降温技术新突破 打造节能数据中心

　　虚拟化技术虽然方兴未艾，但已被认为是数据中心节能的一种重要手段。利用虚拟化，厂商希望开发出运行成本更低的数据中心，或是改进现有的数据中心以达到显著降低成本的目的。然而他们未曾预料的是，布局不合理的虚拟化数据中心也许会造成更大的潜在能源消耗，这部分消耗主要有可能变成了热能。

　　试想一下，一台功率为2kW（千瓦）的虚拟服务器相当于12台1kW物理机的处理能力，这也就意味着单个虚拟服务器产生的热量要超过其所虚拟的任何一台物理机。当多台采用虚拟化的服务器进一步被集成为一个高密度的数据中心后，这个数据中心成了名副其实的“热点”。它散发出来的热量不但会影响周围的其他服务器，还会影响整个机房的环境温度。这种应用里，刀片服务器的问题最为突出，因为其本身高密度体积意味着更大的能源供应和更好的散热装置。所以说，采用虚拟化的确是降低数据中心能耗的一种重要手段，但决不是万能的灵丹妙药。

　　In-Row模块化局部定位降温系统

　　目前的数据中心一般都用大型空调机组来降温，这种制冷方式不但耗能颇多，而且噪音巨大。对于寻求降低能耗、减少成本的企业来说，一种名为In-Row的新一代制冷系统正在迅猛地推广开来。

　　APC北美市场部的负责人Robert Bunger谈及In-Row的发展说道：“我们当初只想设计一种制冷方案来解决数据中心，尤其是刀片服务器的局部热区问题。没想到的是In-Row大受欢迎，发展速度远远超出了我们当时的预计。实践证明，它们的确行之有效，这主要得益于制冷系统可以非常的靠近热源——也就是服务器本身。”

　　相比于传统的制冷设备，In-Row制冷系统具有明显的优势，它从背面吸入热空气，而在正面将冷空气排出。而由于制冷单元紧邻热源，热源被制冷系统包围，热交换仅在方寸之间，因此提高了制冷效率，与以往对整个环境降温相比，大大减少了能耗。更为重要的是，区别于以往温度受控于中央热控器，In-Row制冷系统的每个单元都独立自动运转，并通过散布于热源周围的探头来监控温度保持在一个合理的范围内。一旦发现服务器负载增加导致的温度上升，即可以立刻全力予以降温。

　　作为一套适应于企业级的局部定位致冷系统，APC的In-Row单元能采用风冷和水冷两种不同的模式，致冷功率大致在8kW到80kW左右。小型的APC产品，如ACRC100和 ACSC100，高度和长度上与标准的42U机柜一致，但只有一半的宽度。大型的如ACRP系列产品，尺寸上与42U相当，但致冷功率上远远超过小型致冷系统。

　　另一位制冷界的巨头Leibert公司也提出了局部定位降温的方案。它的XD系列产品和SpotCooling系统无论是从形式还是功能上都与APC的相似。 APC和Leibert都采用了后置式机架通风和致冷单元设计，从通风口吸入热空气，通过制冷转换，再将冷空气从另一口排出。

　　模块化是上述制冷系统的另一大优势，它能节约大量的启动成本。相对于传统全局制冷的解决方案，局部定位制冷单元能按需布置。如果一间大型的机房最初只布置了占用空间30%的服务器，那么制冷设备也只需原来的30%，并不像传统的需要全局大规模制冷，由此降低了初始制冷设备的投入成本。

　　当然，新系统也有其自身的缺点。比如，水冷系统比传统中央制冷需要更多的管道，并且水管需要布置于楼层之内；风冷系统虽然可以吸收数据中心顶面大量的热能，但由此带来气流和排热量的问题。而最主要的是，以上的解决方案都是基于实时制冷的方式，只要有一个制冷单元无法工作都会对整个系统产生影响。

　　综上可知，无论你是否打算为数据中心采用新型的节能型制冷系统，在布置任何局部定位制冷系统前，你都必须对机房的建筑结构、环境、数据中心预计的发热量等情况有一个细致的了解，这样才能有更好的规划。

　　In-Chassis内置式水冷降温系统

　　对于只有单一高负载服务器的中小型企业来说，小型化的制冷方式更受青睐。目前，一些厂商正在大力宣传一种将制冷系统植入服务器机架内的方案——In-Chassis系统。

　　SparyCool公司的M-Cool方案是利用机架内置的制冷系统直接从CPU吸热，然后将吸收的热量通过循环水转移出去，Cooligy公司也提出了类似的机架内置式水冷方案。令人称奇的是，SprayCool的G系列产品采取了一种类似洗车的直接降温方案，通过喷射不导电的冷却液形成的气雾覆盖服务器表面来达到降温的目的。

　　对内置式降温系统感兴趣的企业用户需要注意的是，目前的解决方案比中央降温式、局部定位降温式要复杂的多，并且仅适于特定的服务器系统。

　　从服务器供电着手降低能耗

　　虚拟化以及上述的降温系统并不是降低能耗成本仅有的两种手段。目前在美国比较流行的数据中心降低能耗方法中，将服务器使用电压从常用的120V切换到208V是其中的一种。

　　说起美国采用120V电压作为标准供电电压，这里有段渊源。当年美国率先建立起世界上第一座电网，起初采用的220电压，但马上发现当时电灯的灯丝在220V电压下很快就熔断了。因此为了延长电灯的寿命，不得已把供电电压下调到110/120V，此后标准就一直延续下来。等到欧洲和世界其他国家建立电网时，灯丝设计的技术得到了发展，在高压下寿命也获得提高，因此绝大多数国家的电力系统采用了208/220V的电压。

　　值得一提的是，每次高电压通过变压器转化输出低电压后，能量都有一定的损失。虽然每次转化只有1%~2%的能量损失，但对于大型的数据中心，日积月累下来损失的能量就相当可观了。如果切换到208V电压系统，就可以减少电压转换链中的一个环节，从而降低能耗。另外，208/220V电压系统更加安全，传输效率更高：同样的功率，120V比208/220V传输电路上载有更多的电流，增加了人身伤害的危险，并且损失的电量也会更多。

　　当前几乎所有的服务器、路由器和电力供应系统都能进行120-208V的切换，并且这个过程大部分是自动的，这就意味着切换到208V并不需要改变什么。当然，高压切换并不能马上带来能耗上的大幅降低，但随着能耗成本的不断攀升，它会被越来越多的人所采用。

　　降温节能技术的未来

　　当你为建立一个数据中心做预算时，会发现大部分开支项目是可以预计的。比如，购置硬件的成本以及占地的租金等。系统运行的能耗成本一直被认为是小事一桩，但当单位电费反映在账单上时，其巨大数字就足以让你大吃一惊，也许这时你才会醒悟过来。

　　只要能带来运行成本的降低，制冷降温的技术就会不断发展。虚拟化、局部定位制冷技术以及电力系统转化技术为数据中心的设计带来了绿色节能之风，以往耗能巨大、效率低下的降温手段逐步驶入历史的尘埃。虽然改造数据中心之路并不平坦，节能的实现并不简单，但至少我们已经看到了希望，不是吗？