在IBM工作了35年的Roger R.Schmidt博士擁有超過三十年IBM大型計(jì)算機(jī)散熱設(shè)計(jì)及工程管理經(jīng)驗(yàn)，如今，他不僅是IBM研究院院士、IBM技術(shù)研究院成員，還是美國(guó)國(guó)家工程院成員，以及美國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì)(ASME)資深會(huì)員。近日，Roger現(xiàn)身“2012 IBM智慧云數(shù)據(jù)中心[注]高峰論壇”，向中國(guó)的IT人士介紹IBM在提高數(shù)據(jù)中心能效方面最新的研究成果。會(huì)后，記者也有幸采訪了這位數(shù)據(jù)中心能效領(lǐng)域的技術(shù)“大拿”。

Uptime Institute定義了四個(gè)衡量數(shù)據(jù)中心是否“綠色”的指標(biāo)，分別是IT系統(tǒng)設(shè)計(jì)和建筑、IT硬件資產(chǎn)利用率、IT硬件效率、機(jī)房物理基礎(chǔ)設(shè)施的一般管理費(fèi)用。這四個(gè)指標(biāo)即可看出，多管齊下、全方位考慮才是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心綠色節(jié)能的最佳途徑。而Roger亦表示，無論是IBM自己研究數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)，還是為數(shù)據(jù)中心用戶提供各種IT服務(wù)，全局視野一直是IBM所特別強(qiáng)調(diào)的。此次高峰論壇上，Roger展示了IBM為數(shù)據(jù)中心用戶所制定的IT基礎(chǔ)設(shè)施能效戰(zhàn)略(圖1)。該圖清晰地顯示IBM倡導(dǎo)，并能夠幫助用戶從數(shù)據(jù)中心整合、虛擬化、應(yīng)用整合、更先進(jìn)的冷卻技術(shù)等多個(gè)角度入手去提高數(shù)據(jù)中心能效。

不過，Roger主要研究冷卻系統(tǒng)，如風(fēng)扇，或液壓冷卻中所使用的水泵、壓縮機(jī)等。但就冷卻而言，Roger表示，IBM也是強(qiáng)調(diào)全局冷卻設(shè)計(jì)、多變量設(shè)計(jì)及多學(xué)科設(shè)計(jì)。他說：“要想降低服務(wù)器的能耗，需要了解服務(wù)器里處理器、內(nèi)存、風(fēng)扇等每個(gè)元件的運(yùn)行情況，綜合考慮，才能設(shè)計(jì)出具有最佳性能功耗比的服務(wù)器。”

要想建立一個(gè)高能效數(shù)據(jù)中心，就必須要掌握數(shù)據(jù)中心的實(shí)際表現(xiàn)，做到精細(xì)化運(yùn)營(yíng)。這意味著，數(shù)據(jù)中心運(yùn)維人員要能夠?qū)?shù)據(jù)中心各系統(tǒng)的用電量進(jìn)行精確計(jì)量，對(duì)濕度和溫度等微環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)、自動(dòng)分析;能夠通過“設(shè)備聯(lián)動(dòng)控制”自動(dòng)處理異常情況，設(shè)置各種節(jié)能運(yùn)行模式;能夠?qū)崟r(shí)了解能耗情況，按類監(jiān)測(cè);能夠了解數(shù)據(jù)中心設(shè)備運(yùn)行情況，等等。

無疑，精細(xì)化運(yùn)營(yíng)需要借助各種工具。IBM也為此提供了iPDU(智能電源分配單元)、MMT(Mobile Measurement Technology)、AEM(能源管理器)等多種軟硬件工具，幫助數(shù)據(jù)中心運(yùn)維人員對(duì)數(shù)據(jù)中心能耗進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與改進(jìn)。

Roger尤其介紹了MMT。MMT是IBM自主開發(fā)的用于數(shù)據(jù)中心環(huán)境監(jiān)測(cè)的技術(shù)，如今已經(jīng)發(fā)展到第二代。MMT通過部署大量傳感器對(duì)溫度、濕度、壓力、流量等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并可以提供空調(diào)、能效、資產(chǎn)管理、配電、電池、消防監(jiān)控，提供漏水探測(cè)等，它的核心是將測(cè)量、建模分析和管理這三個(gè)傳統(tǒng)意義上相對(duì)獨(dú)立的部分，有機(jī)地結(jié)合成為一個(gè)整體，形成一個(gè)良性的控制循環(huán)回路。

當(dāng)記者詢問一個(gè)數(shù)據(jù)中心需要多少傳感器才合適，Roger坦率地回答說：“如果只是用于監(jiān)測(cè)溫度和濕度，那么傳感器的部署位置和數(shù)量，我們都有明確的經(jīng)驗(yàn)值，唯獨(dú)如何部署用于監(jiān)測(cè)設(shè)備腐蝕情況的傳感器，還有待繼續(xù)研究。”不過，Roger坦承，對(duì)腐蝕情況的監(jiān)測(cè)與防護(hù)正變得越來越重要，因?yàn)闅W盟電氣電子設(shè)備廢棄物指令(WEEE)和危險(xiǎn)物限制指令(RoHS)已經(jīng)禁止在電子產(chǎn)品焊料中使用鉛，而采用銀焊料替代，但銀易與硫化物(例如煙霧)和氯化物(例如海水)起反應(yīng)，從而造成IT設(shè)備的故障率增加。所以，IBM也正加強(qiáng)這方面的研究。

此外，Roger表示，根據(jù)美國(guó)采暖、制冷與空調(diào)工程師協(xié)會(huì)(ASHRAE)為空氣冷卻IT設(shè)備制定的焓濕圖，冷通道的入口溫度已經(jīng)拉寬到5攝氏度~45攝氏度，實(shí)際上，提高數(shù)據(jù)中心溫度以降低能耗確實(shí)是當(dāng)前的一個(gè)趨勢(shì)，一些服務(wù)器廠商已經(jīng)開始推出更耐高溫的服務(wù)器。而Roger的目標(biāo)，不僅是幫助IBM研發(fā)適應(yīng)新標(biāo)準(zhǔn)的IT設(shè)備，還希望能更進(jìn)一步放寬設(shè)備對(duì)數(shù)據(jù)中心溫濕度的要求。

令數(shù)據(jù)中心變得更加綠色節(jié)能的技術(shù)很多，如水冷、自然空氣冷卻、氣流遏制、直流供電、利用太陽(yáng)能、風(fēng)能等各種可再生能源等等，不過，在這些方案中，技術(shù)相對(duì)成熟、效率明顯，且容易部署和使用的當(dāng)屬水冷技術(shù)。

一升水吸收的熱量約比同體積的空氣高4000倍，因此水冷的效率高是公認(rèn)的事實(shí)。“對(duì)于設(shè)備制造商而言，水冷帶來的問題主要是復(fù)雜性問題，但是IBM研究和使用水冷技術(shù)已經(jīng)近幾十年，一些早期的主機(jī)都是使用水冷系統(tǒng)，這方面的技術(shù)已經(jīng)比較成熟，用戶不用為此緊張。” Roger說。

作為水冷技術(shù)的倡導(dǎo)者，IBM在水冷技術(shù)上的研發(fā)一直處于比較領(lǐng)先的地位。例如，IBM已開發(fā)出在芯片背部直接水冷的解決方案。我們知道，芯片是熱能密度最高的組件，目前芯片一般采用大面積銅板由背面散熱，而IBM能做到讓水流穿過芯片背部的細(xì)微通道，從而帶走熱量。IBM為瑞士蘇黎世聯(lián)邦技術(shù)學(xué)院部署的Aquasar計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，就是采用了芯片級(jí)水冷技術(shù)，并且，在這個(gè)案例中，數(shù)據(jù)中心產(chǎn)生的廢熱直接為附近的辦公樓進(jìn)行供暖，從而使該辦公樓供暖系統(tǒng)的碳排放量減少85%。

又例如，IBM今年推出了業(yè)界首個(gè)采用溫水冷卻的服務(wù)器iDataPlex dx360 M4。Roger表示，在iDataPlex dx360 M4中，溫水冷卻節(jié)點(diǎn)的熱回收率為90%，其中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的入水口溫度為18攝氏度~45攝氏度，每分鐘入水0.5升，而且由于沒有風(fēng)扇，每個(gè)節(jié)點(diǎn)比氣冷節(jié)點(diǎn)約節(jié)省5%~7%的電量。據(jù)悉，德國(guó)的萊布尼茨超級(jí)計(jì)算中心已經(jīng)采用iDataPlex dx360 M4來提供超算服務(wù)。

對(duì)于一般的數(shù)據(jù)中心用戶，Roger表示可以采用IBM的冷水背門散熱系統(tǒng)RDHx，即水冷背板。據(jù)介紹，該水冷背板最高可帶走33KW熱量，無須插電，無任何主動(dòng)元件或風(fēng)扇，無任何電性接口，每機(jī)柜安裝僅需55分鐘，與傳統(tǒng)的精密空調(diào)相比，可節(jié)省60%的用電量。當(dāng)然，用戶完全可以在數(shù)據(jù)中心里采用水冷背板與傳統(tǒng)精密空調(diào)相結(jié)合的方式。

除了水冷，Roger比較推薦的還有氣流遏制。氣流遏制目的是分離數(shù)據(jù)中心中的冷熱氣流，以消除混合氣流導(dǎo)致的能源浪費(fèi)。“具體而言，氣流遏制有不少好處，例如，增加盤管容量，提高與維護(hù)相關(guān)的回水溫度;有機(jī)會(huì)在制冷過程中提供溫度;消除導(dǎo)致相關(guān)區(qū)域風(fēng)扇電力立即降低的熱點(diǎn)，等等?？傊嚓P(guān)數(shù)據(jù)表明，數(shù)據(jù)中心氣流遏制能減少能耗多達(dá)30%。”他說。

此外，Roger還透露，他們還在進(jìn)行各種各樣頗有意思的綠色數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目。例如，在與美國(guó)紐約州立大學(xué)合作的數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目中研究如何使用天然氣發(fā)電、水冷制冷和余熱利用。在印度開展直流供電、太陽(yáng)能供電技術(shù)的研究，等等。這些實(shí)驗(yàn)性質(zhì)的研究項(xiàng)目都將推動(dòng)綠色數(shù)據(jù)中心技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。