伴随云计算产业的发展和互联网行业崛起,数据中心产业经历了十几年的快速成长,逐渐成为了数字经济建设的“数字底座”,并迎来了持续的高速发展期。

中国信通院《数据中心白皮书2022》显示:2021年全球数据中心市场规模超过678亿美元,较2020年增长9.8%,预计2022年总规模将达到746亿美元,总体保持平稳增长。而中国市场的增速则更为可观:2021年,我国数据中心市场规模达到1500亿元左右,近三年年均复合增长率达到30.69%,远超全球平均水平。

在市场规模如此快速的增长背后,则是数据中心作为能耗大户,不得不面对的降碳挑战。相关数据显示:在过去10年里数据中心的TCO当中,有60%是电费支出。

如何有效的降低数据中心的能耗,走出一条绿色低碳的可持续发展之路?也许我们可以从贵安华为云数据中心的建设,获得答案。

1)直面数据中心的能耗挑战

数据中心产业正在变革的十字路口。

作为数字经济发展的核心支撑,数据中心发展一直受到政策的推动。从新基建到“东数西算”战略的启动,带动了一波又一波的数字化经济基础设施建设浪潮,为数据中心产业的持续发展奠定了基础。

有了数据中心基础设施层面的保障,千行百业的数字化转型就没有了后顾之忧,应用上云、数据上云,业务创新上云等业态层出不穷,仅在贵州,华为云就已为超过 800 家贵州企业数字化转型提供服务,全省 62 家省直部门 1438 个数据资源都已上云。

但同时,数据中心的建设和发展本身,也意味着巨大的能耗挑战。国家政策强制要求降低新建数据中心PUE值。2021年7月,工信部印发的《新型数据中心发展三年行动计划(2021—2023年)》中,明确提出到新建大型及以上数据中心PUE要降低到1.3以下。

之所以PUE成为了数据中心降碳的焦点。是因为,数据中心的耗电量是数据中心PUE的重要组成部分,PUE越低意味着支持系统的电耗越低,所以有效降低PUE是绿色数据中心最核心的追求。但PUE的降低并非一件易事,数据中心的选址,风火水电的建设,乃至数据中心设备的低碳化设计,全生命周期的运维能力等综合因素,都非常关键。

毫无疑问,数据中心行业正处在飞速的发展期,尤其是东数西算的启动,可以带来几千亿的建设规模。新建数据中心必须要满足PUE的要求,尽管西部的电价更低,气候更冷,但要做到最新要求的寒冷地区PUE要低于1.2的新标准,就需要在每一处数据中心中的细节下功夫。

而华为云贵安数据中心的能效比 PUE ,做到了惊人的 1.12,这到底是如何实现的呢?

2)从每一处细节,做到节能降碳的最优比

2016 年,华为与贵州省政府签署战略合作协议,数据中心正式投建。2021年9月9日,贵安华为云数据中心一期已正式投入使用。

按照规划的建设目标,贵安华为云数据中心全部建成后将成为华为全球最大云数据中心,承载华为云在贵州、重庆、广西、广东、云南、四川等地的客户业务。

很明显,从该数据中心的选址来看,就已经考虑到当地气候的因素,贵安年均温度约 15℃,空气质量良好,没有化学、颗粒物污染,这让采用直通风自然冷却成为可能。

我们知道,风冷技术是数据中心最常用的节能方式,也是久经全球数据中心验证的性价比最高的制冷方式。贵安华为云数据中心为了充分利用自然冷源,放置服务器的机房建筑相比其他普通建筑也做了一些特殊设计,包括更高的层高和用百叶窗替代普通窗户,而百叶窗背后其实就是一个个的机柜。冷风经大楼百叶窗送进机房,热风经热通道从楼顶排出,最终形成了直通风冷却。

此外,数据中心设施区和办公区域采用中温冷冻水系统,散发的热量一部分通过瀑布和湖面实现自然冷却,另一个部分通过热回收技术用于游泳池和办公区冬季制热,实现余热回收,减少热损耗。此外还引入了服务器液冷技术,能够把热量直接从芯片上带走,减少制冷无关损耗,提升设备密度降低能效比。

再有AI 技术的运用,也发挥了重要作用,基于 AI 技术能够实现随业务功率的变化实时调整制冷功率、削峰平谷,使各服务器负荷均衡,进一步提升资源使用效率比。同时在供电环节用功率半导体替换铜器件,结合智能算法,又能进一步降低供电损耗。据测算,在满负荷运行的情况下,预计每年可节省电力 10亿度,减少碳排放 81 万吨,相当于年植树 3567 万棵。

3)智能化:让机器来run机器

如果从数据中心全生命周期的角度来看,应该分为建设和运营两个大的阶段。前期的建设投入固然是成本支出的大头,但后期持续的运营和运维支出,也是非常重要的考量因素。

随着数据中心规模不断扩大,当故障发生时,想要在几十万甚至上百万台服务器中,通过人工来确定故障具体发生在哪个机房、哪个机柜、哪台机器,并找到出问题的具体原因,已经非常困难。

而智能化运维,可以掌握每一个数据中心的任何一个机柜、服务器、网络设备实时的运营情况,真正做到“让机器来run机器”,来实现数据中心运维的自动驾驶。

为此,华为云结合智能传感和 IoT 等技术构建了数字孪生平台,可以实时显示数据中心环境和设备的状态,把供电和制冷全链路状态以及各模块每台服务器工作状态、工作温度全部可视化。

同时,结合华为河图虚拟增强现实技术,运维工程师可以非常方便地实时看到机柜温度、湿度、通风等机房环境信息,人均运维设备数量提升了 10 倍,故障定界定位时间也从 30 分钟大幅降低到 1 分钟。

数据中心的节能降碳应该是贯穿全生命周期始终的工作,而通过智能可视,AI运维等智能化技术,提升运维质量和效率,可以节省运维成本,实现数据中心全链路预测性维护、端到端能效调优、极致运维效率及资源利用率。这亦是任何一家绿色数据中心,值得长期投入和创新的方向。

实际上,新一代的绿色数据中心,是在土地,电力,资金,环境,政策等主要资源要素约束下,最大化的利用各项资源,平衡技术和各项指标,求得的最优解。我们也从贵安华为云数据中心身上感受到了,这种技术的均衡与PUE极致表现的协调与统一。