电老虎太可怕？浪潮携手中国移动打造绿色数据中心

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随着云计算、大数据等新兴技术的不断发展，各行各业的数字化转型已成为必然，随之而来的是大规模甚至超大规模数据中心的出现。统计数据显示，2016年，中国数据中心行业同比增长近40.4%。

然而，数据中心是一只名副其实的电动老虎。目前，全球互联网数据中心的年用电量已经超过300亿瓦，相当于30个核电站的供电量。高端数据中心的耗电量相当于30到40栋高密度住宅的耗电量。根据《中国数据中心能源消耗状况白皮书》，2015年数据中心用电量达到1000亿千瓦时，年用电量超过全社会用电量的1.5%。因此，高额的年电费已经成为数据中心的主要支出。

如何建设绿色数据中心、节约能源、减少排放、降低电费已经成为许多企业和it厂商迫切需要解决的问题。

高额电费已经成为数据中心的巨大负担

位于广州的中国移动南方基地是中国移动的两个综合基地之一，承担中国移动集中化、云计算和idc的运营和维护。南基地数据中心的pue值为2.2，相当于国内大多数数据中心的水平。据中国移动南方基地总经理林永双介绍，南方基地年用电量的近90%用于数据中心用电。

中国移动南方基地外景

目前，国际领先的绿色数据中心的pue值只有1.2，这是非常不同的。除了承担业务责任之外，南方基地还肩负着对it支持架构进行创新研究和运营维护探索的重任。因此，南方基地决定启动数据中心的转型，目标是将pue值降至国际数据中心的领先水平。

降低pue值应从制冷开始

众所周知，数据中心的功耗主要来自数据中心的运行和冷却，制冷占了绝大部分。南方基地确定了方向是去空调整，去ups，突破制冷节能技术，有效降低pue值。

目前，idc制冷节能技术经历了四代的演进:从传统的房间级制冷，到模块级和机架级制冷，再到芯片级制冷。中国移动南方基地总经理林永双表示，前三项为非接触式制冷，冷却系统需要低温空气体作为冷却介质，系统热阻较高；最后一种是接触式制冷，散热系统不需要空气体作为介质，因此可以大大降低系统的热阻。芯片级制冷技术能够在保证安全工作的前提下高效散热，因此南基地决定采用全新的芯片级制冷方案。

中国移动南方基地数据中心的一角

为了进一步提高冷却效率，南方基地邀请Inspur和另外两家服务器制造商联合开发芯片级冷却方案。南方基地提出了热管水冷却方案，与Inspur的液冷解决方案相吻合，而另外两家服务器制造商分别提出了浸没式和直接水冷却方案。

热管水冷方案可靠性高、维护方便、成本低、工艺复杂程度低。理论上，pue值降低到小于或等于1.2，产品化的概率更高。虽然其他两家服务器制造商的水冷方案在理论上可以达到降低pue值的目的，但它们要么实现起来太昂贵，后期维护复杂，要么工艺复杂度高，不适合大规模推向市场。

南方基地对三个方案进行了两年的试验，并以夏季最极端高温天气试验获得的pue值作为参考对方案进行了评估。经过综合测量，最终选择热管水冷方案。

该方案是理想的，服务器转换是关键

虽然芯片级冷却方案很好，但服务器必须定制。因此，Inspur对传统的双路服务器Inspur nf5280m4进行了设计和调整，用热管液冷模块取代了传统的散热片模块，通过自然热传导带走了cpu等高热密度芯片的热量。即使使用温度高达45℃的水流，中央处理器也能有效散热，使其工作温度保持在正常范围内。

在改造过程中，方案不断优化。例如，液体冷却方案改变了服务器的整体冷却策略。在多次尝试确保服务器不受影响并正常稳定运行后，Inspur R&D公司的工作人员将服务器风扇的数量减少到了3或2个。在设计热管时，为了避免热管的形状和排列降低实际的散热效果，Inspur和R&D人员进行了多次合作和优化，最终找到了散热效率最高的方法。

此外，制冷系统得到了优化。冷却塔、板式换热器和双循环水路取代了传统的精密空调节，采用双通道设计:接触式制冷通道排出高能耗、高密度部件的热量；非接触式冷却通道，释放低功耗和低密度组件的热量。为了保证服务器的安全运行，Inspur和沈凌共同进行了方案优化，即划分水流，封闭制冷设备之间的外部循环。同时，在服务器的接口部分设计了防漏接头，内部循环采用无腐蚀性的绝缘制冷剂来驱动负压水流。经过反复测试，发现即使有漏水点，这种方式也不会影响服务器。

其次是供电系统的优化，采用市电直接供电，供电效率接近100%，采用高压DC作为热备份，保证市电失压时的无缝切换。

Pue低于1.2已成为国家绿色节能基准

林永双介绍，与传统数据中心相比，这种新型数据中心具有突出的节能效果，能效指标的pue值可从平均2.2降至1.2以下；在同等业务能力下，可节电节能45%，机房建筑面积减少70%以上，配套投资减少10%以上。它可广泛应用于高温高湿地区，并能有效促进我国数据中心的绿色发展。

中国移动南方基地总经理林永双介绍了数据中心液/气双通道精确高效制冷系统

据了解，这种芯片级节能绿色数据中心建设方案可以有效降低能耗。科技成果已获得16项发明专利和35项实用新型专利，并成功入选2015年国家产业转型升级绿色制造项目(Aiji、净值、信息)名单。关键技术成果被工业和信息化部确定为国际领先水平。下一步，该方案将大规模推广，南方基地的创新试点可以说是国家绿色节能的新标杆，为运营商的绿色节能带来了新的方向。

来源：荆州新闻