绿色数据中心的节能与异构——采访Supermicro市场营销与网络安全副总裁Michael McNerney

今年两会上，数字化转型与碳达峰、碳中和被写入政府工作报告，作为“新进”的能源消耗大户，数据中心又将如何在满足数字化转型日益增长的算力需求的同时，步入绿色、节能、减排的可持续发展道路？为此，在至顶网的采访中，Supermicro公司市场营销与网络安全副总裁Michael McNerney，向我们介绍了当前国际及国内数据中心绿色减排技术发展趋势，以及如何利用异构计算，提升AI和大数据挖掘处理能力，还有如何采用更有效的服务器回收机制，更好实现电子垃圾回收。

国际绿色数据中心发展态式

当前国内外都在重视绿色减排，同时我们国家也在大力发展数字化转型，而数字化转型对算力的需求十分巨大。那么，目前国内外数据中心的能耗又处于一种什么状态？Michael McNerney首先就这个问题向我们进行了介绍：

现代数据中心运营几乎不需要人力维运，但耗电量却十分惊人，占全球发电总量的近 3%。据估计，随着数字化转型步伐的加快，很快数据中心能耗将突破 8%。为满足公众需求（例如5G 和视频流），数据中心服务要求日益提高，必须进一步提升计算能力。因此，能耗随之增加。近年来，当代服务器的系统性能显著改善，存储空间持续扩大，连接需求与日俱增。全球数据中心运营商都已经意识到，创建绿色数据中心、降低电力消耗是企业责任之所在，而缓解数据中心对气候变化的影响也成为Supermicro产品战略的核心之一。服务器、存储设备和网络基础设施运行所需的电量，可视为数据中心开展“工作”的必要条件。但是，数据中心还必须考虑其他一些成本，其中最大的成本是系统冷却所需的电量（也即资金）。用电效率（PUE）的计算必须纳入这些成本。PUE的具体计算方法是：将服务器、存储设备和网络基础设施消耗的电量求和，然后除以数据中心运行所需的总电量。这个比率在理想状态下为 1.0，它可以用作评估数据中心运行效率的一个衡量指标。 

全球的服务和计算能力需求日渐攀升，数据中心的电耗也随之增长。Supermicro在绿色计算领域发挥着重要的战略领导作用，率先大举投资并列入企业计划，包括开发高性能电源系统、先进散热系统、开发节能架构让绝大部份的组件可重复利用以延长更新周期等，全部工作均在美国落实并完成（中国台湾和荷兰提供区域支持）。微处理器技术的不断进步，使得新一代产品所消耗的电量可以完成更多的工作，因此部分抵消了不断增长的计算能力需求。此外，数据中心运营商也考虑采用更多其他方法来减少源于化石燃料发电厂的电力消耗，包括使用清洁能源、冷热独立通道设计和液体冷却技术。 

数据中心节能技术新动态

数据中心能耗惊人，在这个数字化转型的关键时间，有什么技术可以保障数据中心的可持续化发展。Michael McNerney从服务器节能，异构计算对算力提升这两方面向我们更进一步进行了介绍：

微处理器领域的最新技术进步使得我们能够以较低的电耗完成较多的工作，这样数据中心就可以为企业内部员工和外部客户提供更好的服务。精心设计的服务器也可以减少能源的消耗，因为专业的机械设计可以改善气流。计算流体动力学（CFD）有助于设计人员妥善安排服务器的内部组件，以优化气流，从而降低风扇速度。

异构计算的出现有可能显著加快许多应用的速度。当前的图形处理单元（GPU）已经展示，通过重编算法以充分利用专用的架构，我们可以加快许多高性能计算（HPC）和人工智能（AI）应用的速度。但是，并非所有处理任务都可以使用GPU，其他硬件类型的加速器很快就会出现。实际上，FPGA已经用于加速某些应用。 

电子垃圾回收新进展

除了能耗问题之外，电子垃圾也是全球数据中心面临的一个重要问题。在这方面，虽然服务器的使用寿命一般是三到四年，成批的服务器到期报废，会产生出大量的电子垃圾。接下来，Michael McNerney就Supermicro产品如何通过更换子系统，例如：CPU、内存、电源、风扇和其他组件，减少电子垃圾的产生又向我们进行了讲解：

Supermicro自服务器设计初期开始倡导节能，而不是后期被迫修改，降低给定工作负载的能耗，从而削减成本并减少碳补偿举措。但是，如果服务器刷新频率过高，势必导致每年产生的电子垃圾增多。减少电子垃圾的方法之一是延迟服务器退役时间。使用组合式服务器后，数据中心可加快部份组件的刷新速度、提高性能、降低能耗、削减资本支出，有效延长设备的生命周期，推迟整个系统的退役时间，并最大限度地减少电子垃圾。

过去，若要充分利用服务器技术发展成果，数据中心必须更换整台服务器，即使组件（机箱、电缆、电源、网络交换机、风扇、管理系统和 I/O）使用寿命尚剩余数年也不例外，这种服务器更换方法会产生极大的浪费。现在，Supermicro通过分离服务器内部的子系统，以便各个组件分别进行技术升级，这样可以将服务器机箱的使用寿命延长至7年以上，同时保持先进的性能和能源效率。 

未来数据中心与环境展望

最后Michael McNerney就未来数据中心在绿色节能环保方面，还会有什么新进展。和我们进行了展望：

首先，是清洁能源（可再生能源）的采用。数据中心运营商越来越关注成本，特别是自己设施的PUE。那么采用清洁能源（或可再生能源）是一个重要的举措，有助于大幅减少排放到大气中的二氧化碳。

其次，冷热独立通道的设计也是必须优先考虑的一个重要问题。CPU和GPU制造商的新技术消耗的电量越来越多，因此必须考虑液体冷却方式，因为它的散热能力更高。数据中心的位置也很重要，最好是比较靠近可再生能源的地方，并且能够使用免费的空气冷却（寒冷的气候）。

最后，组合式服务器成大势所趋。组合式服务器将有助于数据中心缩短服务器子系统的刷新时间并降低刷新成本，不仅可以加快刷新速度，还能充分利用最新技术。更重要的是，如前面所说，組合式服务器能有效地帮助各个组件分别进行技术升级，这样可以将服务器机箱的使用寿命延长至7年以上，同时保持先进的性能和能源效率，帮助更高效地达到绿色节能的目标。