内含详细计算 一文读懂如何利用超融合节能降碳,为碳中和助力

“Global warming isn’t a prediction. It is happening.” 全球变暖并非预言,是正在发生的现实 。联合国政府间气候变化专门委员会在今年 8 月发布的报告宣称,人类即将突破 1.5 摄氏度这一关键的气温上升极限 。
为应对全球气候变化,中国明确提出 2030 年前二氧化碳排放达到峰值,努力争取 2060 年前实现碳中和目标 。“碳达峰、碳中和”早已从新闻里的热词,渗透进政府、企业及个人行动的方方面面 。
所谓碳中和,是指国家、企业、个人等在一定时间内直接或间接产生的二氧化碳或温室气体排放总量,通过使用低碳能源取代化石燃料、植树造林、节能减排等形式,以抵消自身产生的二氧化碳或温室气体排放量,实现正负抵消,达到相对“零排放” 。
低碳数据中心,因何而来?
碳中和是一项影响深远的系统性工程,是一项真正意义上的“长期主义”事业,需要社会各界的参与 。数据中心作为经济社会运行不可或缺的关键基础设施,是公认的高耗电行业 。
据前瞻产业研究院分析,过去十年间,我国数据中心整体用电量以每年超过 10% 的速度递增,其耗电量在 2020 年突破 2000 亿千瓦时,约占全社会用电量的 2.71%,2014-2020 年,数据中心耗电量占比逐年升高 。数据中心供电结构中,火电占比超过 70%,会产生相对大量的温室气体和其他污染物 。
PUE (Power Usage Effectiveness,电能利用效率) 是衡量数据中心能源使用效率的重要指标 。PUE 越接近于 1,代表数据中心对于电能的利用越有效率 。截至 2019 年年底,全国超大型数据中心平均 PUE 为 1.46,大型数据中心平均 PUE 为 1.55 。这与《关于加快构建全国一体化大数据中心协同创新体系的指导意见》建议的 1.3 以下相比,尚有一段距离 。
顺应碳中和发展趋势,逐步降低碳排放,是数据中心亟需做出的改变 。
数据中心降碳,可双管齐下
数据中心如何才能提升能源效率,为降碳做出贡献?主流的数据中心降碳举措可分为 IT 和 非 IT 基础设施两个方面 。
非 IT 基础设施方面,常见的有数据中心选址靠近绿色清洁能源、尽量使用可再生能源、采用液冷技术取代风扇散热、数据中心余热回收再利用等等 。这其中最为有效的不外乎在数据中心乃至公司运营范围内 100% 使用可再生能源,但这绝非易事——苹果用了 5 年时间才实现公司运营范围内 100% 可再生能源利用 。
而在 IT 基础设施方面,企业可立即采用诸多举措来提升能源效率:通过分布式和虚拟化技术将“僵尸”服务器连接起来,最大程度减少 IT 设备空闲;实现服务器和存储的虚拟化与池化,从而大幅提升硬件利用率;通过采用更高能效的芯片产品,结合芯片的自适应电源管理功能来有效管理芯片用电,等等 。
其中,虚拟化和超融合基础设施 (HCI) 有望引领数据中心能效的提升 。
虚拟化已十分普遍,超融合基础设施也在近年来逐渐成为主流 。作为一种融合的、统一的 IT 基础架构,超融合包含了数据中心常见的元素:计算、存储、网络以及管理工具 。超融合以软件为中心,结合 x86 或 ARM 架构的硬件替代传统架构中的专用硬件,从而解决传统架构中管理复杂、难以扩展等问题 。
相比传统架构,超融合将架构由三层缩减至两层,不仅可以大幅度节省机房空间,还能进一步整合计算资源,从而提升机房能效 。超融合架构自带计算虚拟化和分布式存储,取代了传统物理环境和传统虚拟环境,对数据中心降碳的影响显著 。

内含详细计算 一文读懂如何利用超融合节能降碳,为碳中和助力

文章插图
经过通用场景下的对比计算,从传统物理环境到传统虚拟环境,仅是虚拟化这一层即可带来 20%-80% 的节能;而从传统虚拟环境进一步过渡到超融合架构,通过将分布式存储融合到计算侧,可再带来高达 31% 的能耗节省 。以下为计算详情(以下为理论值,不同负载情况下物理服务器能耗会有有所不同,不同服务器也会表现不同,同时不考虑交换机等因素) 。


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