为什么微软要把数据中心设在海底?数据中心制冷有多花钱?

随着全球大数据的发展,很多公司都设立了自己的数据中心,用于进行网络基础设施数据信息的传递、计算、存储等等。一般来说,企业都会把数据中心放在安全可靠的地方,方便随时监管运转情况。而微软却打算把自己的数据中心沉入海底,这到底是为什么呢?

尽管,大多数人认为云计算存在于网络空间,但是实际上它有个物理存在的家,即位于全世界各地的数据中心,里面都充满了链接服务器。这些数据中心使用很多能量,产生很多热量。如果接近人口稠密地区的话,他们会有很大作用。已经有一些创造性的方案,来满足这些需求,但是,微软最近宣称做了另外一些尝试。它将一个无人控制的数据中心放在了海底。

这个项目,让我惊喜的发现了一个现象,事实上人们是愿意住的离海近一点,所以我们觉得把数据中心放到大城市周边临海的地方,可以满足比如混合现实、虚拟现实这种低时延要求应用的需求,而且,很快5G技术也会商业化部署。

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:

它在2012年PUE值就已经相当低了,这与它持续不断的优化是分不开的,这也是Google为了自己钱包考虑的必然之举,详情见参考资料1。Facebook则宣称在美国佛斯特及瑞典吕勒奥数据中心的PUE等级达到了1.06-1.08。PUE总体评级如下:

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。所以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。

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