每一項數字服務的支柱是一個龐大的服務器和計算資源網絡，它們提供業務運營所需的性能和可用性，并有望不斷改善客戶和最終用戶的體驗。這些資源負責……

• 執行搜索查詢
• 傳輸數據
• 提供計算服務

......在任何特定時刻為全球數百萬用戶服務。

現在把所有這些服務器考慮一下它們產生的功率和熱量。任何在筆記本電腦、臺式機或游戲平臺上玩游戲的人都知道設備的發熱程度。在商業世界的鼎盛時期，服務器機房里堆滿了過道和計算機過道，這個問題很嚴重。

保持服務器涼爽很重要，尤其是對企業規模的企業而言——但它也對地球產生了重大的負面影響。因此，在本文中，讓我們來看看數據中心冷卻以及公司如何利用簡單的實踐和現代技術使數據中心冷卻成為一種更可持續的實踐。

什么是數據中心冷卻？

數據中心冷卻正如其名：控制數據中心內部的溫度以減少熱量。未能管理數據中心內的熱量和氣流可能會對企業造成災難性影響。不僅能源效率嚴重下降——大量資源用于降低溫度——而且服務器過熱的風險也在迅速上升。

現代數據中心的冷卻系統調節多個參數來引導熱量和冷卻的流動，以實現最大效率。這些參數包括但不限于：

• 溫度
• 冷卻性能
• 能源消耗
• 冷卻液流動特性

所有數據中心冷卻系統組件都是相互連接的，并影響冷卻系統的整體效率。無論您如何設置數據中心或服務器機房，冷卻都是必要的，以使數據中心能夠正常工作并可用于運行您的業務。

數據中心冷卻是否必要？

是的——但可能比我們長期以來認為的要小。一般的經驗法則是確保整個房間的環境溫度穩定在 18 攝氏度。但這太低了，正如Sentry Software解釋的那樣：

事實證明，計算機系統可以在明顯更高的環境溫度下正常運行……這是降低數據中心能耗并提高其 PUE [電源利用效率] 的最快、最便宜的方法

經常被引用的例子是谷歌，它成功地將數據中心的溫度提高到 26.7°C（80°華氏度）。稍后我們將詳細討論著名的 Google 案例研究。數據中心經理應該了解未能在服務器機房中實施有效的冷卻技術如何迅速導致過熱。冷卻配置不當可能會為您的中心提供錯誤類型的服務器冷卻（例如，自下而上的瓷磚冷卻技術與后置配置的現代服務器一起使用）。這又會導致嚴重的過熱，這是任何企業都不應愿意接受的風險。

數據中心冷卻的好處

數據中心冷卻的商業利益非常明顯。

確保服務器正常運行時間

適當的數據中心冷卻技術可以讓服務器保持在線更長時間。在需要超過 99.99% 正常運行時間的專業環境中，過熱可能是災難性的，因此服務器級別的任何故障都會對您的業務和客戶產生連鎖反應。

數據中心效率更高

數據不會在較冷的服務器機房中傳輸得更快，但它的傳輸速度比在崩潰的服務器上傳輸要快得多！由于數據中心可以快速形成熱點（無論數據中心經理打算設置冷通道還是打開熱通道），因此創建新的冷卻解決方案需要高效且易于即時完成。這意味著只使用易于適應的液體冷卻技術或可以輕松改變冷空氣使用方式的空氣冷卻系統。總體而言，這可以在擴展數據中心時提高效率。

更長的技術壽命

在達到預期壽命結束 (EOL) 之前不斷過熱的計算機會出現故障。出于這個原因，數據中心冷卻系統的費用很快就開始收回成本。引入數據中心冷卻技術可以讓硬件的使用壽命更長，并讓企業在更換基礎設施上花費更少。公司應該轉向更環保的 IT 解決方案，而不是積極制造工業廢物。

數據中心冷卻的缺點

盡管數據中心冷卻對業務成功至關重要，但它對底線和地球都有重大影響。

成本可能令人望而卻步

數據中心冷卻成本高昂：僅運行服務器和數據中心就需要大量能源。您將花費額外的精力來減少這些系統產生的熱量。對于小型操作，最先進的冷卻系統根本不可能。專為數據中心溫度控制而設計的昂貴的 HVAC 系統和復雜的水冷系統的成本可能遠遠超過 SMB 的承受能力。但這并不意味著 SMB 數據中心必須失敗。可以使用盲板等簡單的解決方案來促進冷空氣在整個服務器機房內輕松流動。同樣，有組織的電纜（即不是 IT 技術人員的電纜噩夢）也可以提供更好的氣流。

對地球的嚴重影響

數據中心使用的所有電力中有多達 50% 用于冷卻技術。大型企業都在朝著減少碳足跡的方向努力，這意味著冷卻技術要么必須改變，要么需要改變。

根據全球電子可持續發展倡議 (GESI) 在其Smarter 2030 報告中，當今的數字世界包括：

• 340億臺設備
• 超過 40 億用戶

憑借與這數十億人相關的網絡基礎設施和數據中心，我們的數字世界占全球溫室氣體 (GHG) 排放量的 2.3%。數據中心本身占全球電力消耗的 1% 和二氧化碳排放量的 0.5%。科學認識到，顯著減少溫室氣體排放是減緩和扭轉氣候變化影響的一項任務。

作為一個全球性的集體，科技公司必須共同努力減少能源消耗。這就是為什么我們看到越來越多的同類公司宣布他們減少溫室氣體排放的計劃——其中許多公司正在以一種新的方式轉向數據中心冷卻。

如何冷卻數據中心

盡管建立一個完整的數據中心冷卻系統似乎是一項艱巨的任務，但這是一個必要的步驟。所有服務器機房都必須配備技術要求的足夠數量的冷卻系統。

在我們生活的高性能世界中，未能安裝必要的水循環可能會導致嚴重問題；整個數據中心缺乏持續冷卻的空氣會導致故障——所以從一開始就安裝好所有東西！

許多專業組織與數據中心合作，以正確識別必要的冷卻解決方案、安裝技術并管理數據中心的設備從安裝到 EOL。對于沒有在數據中心配置冷卻系統經驗的 IT 團隊來說，在當地尋找一個是最佳決策。

冷卻的工作原理：散熱

為了保持計算基礎設施的最佳性能，數據中心必須保持最佳的機房和服務器硬件溫度。冷卻系統主要從數據中心設備及其周圍環境中吸收熱量。冷空氣或液體代替熱量以降低硬件溫度。

數據中心冷卻技術

數據中心冷卻是一種平衡行為，需要負責它的 IT 技術人員考慮許多因素。其中，控制機房空氣的一些最常見的方法是：

• 液體冷卻使用水來冷卻服務器。使用計算機房空氣處理器 (CRAH) 是一種將液體冷卻和空氣冷卻相結合的流行方式，但微軟的“沸水冷卻”等新興技術被用于冷卻數據中心服務器和推動蒸發冷卻技術。
• 空氣冷卻使用各種計算機房空調 (CRAC) 技術為熱空氣離開 IT 空間創造東通道。
• 高架地板平臺在高架平臺下方創建了一個冷卻空間，CRAH 或 CRAC 可以通過冷凍水冷卻器和其他技術在服務器下方創建冷通道來傳遞熱量。
• 溫度和濕度控制，例如控制冷卻基礎設施的 HVAC，以及其他技術提供空調功能。
• 通過冷熱通道遏制的控制允許熱通道通過服務器機房進入冷通道。數據中心內的冷熱通道支持適當的氣流、活動地板的使用以及液體冷卻或 HVAC 冷卻解決方案等其他冷卻技術。

盡管對商業來說是必要的，但這些技術需要大量的能源消耗。

使用人工智能和神經網絡

在過去十年中，冷卻系統技術的顯著改進使組織能夠提高效率，但最近改進的步伐有所放緩。然而，您現在可以實施人工智能(AI) 來有效管理其數據中心基礎設施的冷卻操作，而不是定期重新投資于新的冷卻技術以追求收益遞減。

傳統的工程方法難以跟上快速的業務需求。十年前在溫度控制和能源消耗方面對你有用的東西在今天可能還不夠——人工智能可以幫助準確地模擬這些復雜的相互依賴關系。

人工智能如何改善冷卻

谷歌為應對這一挑戰而實施的人工智能涉及使用神經網絡，這是一種展示認知行為以識別復雜輸入和輸出參數之間模式的方法。例如，環境空氣溫度的微小變化可能需要服務器通道之間冷氣流的顯著變化，但該過程可能無法滿足某些組件之間的安全和效率限制。這種關系可能在很大程度上是未知的、不可預測的，并且對于任何手動或人工監督的控制系統來說都是非線性的，以便有效地識別和抵消。

今天的組織可以為數據中心數據中心配備物聯網傳感器，提供有關各種組件、服務器工作負載、功耗和環境條件的實時信息。神經網絡從這些傳感器獲取瞬時、平均、總計或元變量值，以與神經網絡一起處理。Google 在 2010 年代率先采用了這種方法，如今，越來越多的組織正在采用 AI 來支持必要的 IT 運營。