作者：Jeremy Cook
数据中心消耗大量电力。为获得我们习以为常的现代信息便利，这种耗电量是一种合理的权衡。然而，由于国际不稳定和通货膨胀导致能源价格大幅上涨，这意味着服务器运营商正在密切关注其系统的耗电量。
除了降低财务成本之外，减少能源使用还对声誉有好处，这些好处更难衡量，但仍然很重要。那么问题就变成了“数据中心如何提高效率？”
以下思路可能有助于您提高服务器的效率。
数据中心处理器（x86 与 ARM）
ARM 处理器过去用于服务器中并不常见。但 ARM 架构因其能效和物理集成设计（在智能手机市场占主导地位）而备受青睐，在一般计算和服务器领域越来越流行。最突出的通用计算示例是 Apple 的 M1 至 M3 处理器，与目前更广泛使用的 x86 设备相比，该处理器具有许多优势。
虽然 x86ARM 仍然是当今服务器中使用的主要架构，但 ARM 允许紧密集成的硬件实施，从而带来出色的功耗性能比。目前实施 ARM 的公司包括：
- Ampere：半导体设计企业 Ampere 专注于基于 ARM 架构的高效、高性能云解决方案。他们的旗舰产品 AmpereOne 处理系列于 2023 年 5 月发布，具有多达 192 个计算内核，使其能够处理要求极高的应用程序。事实证明，与 x86 设计相比，Ampere 基于 ARM 架构的解决方案能够提升性能，同时降低功耗和机架空间需求。
- NVIDIA：NVIDIA 基于 ARM 架构的 GH200 Grace Hopper 计算平台于 2023 年 8 月发布，旨在实现“事半功倍”。它在两个 CPU 芯片上实现了 144 个 ARM 内核，并包括 900 GB/s 的芯片到芯片互连。该系统满足了数据中心日益增长的需求，同时将每瓦计算性能提高了约一倍。
虽然潜在的性能提升令人兴奋，但使用 ARM 架构仍有缺点，包括软件选项少于 x86 处理器。X86 多年来一直都是标准 — 许多服务器和通用计算应用程序都是为它编写的。虽然 x86 模式仍然是一个有吸引力的选择，但如果能效至关重要，则 ARM 架构值得重新考虑。该架构可能会从一个小众服务器选项发展成为更主流的产品。
电源效率
典型电源采用交流电源（例如 120VAC），并将其转换/降压至 12VDC、5VDC 和 3.3VDC 以供计算使用。这种逆变/转换本质上涉及能量损耗，但损耗水平取决于电源的质量。幸运的是，电力供应有所改善。其效率被评为“80 Plus”。在 2004 年该计划启动时，80 Plus 的称号指的是 80% 或更高的转换效率。随着供电的改善，这一称号扩展为不同的颜色，表示比 80% 更好的程度。
对于 115 伏的转换/逆变，多个 80 Plus 评级如下：
- 80 Plus 白牌（标准）：在其工作范围内至少有 80% 的效率。
- 80 Plus 金牌：20% 负载时效率至少为 87%，50% 负载时效率至少为 90%，100% 负载时效率至少为 87%。
- 80 Plus 钛金牌：10% 负载时效率至少为 90%，20% 负载时效率为 92%，50% 负载时效率为 94%，100% 负载时效率为 90%。
从成本/收益的角度来看，系统设计人员必须考虑哪种供电效率最适合他们的目的。例如，80 Plus 金牌电源在 50% 负载下以 90% 的效率运行，因此如果要在以最佳效率运行的较大金牌电源与 100% 负载下以 90% 效率运行的较小钛金牌电源之间进行选择，金牌电源可能更好。在这种情况下，金牌选项还将允许未来应用更多的电力，尽管效率可能较低。
48VDC 数据中心电源管理选项
如前所述，服务器一直以来由交流电供电，该交流电降压后转换为 12VDC，为处理器、RAM 和其他计算元件供电。长期以来，系统设计人员一直在考虑所使用的交流电源类型（例如 120VAC 与更高电压），但最新趋势是使用 48VDC 进行配电，然后在更靠近使用地点的地方降压至 12VDC。48VDC 方法提供了比 120VAC 完全降压/逆变更轻松的转换，并且从电力和系统密度的角度来看效率更高。
数据中心冷却能效的创新解决方案
服务器会产生大量热量，需要排出。电源和 48VDC 配电提供了效率选项，这意味着产生的热量更低。同时也可以考虑 1U 服务器机架配置与更宽敞的 2U 设计。2U 设计允许更大的冷却空间以及更大、可能更高效的组件，但具体实施将决定实现的实际冷却和效率优势。
地理位置也可能是一个因素。位于寒冷气候中的服务器可能需要较少的冷却。除了轻松排出热量外，这些环境中的服务器甚至可以将热空气泵入城市的供热网，类似于双向电力计量允许房主将多余的能量输送到电网。根据可用的位置和基础设施，有可能将这些废热转化为能源资源，以抵消能源投入方面的一些支出。
数据中心效率选项
随着电力价格的上涨，新的解决方案也在不断开发，例如 48VDC 配电和超高效电源。新颖的解决方案和经验证的数据中心能源最佳实践通常需要资本支出。尽管如此，随着能源价格和环境问题的日益加剧，新设备更容易被证明是合理的，这对公司的利润和声誉都有积极的贡献。
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