数据显示，2010年全世界的数据中心在共耗去1,988亿千瓦时的电力，约是全球2010年总发电量的1.1至1.5%。在中国，2011年我国数据中心总耗电量达700亿千瓦时，已经占到全社会用电量的1.5%,相当于2011年天津市全年的总用电量。这无疑是一个相当惊人的数字。
更为可怕的是，目前我国数据中心的建设热潮仍在持续之中，特别是随着云计算、物联网等的兴起，超大规模的数据中心在各地不断的涌现。
工业和信息化部在2012年发布的《工业节能"十二五"规划》中，就指出："十二五"是新一代移动通信和下一代互联网等新技术的引入期，视频、图像等新业务新应用带来数据业务快速增长，大规模数据中心的建设使得集成度高、能耗大的数单架设备大量增加，能源消耗呈指数增长。
这些超大规模的数据中心，每年对于电能的消耗量是十分巨大的。有人做过统计，以一个万台服务器规模的数据中心来看，一年的用电量要超过5000万度。而且，更为关键的是，很多的数据中心并没有得到很好的利用，空置、低负荷运转的现象也十分普遍。国际调查机构麦肯锡公司曾对药厂、军事合约商、银行、媒体和政府机构等70个大型数据中心、约2万个服务器进行过调查，发现实际用于计算机运算的平均用电量只占6%至12%，剩余的大量电力主要用以确保服务器处于闲置状态。
显然，如何让数据中心减少电能消耗，已经成为一个刻不容缓的问题。事实上，我国政府部门已经关注到这一问题，并出台了相关的政策，在《工业节能"十二五"规划》中明确提出：“到2015年，数据中心PUE(详见文后名词解释)值需下降8%。”
8%!这一看似简单的目标，实现起来其实并不容易。
节能需要数据中心的整体协同
一直以来，国内IDC行业一直致力打造绿色高效节能的数据中心，在这过程中使用的技术和办法更是层出不穷，例如选用低耗能的设备、选用合适的供电方案和供电设备，以及空调机组合适的制冷方式和运营模式等等。
不过，虽然采取了各种节能措施，但是，就目前国内数据中心节能状况来看，节能效果还远远没到达到国际顶尖水平。而且，从以往的节能技术和措施来看，更多的关注的是物理设备和数据中心内的个体设备。
对此，百度公司技术经理及构架师张炳华有自己的看法。他认为，首先要将数据中心当做一个整体，而不是只聚焦在某一种或几种设备上。“要从整体来考虑数据中心的节能，例如软件、硬件、物理设施、风、电等，各个环节协同来解决问题。”
事实也确实如此，举例来说，一台服务器可能对于可用性的要求很高，那么供电方面该怎么来支持服务器的运转?软件方面如何优化才能让服务器的效率得到最大化的发挥?业务应用如何和服务器相匹配?
显然，这些问题都不是互相割裂，独立存在的。而是需要数据中心内的各个环节紧密配合，才能使节能的效果得到很好的保证。
有一些企业IT负责人，在提到数据中心节能时，首先想到的就是买更加低功耗的设备。这一点虽然并没有本质性的错误，但很多时候忽略了非常重要的一点：设备是要方面数据中心的整体应用环境中使用的，因此，他的性能能够和整个数据中心的环境相匹配，也是购买硬件设备时非常重要的一点。
一般情况下，数据中心的硬件设备可以分为两种，一是单机能耗。比如单台服务器、单台存储设备的能耗等。这方面的节能可以通过购买低功耗的设备或者定制化的配件来解决。另外一种则是整体能耗。也就是硬件设备放在数据中心整体环境之中，与其他的设备以及软件、应用联动之下，对能源的消耗。这部分能耗的节省就要考虑整个数据中心的规划、流程以及应用等是否合理。
软件是数据中心的节能核心
张炳华提出的第二个节能理念是要从源头开始。那么，他所说的源头指的是什么呢?“源头在哪里?软件是我们这个数据中心的核心，因为它是应用在数据中心基础之上的。因此，它的软件架构的效率是不是高，是降低数据中心成本或者决定节能效果如何非常关键的因素。”
张炳华所说的源头，事实上指的就是数据中心和用户应用需求的紧密配合。因为，数据中心的最终目标是为企业的业务发展而服务，如果数据中心能够配合业务需求的变化而变化，那么才能在保证高效率的同时，实现能耗的节省。
“举一个我们自己的例子，我们把业务计算按需求来分，有计算型的，有存储型的。白天计算型用量比较高的时候，这个时候需要做跑计算的，到晚上访问量比较低的时候，这个时候就跑一些存储应用的东西。这样的话就可以使我的机器利用率一直保持在比较高的状态之下。基于业务的混布和实时业务的调度，能做到让我在软件层面是比较高效的。”张炳华介绍道，“我们还做了一些更深层次的研发。比如说我们做的GPU，通过提升语音训练的性能，来实现硬件设备的节能。今年部署这一应用以后对于语音的识别率已经非常高了。大家如果用百度语音搜索的时候可能也能体会得到，速度非常快。性能提升后，我们用32台设备把原来1000台的X86设备替换掉，这也就意味着原来每瓦的计算性能提升了34倍。可以看到，这种软件性能上的提升，所带来的节能效果也是非常明显的。”
张炳华算了一笔账，“通过软件架构的优化，软件的效率得到提升。优化后，原来的10万台服务器节省变成8万台，干同样的活。只是通过软件架构的优化，就使得服务器计算的负荷率提升了，用电量节省大概20%，实际用电量变成2.86亿度，这里面还要考虑2万台服务器的购买成本，成本一年应该是6个亿左右，折算到3年的成本每年节省2个亿的成本。这个基础上我们再把同样性能的服务器的硬件上也做一些调整，把硬件部分优化以后功耗还可以节省25%。也就是说，在经过这些优化后，运行同样多的业务应用，我们的用电量从6亿多度变成了2.14亿度。”
关注细节
另外，张炳华还建议，数据中心节能要从细节开始。“比如在做机房布局的时候，要把供电节能做的更优化，是不是让它转换级数少，布局更合理。我们原来是把变压器放在一层，而数据中心可能有7、8层那么高，距离有100多米，这个距离的损耗和铜的浪费是非常大的。因此我们现在做的数据中心都是以我们的负荷为核心，所有的变压器都围绕它来做，再辅之高压的变压器组。另外把多余的东西去掉了，一项节约的成本是四、五百万，对数据中心的效率也能提升1%，从节能的效果来看是非常明显的。另外我们在设备选型的时候也要有针对性，要针对数据中心的特点，有几个比较特殊的地方。通过服务器电源模块谐波的调整和变压器的选型适应我这种符合，它的铜损和铁损会减少，效率也会提高。另外我们对每个机柜的用电量要掌握。”
数据中心节能的方法和途径肯定不止以上几种，事实上，在《工业节能"十二五"规划》中，对此也有所描述：“将重点推广绿色数据中心、绿色基站、绿色电源，统筹数据中心布局、服务器、空调等设备和管理软件应用，选址考虑能源和水源丰富的地区，利用自然冷源等降低能源消耗，选用高密度、高性能、低功耗主设备，积极稳妥引入虚拟化、云计算等新技术;优化机房的冷热气流布局，采用精确送风、热源快速冷却等措施。”
可以看到，规划中所说的，更多的聚焦于技术层面。不过，在技术之外，数据中心节能更重要的应该是意识、理念以及方法，或者说，数据中心节能是一项系统工程，它需要各方面因素的紧密配合，并且长期的持续下去，才会产生真正的效果。(作者：郭嘉凯)
