服务器机房功耗：需求与效率的较量

在一个由互联网技术主导的世界中，数据中心是保持数字生态系统运转的大脑。负责处理、存储和传输数据的服务器机房具有巨大的价值，而且——推而广之——用于维护它们的基础设施和资源也是如此。使所有数字系统成为可能的命脉是电力，而数据中心经理对此非常清楚。除了管理一组服务器和设备外，电费和电力分配是服务器管理员必不可少的考虑因素。鉴于化石燃料的稀缺性和环境影响，组织继续考虑可持续能源。随着服务器技术的创新和专业化，许多组织选择提供更多可扩展性的虚拟化或托管数据中心。在这里，我们将了解服务器机房功耗：组织如何满足电源需求、使用电源的组件以及数据中心的功耗趋势。

配电

与大多数技术领域一样，数据中心需要对细节一丝不苟。如果无法详细了解模块和设备库存，估计电力需求可能会效率低下、成本高昂或难以管理。从设备规格开始，管理员提取整个服务器机房的放大器要求。考虑到所需的总安培数，管理员可以适当地安装电源并确定配电单元 (PDU) 的数量。PDU 为多个机架或模块提供分布式电源，但与标准电源板不同的是，PDU 适用于网络连接、环境监控和远程访问。由于机架式服务器的电源需求可能会有所不同，因此必须为服务器放置合适的电源。服务器越强大，功率密度就越大。这意味着需要更多的瓦数和更广泛的电路来管理额外的电源和冷却。

高密度 = 能源、冷却需求

功率密度这个术语描述了每个机架可以提供的功率量，并扩展到整个数据中心的能力。以前以瓦特每平方英尺量化，过去的指标未能考虑机架和机柜的数量，促使采用每机架千瓦 (kW/rack)。由于 1980 年代之前对数据中心资源的需求较低，因此功率密度不是优先考虑的事项，高密度被认为是每机架 2 至 4 千瓦。今天，根据数据中心的不同，一些机架可以达到 20kW，而平均值接近 7kW。随着对数据中心的需求不断增加，高密度服务器功能的一个关键挑战是冷却和通风。为满足这一需求而制定的解决方案包括使用绿色能源的液体冷却和可持续自然冷却。

估计电力需求

从需求评估开始，管理员可以估计现有和预测设备的电力需求。了解为关键负载供电、保持冷却和通风等所需的足够功率。数据中心设备包括服务器、照明、环境控制、灭火系统、安全警报、监控摄像头、传感器、空气、冷却和通风系统。例如，以下是标准数据中心电气要求的细分：

占我们示例数据中心电力需求的 86% 是计算服务器机房功耗的两个最重要的指标：总关键负载和总冷却负载。不间断电源(UPS) 模块虽小但对持续供电至关重要，当主电源出现故障时可提供冗余。

未来：能源效率

考虑到他们的托管服务，能力当数据中心是必不可少的云解决方案，以及合规性保证。问题仍然是所燃烧的能量的价值是否值得这些好处。2017年全球数据中心总耗电量为416太瓦，占全球用电量的3%，美国服务器机房耗电量900亿千瓦。满足这些巨大的需求促使一些最大的云提供商设计定制服务器和芯片。自 2000 年代中期以来，数据中心管理方面的进步极大地提高了效率。分析人士称，采用低功耗芯片和SSD后，服务器机房功耗下降了80% 。数据中心和托管供应商vXchnge提供了以下技巧来改善数据中心能耗。

1. 通过清理工作负载消除对冷却的依赖，消除不必要的设备
2. 测试不同的温度以了解最有效的温度并降低成本
3. 协调服务器容量和负载以实时满足请求
4. 检测并压缩正在运行但没有使用的僵尸服务器
5. 优化或减少空间，知道它会增加冷却成本
6. 建立更强大的供应商伙伴关系，以建立互惠互利的关系

服务器机房需要强大的电力以及一定程度的可靠性和性能，以保持数据在线并可供高强度使用。采用可持续的能源消耗做法可以让您更清楚地了解主要费用并减少整体能源负担。

功耗平台期

尽管在过去十年中加速了数字信息服务，但全球数据中心能耗在 2010 年至 2018 年间仅增长了 6%。能源与环境智库能源创新指出了造成这一高原的三个因素。

• 提高 IT 设备（服务器、硬盘驱动器）的能效
• 服务器虚拟化软件，多个应用程序可以在一台服务器上运行
• 计算实例迁移到可提供超高效冷却的大型云和超大规模数据中心

大多数分析师被迫使用基于有限公开信息的方法来计算全球服务器机房功耗。虽然谷歌、苹果和 Facebook 等一些组织报告了此类数据，但缺乏对全球行业的洞察力通常导致估计值远高于现实。相对于驾驶、飞行和煤炭能源，数据中心的运行效率更高。展望未来，人工智能和机器学习带来的密集工作负载可能意味着未来几年效率会降低。对高性能计算、存储和冷却技术以及节能电源的研发投资是这个难题的重要组成部分。

托管注意事项

与建立私人数据中心相比，托管中心是共享设施，租户分担成本，成本和时间都更少。虽然使用主机托管进行服务器托管的组织自然对其模块的物理控制较少，但数据中心继续提高远程控制能力。从家庭办公室或工作场所，管理员可以管理一个大洲之外的服务器套件。托管是一种可扩展的解决方案，可解决私有数据中心的局限性，并提供比普通办公室服务器机房更高级别的带宽。托管中心往往更可靠，因为它们专注于服务器管理，如数据备份和低延迟网络选项。一个额外的好处是物理和环境保护的程度。数据中心可承受托管，包括闭路电视监控、私人套房和抑制系统。

托管与公共云

是虚拟的，还是不虚拟的——这是个问题。基于云的解决方案可能会提供类似的服务，但代价是对服务器、存储和网络元素的外围设备的控制较少。与大多数云产品一样，组织只负责私有数据中心或托管中心所需的一小部分设置。虽然过去十年的趋势宣扬了云的力量，但IT 专业人员不能忽视公共云漏洞，而且企业似乎倾向于至少维护一些本地基础设施。