劉　琦

數(shù)據(jù)中心設(shè)備都會存在交流與直流多次轉(zhuǎn)換造成的電力損耗，而采用全新的直流供電方式，可極大地提高效率，有效減少能源消耗，并且可以提高可靠性，增加設(shè)備壽命。這項結(jié)果由美國能源部下屬國立研究機(jī)構(gòu)勞倫斯·伯克利國家實驗室研究證實。

算算緊張的能源賬

數(shù)據(jù)中心是網(wǎng)絡(luò)主干，為互聯(lián)網(wǎng)節(jié)點及其數(shù)據(jù)庫提供數(shù)據(jù)存儲，并且為每個大型公司和組織提供強大支持。而能源和冷卻需求的快速增長，以及電力成本的增加已經(jīng)成為運營者亟待解決的問題。在數(shù)據(jù)中心一天24小時、一周七天不間斷的運行過程中，高密度的耗能設(shè)備應(yīng)該予以特別注意。

“相比于一棟典型的辦公建筑，數(shù)據(jù)中心在每單位面積上的電力能耗約為后者的100倍，” 美國伯克利實驗室研究員William Tschudi說，“對于那些需要兆瓦級電力的大型數(shù)據(jù)中心，每月有100萬美元的能源支出是很常見的事情?！?/p>

網(wǎng)絡(luò)規(guī)?？焖僭鲩L、網(wǎng)絡(luò)辦公需求增加以及逐漸增強的服務(wù)器功能等諸多因素，促進(jìn)了數(shù)據(jù)中心及其能源消耗的快速增長。設(shè)備管理人員、企業(yè)信息服務(wù)部門以及互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供者都在尋找能夠減少能源消耗的途徑。

何不試試直流供電

對于設(shè)備設(shè)計者和管理者來說，很多方法都可以降低能耗，比如優(yōu)化氣流以充分利用冷卻系統(tǒng)，提高冷卻系統(tǒng)效率，或?qū)⑵涓臑橐豪浞绞降?。直流供電是提升能源效率的另一種方法。在典型的數(shù)據(jù)中心中，配電系統(tǒng)向變壓器提供480V交流電，變壓器將其降到208V交流電供給服務(wù)器。

每個服務(wù)器內(nèi)的相關(guān)設(shè)備會將外部電壓轉(zhuǎn)換成適當(dāng)?shù)碾妷?，而此類供電通常效率不高，而且會產(chǎn)生過多熱量。一般來講，每臺服務(wù)器都需要額外的大量電量對其制冷，這使機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)的電力消耗劇增。更多釋放的熱能也會限制數(shù)據(jù)中心中存放服務(wù)器的數(shù)量，如果處理不當(dāng)還會影響穩(wěn)定性。

市場上的一些服務(wù)器可以運行在直流電源上，通常是48 V直流電，這也是電信業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。采用直流供電的數(shù)據(jù)中心把高壓交流電直接轉(zhuǎn)換成高壓直流電，然后把高壓直流電降為低壓直流電。通過跳過或加強轉(zhuǎn)換的過程，該方案能夠節(jié)省20%的電力損耗。

然而，因為很多設(shè)備工程師并不熟悉這項技術(shù)，在許多數(shù)據(jù)中心中，用直流電源替代傳統(tǒng)的交流電源的做法還沒有被廣泛采用。Ultraspeed公司的財務(wù)主管Jordan Gross說：“IT用戶應(yīng)該意識到，他們可以通過添加一些特性和功能達(dá)到降低能耗的目的。雖然直流電源與生俱來的穩(wěn)定性與效率已經(jīng)被企業(yè)熟知多年，但目前卻僅有極少數(shù)的大型公司實際采用直流電源?！焙茱@然，企業(yè)在轉(zhuǎn)向?qū)Π踩?、?jīng)濟(jì)性以及可靠性缺乏實際驗證的新技術(shù)時會持保守態(tài)度。

試驗證實效果顯著

進(jìn)行直流供電試驗的應(yīng)用團(tuán)隊來自美國伯克利實驗室的EET部門，主要解決尚未成為市場主流的高效率低能耗技術(shù)。采用直流供電的數(shù)據(jù)中心對于這個應(yīng)用團(tuán)隊來說是一項理想的技術(shù)，它有著很大的潛力及優(yōu)勢，比如安全性、低維護(hù)和操作成本等。

此次項目涉及Sun、Cisco、Intel、IBM等數(shù)十家IT企業(yè)以及銷售直流供電技術(shù)的企業(yè)，參與者以及加州能源委員會組成鑒定小組，評價此次試驗的結(jié)果，比較傳統(tǒng)方式與直流供電方式兩者對數(shù)據(jù)中心性能影響的異同。

在試驗過程中，研究人員在Sun的設(shè)備內(nèi)部設(shè)置了在380V直流電壓下工作的Sun服務(wù)器群和配備英特爾微處理器的服務(wù)器群。以直流供電，可減少所需的多臺電力轉(zhuǎn)換設(shè)備。另外，作為比較對象，還同時運行了配置相同，利用普通交流電運行的服務(wù)器群。該項目分為兩部分，一部分從設(shè)備層面展示直流供電的結(jié)構(gòu)，提供380V的直流電。另外一部分對機(jī)架層進(jìn)行直流供電，機(jī)架內(nèi)部供給380V的電壓。

試驗結(jié)果表明，盡可能減少數(shù)據(jù)中心內(nèi)部各設(shè)備之間的能源轉(zhuǎn)換次數(shù)，從而降低能耗的做法是可行的。通過使用直流供電方式取代交流供電，可以消除電力轉(zhuǎn)換中所導(dǎo)致的無謂損耗，以這種方式運行數(shù)據(jù)中心，可以減少10%至20%的能源消耗，并且能夠提高可靠程度。位于Newark的實驗中心給出的初步測量證明了這個估計的準(zhǔn)確度。據(jù)推算，通過消除目前進(jìn)行的交直流轉(zhuǎn)換過程，每臺服務(wù)器的耗電量至少可減少9.34％。