維,可以掌握每一個(gè)數(shù)據(jù)中心的任何一個(gè)機(jī)柜、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備實(shí)時(shí)的運(yùn)營(yíng)情況,真正做到“讓機(jī)器來(lái)run機(jī)器”,來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心運(yùn)維的自動(dòng)駕駛。

為此,華為云結(jié)合智能傳感和 IoT 等技術(shù)構(gòu)建了數(shù)字孿生平臺(tái),可以實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)中心環(huán)境和設(shè)備的狀態(tài),把供電和制冷全鏈路狀態(tài)以及各模塊每臺(tái)服務(wù)器工作狀態(tài)、工作溫度全部可視化。

同時(shí),結(jié)合華為河圖虛擬增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù),運(yùn)維工程師可以非常方便地實(shí)時(shí)看到機(jī)柜溫度、濕度、通風(fēng)等機(jī)房環(huán)境信息,人均運(yùn)維設(shè)備數(shù)量提升了 10 倍,故障定界定位時(shí)間也從 30 分鐘大幅降低到 1 分鐘。

數(shù)據(jù)中心的節(jié)能降碳應(yīng)該是貫穿全生命周期始終的工作,而通過(guò)智能可視,AI運(yùn)維等智能化技術(shù),提升運(yùn)維質(zhì)量和效率,可以節(jié)省運(yùn)維成本,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心全鏈路預(yù)測(cè)性維護(hù)、端到端能效調(diào)優(yōu)、極致運(yùn)維效率及資源利用率。這亦是任何一家綠色數(shù)據(jù)中心,值得長(zhǎng)期投入和創(chuàng)新的方向。

實(shí)際上,新一代的綠色數(shù)據(jù)中心,是在土地,電力,資金,環(huán)境,政策等主要資源要素約束下,最大化的利用各項(xiàng)資源,平衡技術(shù)和各項(xiàng)指標(biāo),求得的最優(yōu)解。我們也從貴安華為云數(shù)據(jù)中心身上感受到了,這種技術(shù)的均衡與PUE極致表現(xiàn)的協(xié)調(diào)與統(tǒng)一。