新加坡暂停新建数据中心的三年禁令最近已经结束，现在这个城市国家有机会引领人们重新认识绿色数据中心。
数据中心素有 "耗能大户 "的恶名，但这并不能说明问题的全部。2009 年，1 petaflop 的计算需要 24 兆瓦和 2000 平方米的空间。而在 2020 年，只需 200 千瓦和 8 个机架就能实现等效计算。在过去 15 年中，服务器效率提高了 17 倍。与此同时，在新加坡，支持 IT 的基础设施已从平均 PUE 2.1 提高到目前的 PUE 1.25。事实上，在新加坡，超大规模或单用户数据中心的 PUE 为 1.13 至 1.17。
数据中心是全球经济的重要组成部分，也是我们生活的高度数字化世界的支柱。互联网和存储我们所有数据、电子邮件、照片和视频的云都依赖于数据中心的存在，需要大量能源来支持所有数据流量。然而，数据流量的快速增长并不一定会导致能源利用率的增加，这要归功于在行业内引入更高的能源效率和可持续发展数据中心的努力。
事实上，在服务器、电源、冷却和网络方面引入的效率已成功抵消了更高的处理速度、存储和流量。2010 年至 2018 年间，数据中心容量增长了 600%，互联网流量增长了几个数量级，存储容量增长了 25 倍。但同期数据中心的能源使用量仅增长了 6%，这说明确保更多数据中心走上可持续发展道路的价值所在。
什么是绿色数据中心？
可持续数据中心或绿色数据中心是一种使用节能技术的设施，可最大限度地减少对环境的影响，同时又能满负荷工作，容纳 IT 基础设施和服务器。它们的设计在配件、设备、位置和基础设施方面都尽可能高效。
虽然前期成本似乎很高，但长期投资回报率却很高。绿色设施可以节省资金，为员工提供更加健康舒适的工作环境，使企业脱颖而出，并增进与当地社区的关系。
绿色数据中心常用的一些策略：
- 最小化建筑占地面积
- 低排放建筑材料
- 可持续景观设计
- 电子废物回收
- 备用发电机
- 替代能源
- 蒸发冷却
- 电动汽车
- 更多信息
推动可持续数据中心的发展
随着全球产生和消耗的数据量逐年快速增长，数据中心提供商需要不断努力，尽量减少我们的碳足迹。
对数据中心环境影响的担忧促使有关部门更加重视绿色数据中心的建设，并优先考虑高能效数据中心。新加坡最近取消了暂停建设数据中心的禁令，并出台了严格的数据中心能效标准。同样，超大规模企业也在不断寻求最大限度地减少碳足迹，谷歌制定了到 2030 年使用清洁能源为其数据中心提供全部电力的目标。微软也希望到 2030 年成为一家负碳、正水、零废物的公司。
在能源和水的使用以及 IT 负载方面，该行业正在努力突破极限。
但是，根据地区和资源获取情况的不同，建设绿色数据中心所面临的挑战也不尽相同。以亚洲为例，在气候温和的韩国和日本，保持数据中心冷却要比在热带的新加坡容易得多。新加坡数据中心消耗的总能源中约有 37% 用于冷却 IT 设备。因此，冷却架构/拓扑结构在决定如何显著提高能效方面发挥着重要作用。 水或空气排热在新加坡是可行的，但在包括印度尼西亚和印度在内的许多亚洲国家就不那么理想了，因为在这些国家，水资源紧张将是一个中长期问题。
在分析数据中心如何在可持续发展的道路上进行创新时，新加坡是一个很好的起点。我一直支持用水而不是空气，但现在可能是研究替代方法的时候了。这可能意味着使用空气节能器或直接空气冷却数据中心。
2018 年，我做了一个关于热带气候下低 PUE 的冷却架构的演讲（当时新加坡的空气质量参见下图）。新加坡的空气质量可以使用直接空气冷却。现在是否可以重新审视这种架构？
在考虑空气冷却时有几个因素需要考虑，如控制温度、湿度、灰尘以及气体污染物（如含硫气体）的能力，以减少微型表面贴装元件的铜蠕变或银金属化腐蚀。如果您参考下面的图表，新加坡的空气质量在可接受的标准范围内。例如（ANSI G1 气态污染物）。
数据来源 新加坡国家环境局（NEA）/ 新加坡统计局
尽管新加坡的气候充满挑战，但它是一个很好的例子，在这里可以突破界限，确保绿色数据中心更有效地利用能源。新加坡当局规定，新建数据中心的 PUE 必须达到或低于 1.3。
IT 和软件 绿色数据中心可持续发展路线图
虽然提高效率的工作主要围绕设施系统以及提高数据中心的供电和制冷效率，但提高 IT 设备和软件的效率还有很大的空间。
IT 系统和设施系统之间存在着复杂的相互作用，决定着数据中心的能效表现，而在两者之间采取各自为政的做法往往会导致过度供应。
就 IT 组件而言，服务器在决定数据中心能效方面发挥着关键作用。目前，影响服务器能效的最主要问题是处理器零利用率时的耗电量。虽然有一些技术可以调用处理器的睡眠状态来节约能源，但在高需求时从睡眠模式唤醒所涉及的延迟是一个需要克服的挑战。
此外，随着我们不断创新，设施、IT 组件和软件的能效和性能也将稳步提高。
正如我们所看到的那样，由于这些设施最初的设计方式，试图提高传统数据中心的能源效率可能具有挑战性。因此，最大的挑战在于如何使当前的设计面向未来，以便灵活地集成新技术，从而不断提高数据中心的效率，并最终创建成功的绿色数据中心。
为了我们的社会和地球，我们所有人都必须迎接这一挑战。