作者：Supermicro營銷與網絡安全副總裁Michael McNerney

在數據經濟的驅動之下，數據中心早已成為經濟基礎建設中重要的一環。 隨著 5G 網絡及物聯網的高速發展，數據使用量持續攀升，數據中心所扮演的角色也愈發重要。

然而，至今全球只有 12％ 的數據中心稱得上環保。 這現象也不禁讓人思考，以可持續的思維設計數據中心，不僅可以減少電子廢棄物和耗能，保護環境，還可以為數據中心運營者節省數百萬美元成本。

當數據中心耗能持續攀升

全球氣候變遷劇烈，數據中心耗能持續攀升，綠色數據中心的數量和其節能成效值得關注：市調機構 IDC調查指出2012年只有50萬座處理全球數據流量的數據中心，但今日則有超過800萬座。

全球數百萬個數據中心每年會淘汰上公噸的硬件，并消耗多至整個國家的用電量，約占全球耗能的1-1.5％，這也制造了與疫情爆發前全球航空業相當的碳排放量。 科技進步雖難以預測，但有幾種評估模型認為，如果沒有進一步的行動，2030年數據中心的能源用量將占全球電力供應的10％以上。這些耗能的持續增加還可能進一步影響氣體排放量和產生的電子廢棄物量，研究人員目前更預測這些數字將每四年持續翻倍增長。

這些都為我們環境的未來帶來了挑戰。幸運的是，越來越多有遠見的企業和產業領導者正在以創新的方式試著解決這個問題，但仍有許多提升數據中心效率的可能性被忽略了。根據一項 2019 年綠色數據中心調查顯示，只有 50% 的數據中心將轉型成環保數據中心訂為目標，而只有12％的數據中心在最初設計時以實現最佳能源效率為目標。盡管堅持使用舊設備可能使數據中心每年平均多花費高達 500，000 美元，許多受訪者表示目前仍將現有設備用于更多用途，延長舊換新的周期。但舊設備的效率也因前期設計技術而受限，因此采用新技術的企業將更具競爭力、更環保。

嘗試綠色創新

理解問題后，下一步是尋找解決方案。 數據中心并非必然會對我們的環境造成負面影響，且有以下幾種方法可以嘗試。根據美國能源部勞倫斯伯克利國家實驗室（Lawrence Berkeley National Laboratory）估計，如果美國 80％ 的服務器都在超大規模數據中心以最佳效率運行，將可節省 25％ 的耗能。

對于無法轉移到超大規模數據中心的運營商，市場上也專門為數據中心推出了一套資源優化的新型系統。 過去幾年，為使資源使用和效率最大化，同時減少能源消耗，企業已逐漸開發許多全新服務器技術和信息中心架構，其中涉及散熱、設計以及硬件使用壽命等多個方面。

更有效地運用能源

提升散熱技術

整體而言，「提升能源使用效率」是關鍵。 綠色數據中心不僅可降低運營成本，還可以同時降低對環境的影響。

數據中心大部分的能耗是用于降低服務器運轉產生的上升溫度。 數據中心的平均溫度依設備而定，一般介于23°C–24°C。但 Supermicro 的綠色數據中心調查顯示，超過30％的數據中心出風口的溫度高于25°C，甚至有些高達29°C。 隨著數據量的增加，數據中心的平均溫度也有上升的趨勢。

因此，研發更好的散熱技術至關重要。一個常見的解決方案是將數據中心設置在氣候寒冷的地點，并通過自然通風降溫，利用外部空氣幫助服務器散熱，減少機房所需的空調設備。機房內的溫度每容許提高0.56°C，即可節省用于降溫的空調設備用電量的4％至5％，從而為綠色數據中心節省大量能源。從每機柜的年平均運營成本來看，可節省6，314至14，996美元 （依照數據中心產生廢熱的程度大小而定）。

另一種方法是讓較少量的服務器維持運轉：Facebook 在 2014 年發明了一個名為 Autoscale 的系統，減少離峰時段服務器運行的數量，進而節省了大約10％至15％的用電量。 Google 則通過 AI 計算天氣和服務器運轉條件來優化其內部散熱系統，將散熱所需的用電量減少近 40％。

不過，IT 產業另一個趨勢是讓服務器系統能在更高溫的環境下運行而不影響其穩定度。液冷/浸泡式散熱設計，或是改采寬溫式CPU、關鍵零組件及散熱功能更佳的機殼材質，可以大幅減少如風扇等散熱裝置，自然也減少了用電量。

提升機柜的功率密度

除散熱技術外，還須同時考慮散熱裝置的設備數量。若能在越小的空間容納越多臺服務器，數據中心就越能達到優異的能源使用效率。數據中心的使用空間變少，從而降低了該區域降溫的成本。采用多節點和刀鋒服務器系統這種采用共享風扇及電源供應器的設計，來取代使用個別電源供應器的機架式服務器，也能提升10-20 %的電源使用效率。

縮短系統更新周期 減少電子廢棄物

提升硬件設備的能源使用效率則是另一個重點。根據華爾街日報報導，數據中心每年產生高達兩百萬噸的電子廢棄物。

除此之外，隨著科技迅猛發展，傳統數據中心系統無論是電力或效能都已無法滿足實際需求。因此，數據中心必須隨時更新科技，但同時也須減少廢棄物的產出。大多數的數據中心至少要四年才會更新一次硬件，這對于科技業來說其實相當漫長。但若采用模塊式的服務器，就能夠同時縮短更新周期及減少環境負荷。模塊式服務器提供一個模塊化且可持續的架構，能針對部分系統進行優化。內存及CPU各自獨立成為可升級的子系統，從而能提升整體系統更新頻率。舉例來說，如果我們只需要換一盞燈泡就能夠解決問題，就無需換掉整個燈座。我們不必換掉整臺服務器，就能同時提升效能并降低耗能、減少廢棄物及更新系統的整體成本。換算成數字來看，一組模塊式服務器就能夠省下約45%到60%的硬件更新成本及高達60%的空調成本。

企業應及早具備綠色意識

最后，最重要的就是對綠色意識的教育。我們必須幫助企業理解，不論是對企業本身或環境而言，提升數據中心的環保程度不僅對于環境重要，更能帶來諸多好處。未來數據量不可能減少，許多企業都依賴自家內部的數據中心，因此我們更需確保數據中心所使用的科技系統能夠應付不斷增長的數據量。如果企業能夠實時采取行動，就能夠及早減緩數據中心對環境造成的傷害。
編輯：hfy