某些最有效的節(jié)能技術(shù)都需要大量的前端投資，需要花費數(shù)年才能獲得投資回報。服務器租用但是一些常常被忽略的技術(shù)卻成本甚少，這些技術(shù)經(jīng)常被忽略的原因是他們看起來不切實際或者過于激進。以下所列出的八大節(jié)能方式目前已經(jīng)在真實的數(shù)據(jù)中心環(huán)境中進行了嘗試和測驗，被證明是切實有效的。有些你應用到生產(chǎn)環(huán)境中技術(shù)能立即得到投資回報;其他的技術(shù)可能需要資金投入，但是獲得回報的速度要比傳統(tǒng)的IT資金支出投資回報率要更快。

數(shù)據(jù)中心能效測量標準的圣器是能源利用率比率(簡稱PUE)，較低的比率說明利用率更好，1.0是能源利用率的理想目標。能源利用率是數(shù)據(jù)中心電力成本總額與轉(zhuǎn)化為有效計算任務的數(shù)量之間的對比值。2.0比率的常見價值含義意味著數(shù)據(jù)中心一臺服務器測試時原來消耗的2瓦能源下降到了1瓦——損失就是能源被轉(zhuǎn)化為了熱量，繼而需要能源通過傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心制冷系統(tǒng)來祛除這些熱量。

從簡單的測算標準來看，你必須這樣看待和定義能源利用率：是用電效率的測算方法。這種測算方式?jīng)]有把其他的能量源考慮在內(nèi)，諸如周圍的環(huán)境溫度或者氫燃料單元，這些能量源中有很多都可以被用來降低整體能耗。以下介紹的技術(shù)可能或者不能降低你的可測量能源利用率，但是你可以通過審核每月的電費賬單來更加簡單的評估他們的有效性。無論如何這才是企業(yè)用戶真正關(guān)心的問題。

你不會在本文中發(fā)現(xiàn)太陽能，風能或者氫能的介紹。這些可選能源在技術(shù)投入實際應用之前需要大量的投入，會讓目前經(jīng)濟危機的背景下取得的成本節(jié)約優(yōu)勢大打折扣。相對比而言，以下的八項技術(shù)中沒有一項需要比風扇和管道要更復雜的東西。

這八種技術(shù)如下：

1.調(diào)高數(shù)據(jù)中心的溫度

2.關(guān)閉沒有使用的服務器

3.使用免費的外部空氣進行制冷

4.使用數(shù)據(jù)中心熱量來為辦公區(qū)域制熱

5.使用固態(tài)硬盤來運行高度活動狀態(tài)的只讀數(shù)據(jù)集

6.使用數(shù)據(jù)中心里的直流電

7.將熱量導入地下

8.通過管道將熱量排放到海中

基本的節(jié)能方法之一：調(diào)高數(shù)據(jù)中心的溫度

節(jié)能最簡單的方法就是：調(diào)高數(shù)據(jù)中心溫度調(diào)節(jié)裝置的溫度。通常數(shù)據(jù)中心的溫度會設定為68華氏度或者更低，這種溫度從邏輯上能延長設備的壽命并讓用戶在制冷設備發(fā)生故障時有更多的時間做出反饋。

經(jīng)驗顯示服務器硬件發(fā)生故障時，特別是硬盤故障時，確實會增加系統(tǒng)操作的溫度。但是在最近今年里，IT經(jīng)濟穿越了一個重要的臨界點：服務器運行成本目前一般都超過了采購成本。這可能會讓保留硬件還不如削減運營成本更來得實際。

在去年召開的GreenNet大會上，谷歌公司能源負責人BillWeihl介紹了谷歌提高數(shù)據(jù)中心溫度的經(jīng)驗，Weihl稱80華氏度作為一個新設定值是可以安全使用的，但數(shù)據(jù)中心需要滿足一個簡單的先決條件：盡可能將冷空氣流和熱空氣流分開，如果需要的話，使用窗簾或者固體屏障。

雖然80 華氏度是一種安全的溫度升級，微軟公司的經(jīng)驗顯示你可以將溫度調(diào)的更高。微軟都柏林和愛爾蘭的數(shù)據(jù)中心以“制冷不足”的模式運營，使用免費的外部空氣制冷，服務器入口的溫度約為95華氏度。但是請注意當你提高溫度時，由于本身提高能耗所需的服務器風扇轉(zhuǎn)速變得更高，服務器租用所以會出現(xiàn)回報衰減。

基本的節(jié)能方法之二：關(guān)閉沒有使用的服務器

虛擬化技術(shù)顯示出整合未經(jīng)使用的處理器，硬盤和內(nèi)存后所獲得節(jié)能優(yōu)勢。因此為什么不關(guān)閉整個服務器呢?這會提高與他們所消耗的能源成本相匹配的“企業(yè)靈活度”嗎?如果你能發(fā)現(xiàn)服務器被關(guān)閉的實例，你就能實現(xiàn)這些服務器能耗的最小化，為零。但是你必須首先將反對者的意見考慮在內(nèi)。

首先，大家通常認為由于壓力都堆積在主板適配器之類的非域交換組件上，所以能量循環(huán)降低了服務器的壽命期望值。進而得出這樣一個結(jié)論：在現(xiàn)實應用中，服務器是從日常通過頻繁發(fā)生的能量循環(huán)(比如汽車和醫(yī)療設備)的那些設備中使用的同樣組件來構(gòu)建的。沒有證據(jù)現(xiàn)實任何降低的MTBF(即平均故障間隔時間)作為能量循環(huán)服務器所能承受的一個結(jié)果。

第二個異議是服務器花費了太長的時間來啟動。不過你通常可以通過關(guān)閉不必要的導入時間診斷工具來加快服務器啟動的速度，從已經(jīng)在運行的快照映像中直接導入和采用某些硬件中提供的熱啟動功能。

第三個異議是：如果我們必須重新啟動一臺服務器來適應強化負載，那么不管導入的速度有多快都是用戶所不能等待的。不過大部分應用軟件體系架構(gòu)對于新用戶來說都是陌生的，因為簡化流程需求要更加緩慢，因此用戶不知道他們正在等待服務器啟動。應用軟件確實達到了使用人數(shù)的局限，如果用戶知道“我們啟動更多的服務器來加快需求的響應”他們也許會愿意這么做。

基本的節(jié)能方法之三：使用免費的外部空氣制冷

更高的數(shù)據(jù)中心溫度能幫助用戶更好的利用二級節(jié)能技術(shù)，這就是所謂的利用較低的外部空氣溫度作為冷空氣源制冷的免費空氣制冷方法，這種方式摒棄了昂貴的制冷器，微軟在愛爾蘭的數(shù)據(jù)中心采用的就是這種方式。如果你打算將溫度維持在80華氏度，外部的空氣溫度為70華氏度，那么你可以將外部空氣引入數(shù)據(jù)中心來保證內(nèi)部空氣的冷卻。

實現(xiàn)這種效果所需的努力比節(jié)能方法一種提高數(shù)據(jù)中心溫度這種權(quán)益之計要更加耗時耗力：你必須變更輸送通道來引入外部空氣，部署基本的安全措施--比如空氣過濾器，濕氣清除裝置，防火檔板和溫度傳感器，以此來確保外部空氣不會破壞敏感的電子元件。

在有限的使用案例中，英特爾公司意識到使用免費的空氣制冷降低了74%的能耗。服務器上安裝兩個制冷裝置，一個采用傳統(tǒng)的冷凝器來制冷，另一個使用冷凝器和安裝大型粒子過濾器的外部空氣結(jié)合的方式制冷，運行了10個月的時間。免費空氣制冷系統(tǒng)能夠在91%的時間范圍內(nèi)使用空氣制冷。英特爾公司還在免費空氣制冷的服務器內(nèi)發(fā)現(xiàn)很厚的一層灰塵，需要加強對細粒雜質(zhì)的過濾。你可能必須經(jīng)常更換過濾器，因此清潔的，可重復使用的過濾器成本要考慮在內(nèi)。

盡管積累了大量灰塵和讓濕度發(fā)生了很大改變，但是英特爾公司發(fā)現(xiàn)免費空氣制冷的服務器故障率并沒有增多。如果推斷數(shù)據(jù)中心耗能為10兆瓦，那么每年可節(jié)約的制冷成本將近300萬美元，能減少7600加侖的用水，水資源在某些區(qū)域本身就是一種昂貴的商品。

基本的節(jié)能方法之之四：使用數(shù)據(jù)中心熱量來溫暖辦公區(qū)域

可能你會對使用數(shù)據(jù)中心節(jié)約的熱量來溫暖辦公區(qū)域存在疑問，這就像說你使用相對較冷的辦公室空氣來為數(shù)據(jù)中心制冷是一樣的。在氣候寒冷的區(qū)域，你可以收集所有可以保證人們溫暖的熱量并使用純粹的外部空氣來管理任何額外的制冷需求。

與免費的空氣制冷不同，你不再需要現(xiàn)有的供暖系統(tǒng)；從定義上來看，當你暖和起來你就無需再進行供暖。不必再擔心來自服務器和煙塵散發(fā)的化學污染。有害物質(zhì)的當代限制公約要求服務器和數(shù)據(jù)中心不包含對環(huán)境有害的污染物，比如鎘，鉛，水銀和多溴混合物等。

就免費空氣制冷而言，你必須需要了解的就是暖通空調(diào)技術(shù)：風扇，輸送管道和溫度調(diào)節(jié)裝置。你可能會發(fā)現(xiàn)你的數(shù)據(jù)中心會耗費更多的千卡來替換傳統(tǒng)的供暖系統(tǒng)。IBM公司在Uitikon和瑞士的數(shù)據(jù)中心能夠免費為市政游泳池供暖，節(jié)約的能源相當于為80個家庭供暖。TelecityGroup Paris甚至使用服務器浪費的熱量來為恒溫的溫室供暖，并為氣候變化研究提供參考資料。

重新配置你的熔爐系統(tǒng)可以不止是個短期計劃，但是成本可能足夠低廉，這樣你在一年內(nèi)或者更短的時間內(nèi)就能有所回報。

基本的節(jié)能方法之五：使用固態(tài)硬盤來存儲高度活動狀態(tài)的只讀數(shù)據(jù)集

由于固態(tài)硬盤加快了數(shù)據(jù)讀取時間，降低了能耗并且熱排放非常低，因此已經(jīng)廣泛應用于超便攜式筆記本電腦，平板電腦和上網(wǎng)本。他們也被應用于服務器領(lǐng)域，但是截至到目前，固態(tài)硬盤的成本和可靠性還是影響用戶進一步接受它的兩個障礙。幸運的是，固態(tài)硬盤的價格在過去兩年間有了大幅度的下降，使得固態(tài)硬盤成為數(shù)據(jù)中心快速節(jié)能的一大選擇--因為用戶可以將固態(tài)硬盤應用于適合的應用軟件，只要應用得當，固態(tài)硬盤能大大縮減數(shù)據(jù)中心供電和制冷磁盤陣列的價格，能耗降低了大概50%，熱散失也接近為零。

固態(tài)硬盤的一個問題就是讀取操作的數(shù)量有限，目前適用于服務器存儲的單級別設備數(shù)據(jù)寫入數(shù)量約為500萬。低成本的消費類多級別單元設備的存儲容量要稍高一些，但是也只有單級別單元設備可承受能力的十分之一。

固態(tài)硬盤的好消息是你可以購買插入式可兼容驅(qū)動來替換現(xiàn)有的大能耗高散熱的設備。為了快速的降低能耗，用固態(tài)硬盤替換大規(guī)模的初始化只讀數(shù)據(jù)集，比如流視頻檔案等。你不會遭遇固態(tài)硬盤過熱的問題，除了能降低能耗和制冷成本外，用戶還將從中獲取立竿見影的性能提升。

我們主張硬盤專門應用于服務器而不是桌面系統(tǒng)。這類硬盤通常有著多通道體系架構(gòu)來提高輸出/輸出能力。最常見的是幾倍每秒3GB傳輸速率的SATA 2.0。諸如更高端的SAS設備（比如日立/英特爾Ultrastar固態(tài)硬盤產(chǎn)品線）能實現(xiàn)每秒6GB的傳輸速率，存儲容量高可以達到400GB。雖然固態(tài)硬盤設備存在著一些設計上的缺陷，但是這些硬盤主要應用于用BIOS密碼和加密的桌面系統(tǒng)和筆記本驅(qū)動，不會涉及到服務器的存儲設備。

好從開始階段就花些精力來規(guī)劃固態(tài)硬盤上循環(huán)監(jiān)控的使用。英特爾公司和其他固態(tài)硬盤制造商可以提供分析工具來跟蹤讀取和寫入循環(huán)，以及讀取故障事故。固態(tài)硬盤能自動重新規(guī)劃整個設備的讀取，這個過程被稱為負載平衡，還可以從錯誤中進行偵測和恢復。當系統(tǒng)發(fā)生真實的重大讀取故障時，就是對硬盤更新?lián)Q代的時候了。

基本的節(jié)能方法之六：在數(shù)據(jù)中心里使用直流電

確實直流電是個過去時。這種看似浮躁的能量源隨著電力技術(shù)的興起與衰落而定期周而復始。誘因也很簡單：服務器內(nèi)部使用的是直流電，因此直接給他們供電的能源應該可以通過消除服務器內(nèi)部電源完成的交流電到直流電的轉(zhuǎn)換實現(xiàn)節(jié)能。

直流電在本世紀初廣受歡迎，因為這個時期的服務器電源只能保證數(shù)據(jù)中心的效率實現(xiàn)75%。但是發(fā)展到現(xiàn)在，電源的效率已經(jīng)得到了改進，數(shù)據(jù)中心電源已經(jīng)升級到了更加高效的208伏特的交流電。到2007年，直流電逐漸淡出了人們的視野。InfoWorld甚至將其列入2008年發(fā)布的“揭穿十大節(jié)能騙局”一文。之后到了2009年，直流電受益于高電壓數(shù)據(jù)中心產(chǎn)品的推出，又重新強勢回歸。

在最早期的數(shù)據(jù)中心里，16000伏交流電的電源首次轉(zhuǎn)變?yōu)?10伏的交流電，之后又發(fā)展到220伏交流電，最后演變?yōu)楫斚路掌魉褂玫?10伏交流電。由于不到100%的效率，每次轉(zhuǎn)變都會浪費能源，損失的能源又作為熱量散失了（這樣就必須通過制冷來散熱，這樣就會導致更多的能源支出）。轉(zhuǎn)換到208伏的交流電能消除一次轉(zhuǎn)換，服務器內(nèi)部的電源以95%的效率運行，就無法獲到節(jié)能效果。

但是2009年新引進的數(shù)據(jù)中心設備將13000伏交流電公用電源直接轉(zhuǎn)換為575伏直流電，可以直接被分配給機架，最后漸緩式轉(zhuǎn)換器將機架上的服務器能耗降低為48伏的交流電。每次轉(zhuǎn)換都將效率提升為上一代交流電轉(zhuǎn)換器技術(shù)的兩倍，并且散熱還越來越少。雖然廠商宣稱將減少的供電和制冷成本合并后能達到高50%的節(jié)能效果，多數(shù)專家表示25%是個更加可信的數(shù)字。

這種基本的方法需要對新技術(shù)進行資金投入，但是所涉及的技術(shù)并不復雜并且被證明是比較可靠的。潛在的隱含成本就是48伏直流電分配所需的更加沉重的電纜鋪設。正如朱爾定律所表明的，當電壓越來越高時，隨著安培數(shù)的增高，更低的電壓就需要更重的導體來實現(xiàn)同樣的供電效果。數(shù)據(jù)中心的另一個成本因素就是與交流電相比，更高的電壓會隨著距離下降（大約每100英尺下降20%）。這就是為什么48伏交流電轉(zhuǎn)換是在機架而不是在公用電源上完成。

當然，轉(zhuǎn)換為直流電要求你的服務器能夠適用于48伏直流電電源。對某些服務器來說，轉(zhuǎn)換為直流電是一種簡單的電源交換。但以機箱為基礎(chǔ)的服務器，比如刀片服務器轉(zhuǎn)換起來可能更加便宜，因為很多服務器共享一個單獨的電源。谷歌公司使用的是替換12伏電池的服務器電源這種低技術(shù)含量的權(quán)宜之計，他們宣稱效率是傳統(tǒng)的交流電不間斷電源基礎(chǔ)架構(gòu)的99%。

如果你正計劃對服務器進行更新?lián)Q代，你可能要考慮通過575伏直流電直接供電的更大規(guī)模系統(tǒng)，比如IBM的Power 750服務器，這臺服務器搭建的沃森超級計算機在“危險邊緣”智力答題節(jié)目中擊敗了人類的競爭對手。正如去年擴建數(shù)據(jù)中心時錫拉庫扎大學所做的那樣，選擇的就是配置575伏直流電的IBM Z和Power大型機。

基本的節(jié)能方法之七：將熱量導入地下

在氣候相對溫暖的區(qū)域，免費的空氣制冷方式可能全年都沒有用武之處。舉例來說，美國愛荷華州除了酷熱的夏季外，全年都是溫暖如春，氣溫保持在90華氏度到100華氏度之間，不適用于空氣制冷的節(jié)能方式。

但是地表溫度通常是比較穩(wěn)定的，一旦挖掘到幾英尺深的話，其溫度就會相對較低。地表以下的溫度受到下雨等外部天氣狀況或者超過傳統(tǒng)設備承載能力的供熱的影響較小。將管道引入到地下，服務器散熱所產(chǎn)生的熱水就能被轉(zhuǎn)移到地表以下，周圍的地面將通過傳導作用把熱量散發(fā)出去。

需要重申的是，這項技術(shù)并非飛速發(fā)展的科學，不過地溫制冷需要相當數(shù)量的導熱管道。成功的地溫通道安裝還需要事先進行認真的分析。因為數(shù)據(jù)中心會持續(xù)不斷的進行散熱，將熱量導入單獨的地表以下會導致本地地表飽和和制冷效果的遞減。對數(shù)據(jù)中心附近地表承受能力的分析將決定指定的區(qū)域能吸收多少熱量，無論從地下含水層中發(fā)生的熱轉(zhuǎn)移是否能提高熱散失能力，另外對環(huán)境的影響也要考慮進去。

提到愛荷華州，ACT大學的非盈利測試中心為他們的愛荷華數(shù)據(jù)中心配置了一個地溫散熱接收系統(tǒng)。另外一家位于美國中西部的公司-內(nèi)布拉斯加州雷斯汀市附近的Prairie Bunkers公司正在其數(shù)據(jù)中心里嘗試地溫制冷技術(shù)，將占地5000平方英尺的彈藥庫改造稱設備齊全的數(shù)據(jù)中心。

基本的節(jié)能方法之八：通過管道將熱量排放到海中

與地溫散熱方式不同，海洋是用于數(shù)據(jù)中心散熱的有效且無限的接收器。不過你也可以想象：任何足夠大的水體，比如美國和加拿大之間的北美五大湖區(qū)就可以作為散熱儲水池使用。

最終海水制冷的關(guān)鍵是數(shù)據(jù)中心島嶼，就是使用臨近地區(qū)的海域，利用海水到淡水的熱量交換器來為數(shù)據(jù)中心制冷。這種想法是如此之吸引人，以致谷歌公司在2007年取得了有關(guān)海水制冷的專利許可。不過谷歌的方式與本文所要討論的目標還相去甚遠。不過購買或者構(gòu)建一個島嶼是應該邁出的第一步。

但是如果你的數(shù)據(jù)中心跟海岸，大型湖泊或者內(nèi)陸水路之間的距離已經(jīng)比較合適，那么這種想法就是切實可行的。核工廠已經(jīng)使用海水和湖水制冷很多年了。正如去年秋天Computer Sweden（谷歌的英文譯法）所發(fā)布的那樣，谷歌在他們的芬蘭哈米那數(shù)據(jù)中心采用了這種制冷方式。使用冷卻的波羅地海水作為給最新百萬兆級數(shù)據(jù)中心制冷的唯一方式，以及用于緊急狀況下滅火的供水，充分顯示了他們對這種方法高度的信任。紙漿廠有個靠近波羅的海的海水入口，采用兩英尺寬的管道來減少項目的施工成本。

淡水湖一直被成功的應用于數(shù)據(jù)中心制冷。科內(nèi)爾大學的伊薩卡島校園就是使用來自附近卡尤加湖的湖水，不僅可以為其數(shù)據(jù)中心制冷，還能為整個校園制冷。這種被稱之為Lake Source Cooling（湖水制冷）的制冷設備構(gòu)建于2000年，每小時可以抽取35000加侖的湖水，將39華氏度的水分配給2.5英里外的校園。

咸水和淡水制冷系統(tǒng)都需要一種昂貴的組件：即將從湖中抽取的絕緣自然水轉(zhuǎn)換為可以直接用于數(shù)據(jù)中心制冷的熱交換器。這種絕緣對于保護環(huán)境和敏感的服務器零件是非常必要的，否則會導致系統(tǒng)漏電。不過除了昂貴的組件外，海水（湖水）制冷除了還需要購買水管外就沒有更加復雜的需求了。

你想節(jié)約多少錢？

這些技術(shù)的價值在于沒有一項是互相排斥的：你可以將這些節(jié)能措施搭配和混合使用來滿足短期預算和長期目標。你可以從提高數(shù)據(jù)中心溫度的簡單方法開始嘗試，其他技術(shù)的價值評估要根據(jù)你第一步所取得的節(jié)能效果而定。