数据中心电源从宏观到微观的考虑因素

电源是当今数据中心设施的命脉。因此，企业采用多种方法来部署其数据中心策略，以确保为数据中心设施提供有效的电力，使其客户获得最大的价值。

如今，一些新技术的应用越来越普遍，但也会为当前的数据中心设施电力负载带来更高的需求：

物联网（IoT）：物联网设备如今在消费者和业务部门有着数百万计的潜在应用。据分析师估计，2020年全球约有204亿台物联网设备在，而目前全球约有84亿台物联网设备。在很短的时间内，数据中心将会大量增加物联网设备，这意味着数据中心电力系统的压力将大幅度增加。

5G：这是一个备受人们期待的新兴技术，将会为数据中心的电力带来更大的影响，5G市场预计将以70%的复合年增长率（CAGR）增长，2025年的支出将达到280亿美元。如今，几乎每个人都有移动手机，而手机本身是数据非常密集的设备。一旦5G技术成为主流，由于增强在线互联网体验，需要更大容量的数据中心，以及更低的延迟，数据中心的电力需求将会激增。

虚拟现实（VR）：2015年虚拟现实（VR）市场规模为13.7亿美元，预计到2022年将达到33.9亿美元，其复合增长率为57.8%.由于头戴式显示器（HMD）日益普及，传输到VR设备的数据流量将会稳步增加。这一定会对数据中心的供电系统带来更高的要求。

增强现实（AR）：2016年夏季，口袋妖怪Go游戏热潮让人们了解增强现实（AR）对于数据中心基础设施的需求。相关机构对增强现实（AR）市场的预测表明，增强现实（AR）市场规模将从2016年的23.9亿美元增长到2023年61.39亿美元，其复合增长率为55.71%.

很明显，数据中心行业对电力系统的需求将要达到历史新高，所以企业能否在数据中心设施中尽可能高效地实现这一目标？

数据中心的选址

从宏观角度来看，对于任何数据中心来说，首先要考虑的是它的位置。美国是一个辽阔的国家，美国东海岸至西海岸相差3000英里，其境内有着不同的气候和天气模式。正因为如此，并不是所有地区都可以获得各种可再生能源的资源。以下是一些应用最普遍的可再生能源：

水力发电–这是一种高度可靠的能源，通常由大型水体供给，水电涡轮机从水流中获得能量产生电力。这种能源不会产生碳排放，并且污染最小。因此水力发电是最节能的可再生能源之一。因为需要大量的水来发电，数据中心采用这种电源并不是一个十分可行的选择。

太阳能发电-这种能源来自太阳。但是，如果太阳的光照条件并不一致，不能作为独立的能源来源。太阳能发电系统的寿命通常为15 30年，但需要大量的安装空间，并采用大量多晶硅。

风力发电-不产生碳排放，但其能源输出是以风力为基础，有一定的地域限制，并占用大量土地。

地热能源-该能量源将来自地球的热能转化为电能。它是发电的有效手段，对环境影响极小。但地热数量不多，对于数据中心来说并不是一个很好的选择。

如果运营商缩小了为数据中心供电的特定可再生能源的选择范围，则下一步将根据能源来源的位置确定数据中心的建设位置。能源并不是唯一的决定性因素，运营商了解所需区域的电力成本也至关重要。美国各地的电力成本差别很大，人口最多的地区通常电力价格最高，而人口较少的地区的电费往往更加低廉。

灾难恢复

灾害恢复与数据中心的选址密切相关，从电力的角度来看，必须在主要数据中心设施和备用数据中心设施中考虑采用灾难恢复。采用灾难恢复的传统方式是在某地建设一个数据中心，而在另一个地方建设另一个数据中心，并在发生灾难时复制关键数据。企业认为这不一定是最好的办法。最好的方法是具备多个“热”站点，并将每个数据中心的可靠性和冗余度重新排列组合，而不是将更多的投资花费在Uptime Institute认证的具有最高级别的可靠性和冗余度Tier 4级的数据中心上。

在理想情况下，企业拥有两个完全相同任务的同步数据中心设施，这是一个很好的方法，但这并不具有成本效益。在多个地点运行数据中心设施，这些基础设施异步运行（这意味着每个设施都有自己独立完成的任务），在电力和运营成本方面可以节省成本。

企业建设多个设施开展不同的业务。这被称为业务连续性（BC）策略，这就像用多个篮子存放鸡蛋，而不是将鸡蛋全放在一个篮子里。这样可以节省资金，因为企业所有站点的电力和冷却基础架构不用满负载运行，这样可以节省成本，这是因为两个数据中心设施同时存在问题的可能性相对较低。

以下是一些业务连续性策略，其功耗从最高到最低排列：

“Hot-Hot”同步业务连续性：这是最可靠的业务连续性模式，两个数据中心设施之间的距离为30英里或更短。在这个模式中，两个设施的任务是在完全相同的时间完成相同的计算任务。如果一个数据中心出现重大问题，另一个数据中心可以完全接管计算任务。在电力成本方面，这也是最昂贵的选择，因为企业的这两个数据中心始终以最大负载运行。

“Hot-Hot”异步业务连续性（多个地区）：在这个模式中，这两个设施都在运行，但它们执行不同的功能。这种方法在发生自然灾害时不会同时影响这两个设施。在这里，数据中心运营商需要考虑其设施所在地区的不同电费价格。虽然这种模式需要两个运营的数据中心，但是由于工作量各自分配，电力需求没有“Hot-Hot”同步模式那么大。

“Hot-Hot”异步业务连续性（单个区域）：该模式还可以执行单独的功能。由于这两个设施位于同一地区，自然灾害可能会影响到两个设施。从电力角度来看，数据中心运营商只需要考虑单一地区的电力成本（可能会因各地而异）。由于其分离功能方法，该模式的能耗比“Hot-Hot”同步模式要低。

“Hot-Cold”业务连续性：在这个模式中，如果其中一个设备出现故障，企业可以将故障转移到其他设施。当然，在电费方面更具成本效益的选择。尽管其投资花费在硬件上，但这种模式的电力和冷却方面支出的成本更少。

具有云混合支持的“”Hot Colocation“”：在此模式中，在发生灾难时，托管（数据中心功能可以应对云环境的灾难事件。这里要注意的一个关键点是用于备份托管数据中心服务的云服务器的物理位置。

数据中心的冷却方式

以下了解一下数据中心功耗的微观思维。数据中心冷却设备起着防止设备过热的重要作用。

数据中心的冷却主要通过气流技术和空调系统来处理。其基本思想是确保热空气和冷空气在适当的通道之间自由移动，而不会“混合”，以便使运行的设备周围的空气保持最佳温度。活动式气室通过使用烟囱柜或其他控制方法，在不穿过服务器房间的冷空气的情况下直接将热空气输送到通风室，从而有助于安全控制过程。消隐板和穿孔砖也很重要，以确保数据中心的冷却效率和气流遏制策略。但是，即使这一切就绪，冷却数据中心的成本也是巨大的代价。

数据中心通过气流进行冷却并不是唯一的方式。高性能计算（HPC）系统的数据中心可能采取了更好的冷却技术。一些先进的冷却系统采用后门热交换器，其在热空气离开机柜之前中和热量，这意味着避免通过将热量直接传递冷水再回送空气。这样就不需要传统的冷却系统来冷却高性能计算（HPC）环境。这些类型的系统不断监控空气变量，实时调整，提高数据中心的效率。

采用数据中心软件进行监控

电费是衡量电力成本有形的指标，但是有一些技术可以实时监控电力使用情况。数据中心基础设施管理（DCIM）解决方案可以使运营商了解在日常设施运营中无法体现的内容。

工作人员逐可以采用管理软件了解电源使用情况，因为可以监控温度和湿度，以确保不会发生过冷的情况。数据中心运营商了解机架的热点至关重要，以便可以管理冷却设备，热通道，冷通道，消隐面板，水冷却等设备，这些设备的数据将被DCIM技术采集。

在其他方面，还有一些技术可以让数据中心关闭一些照明或其他未被使用的设备，将会节省更多的电力成本。