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云计算的前世今生(十五)

已有 2944 次阅读 2011-6-4 00:12 |个人分类:互联网|系统分类:科研笔记| 云计算, 降温, 效率, 数据中心

 前面提到的(云计算的能源利用效率)三个方面中的前两个主要是靠物理手段提高效率。而要取得显著效果,需要从数据中心的整体架构入手。我们先来看看谷歌是如何做的。谷歌的数据中心设计人员发现,为了提高数据中心的实际消耗能源的效率,减少空调的能源损耗是一个重要有效措施。而要提高空调使用效率,可以从两个地方切入,首先就是尽量让冷热空气隔离。


传统的数据中心是将冷气直接打入房间,使得服务器产生的热空气与空调降温后注入的冷空气混合,取得降温效果。这样做事倍功半,效率很低。如果要提高效率,需要将冷热空气尽量隔离。谷歌的办法是将其数据中心的地面高架,将冷空气从地面下采取间隔方式注入(见下图)。比如下图中有四排服务器通过三个间隔走廊将其分开,谷歌将冷气从左边和右边的间隔走廊的开缝地板注入。而中间走廊的地板全封闭。这样红色箭头所代表的热气只有通过上升到天花板再被两侧靠墙的空调器吸走。而注入冷空气的间隔走廊因为冷空气比重较重一些的缘故,可以一直保持低温,从而起到降温作用。

 

第二个提高效率的办法是用蒸发吸热降温。

一般来讲,空调器都需要用冷却器将循环出来的冷却剂中的热量吸收掉,冷却器消耗的电能大概占整个能耗的30% 到50%。于是一个可能节省能源的方法就是将电冷却改成自然冷却 – 比如,将数据中心设置在干燥和低温的地方,通过自然蒸发来带走热量。谷歌的所有数据中心都采用了水循环与冷却器互补的制冷技术。水循环是指将高温的冷却剂与冷水进行热交换,从而使冷却剂降温到12到14摄氏度,再循环回数据中心,将空调吸入的热空气降温到16到20摄氏度。让后将降温的冷空气再注入到数据中心,这样可以保持数据中心的冷间隔走廊的温度在18到22摄氏度左右。

而吸收了热量的热水被抽到冷却塔。然后通过冷却塔的水分自然散发蒸发热量,使热水自然降温,再循环回空调内部与冷却剂进行热交换。当外界温度过高时,数据中心可以自动转回原来的冷却器制冷。

这个办法看来是行之有效的。谷歌设在比利时的欧洲数据中心干脆取消了冷却器,直接利用了无冷却器的水循环降温设计,完全依靠蒸发来散热 (见下图)。



有时候,如果遇到服务器负载过重,温度偏高时,单纯依靠水循环可能不能满足散热要求,这时该数据中心会让一些服务器停止运行,将运算任务转到其他数据中心。从理论上讲,如果一个公司有遍布全球的数据中心的话,它可以将运算任务在全球数据中心中进行不断的即时分配,使得处在夜间时间段的数据中心处理主要的计算任务,从而充分利用自然环境条件降温。



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1 邱嘉文

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