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永續的能源危機?耗電量與成本都大幅攀升!別忽略企業內的吃電巨獸:資料中心

永續的能源危機?耗電量與成本都大幅攀升!別忽略企業內的吃電巨獸:資料中心
撰文: Pure Storage台灣區總經理 呂晏緹Grace Lu     分類:E永續環境     圖檔來源:達志 日期:2022-08-24

當企業與品牌紛紛呼喊ESG以追求永續競爭力時,全球性的能源短缺與價格膨脹問題卻因為戰爭、氣候等問題持續惡化,不僅各國電價刷新歷史紀錄,國際能源署(IEA)執行董事比羅爾Fatih Birol在七月一場論壇上強調全球從未出現如此嚴重的能源危機,預期情況可能還會變得更糟,而高度仰賴能源進口的台灣亦將難以在此波危機中逃脫。

你是否曾注意企業內的吃電巨獸:資料中心

 

電價上漲讓企業不得不開始重視資料中心的高耗電量問題,如今全球正經歷資料爆炸性成長的階段,且似乎沒有減緩的跡象。根據分析師預測,到了2025年,非結構化資料如文字、聲音、圖片與影像,將占所有資料的80%,整體規模將在2026年達到四倍之多。為了跟上這樣的速度,資料中心各個環節的耗電量都持續增加:

 

‧ 核心運算效能:CPU(中央處理器)、網路交換器與繪圖加速卡一代比一代更強。


‧  伺服器:耗電量持續升高,並配備更快的處理器和記憶體。


‧  繪圖加速卡:尺寸越做越大、也越來越容易生熱,單片頂級的繪圖加速卡功耗就達到數百瓦。有些GPU(圖形處理器)是依照功耗來分類,有些甚至還得依靠液冷方式散熱。


‧  散熱需求:冷卻需求伴隨著水漲船高,為的就是要應付這些不斷散熱的元件。

 

結果就是,耗電量與成本都大幅攀升!事實上,電力可以說是現代化資料中心最大的一項重複性成本,這點直接與企業追求節能減碳以及降低碳足跡的目標相牴觸,甚至偏離法規。可以預見到頭來,資料中心的設計很可能將取決於電力限制,而非其他考量。

 

耗電量決定了資料中心的設計

 

當規模擴大時,任何資料中心都將受限於電力的因素!不論是企業內資料中心、主機共置中心,或是超大型資料中心,每種資料中心的設計都受限於外在的電力條件。即使是對於機架來說,電力同樣為一項限制因素,就算想要將一個42U的標準機架全部塞滿,即使理論上可行,但光耗電量和散熱成本就是極大挑戰。雖然透過熱區安排與元件配置來降低機架溫度十分重要,但也不能不考量擴充性,以及何時該放下一味追求電源效率的執著,轉而思考追求效能。因此,與其採用一些本身就會耗電的冷卻機制、均熱板或強力風扇,許多資料中心都已經被迫減少每一機架、每一平方英呎能夠安裝的單元數量,但隨著資料需求不斷成長,如此實在並非長久之計。

 

然資料中心存在著一個可以從本質上大大降低耗電量的機會,也是一般企業在追求能源永續之路上容易忽略的環節,那就是:資料儲存。

 

資料中心的能源解藥:快閃記憶體的出現

 

儲存技術是資料產業中少數有機會降低資料中心耗電量,並且提升效能、密度及效率的方法。然而如今仍有不少資料中心仍在使用傳統硬碟(HDD)應付高電源效率密集的儲存需求,即使硬碟容量一直慢慢成長,也趕不上市場需求所催生出來的重大變革:快閃記憶體的出現,這將是現今與未來實現最佳儲存電源效率的解藥,能大幅降低每TB資料儲存的耗電量:

 

‧  從HDD演變至快閃記憶體:相較於消費性裝置,這股移轉趨勢對資料中心而言也許緩慢(尤其是在超大規模的資料中心),然而的確正在發生,目前新世代快閃記憶體的每TB電源效率已遠勝過傳統硬碟。


‧  快閃記憶體技術不斷進步:從MLC(多級單元)到TLC(三級單元)再到QLC(四級單元)甚至是未來更新的技術,每一快閃記憶體的單元(cell)效率只會越來越高。


‧  硬體與軟體效率不斷提升:快閃儲存媒體的管理將使得採用這類技術的系統整體效率不斷提升。

 

如同過去人們買車不像現在必須考慮油耗、續航力及排放等因素,但隨著油價持續攀升,消費者在意的點已經大不相同,同樣的情況也發生在IT消費者身上,當電費越來越高,他們就越傾向改用更高效率的平台與設備。不僅如此,近期全球發生的政治波動、供應鏈問題,讓人更切身感覺到能源價格將可能隨時發生劇烈波動,我相信那些原本就重視能源效率的消費者或企業,將有較大機會免於能源價格的衝擊。

 

用現代化資料儲存對症下藥

 

若想仔細探究哪些因素能帶來環境優勢,就必須先回到最初的核心關鍵成功要素:效率、密度、效能、穩定性。透過升級或汰換老舊儲存設備,企業將能降低耗電量並提升效能,且同時有機會降低高達80%的碳排放量,落實ESG永續目標。因此,企業資料的管理與儲存需要走向現代化,若能採取以下三大行動,將能有效的降低能源依賴,進一步提升資料中心效益:

 

一、採用整合軟體與全新世代的硬體元件:試著採用以快閃記憶體為基礎打造更快速、更高效的基礎架構,除了能夠降低平均延遲時間,同時也解決傳統儲存架構使用SSD所造成的效能障礙,減少機架空間需求,放大原始儲存媒體的效率。

 

二、善用資料減量技術:資料減量技術不僅能夠節約能源、改善整體持有成本(TCO)與經濟效益,更能減少資料中心空間需求,對於提升資料中心整體效率扮演關鍵角色。

 

三、極大化系統密度:快閃儲存的高系統密度能夠讓每一機架所安裝的單元數量得以減少。試想,如果只需要五分之一的周邊硬體就能供應1TB的儲存容量,那會是怎樣的情況?系統的電源效率將大幅提升!

 

讓資料中心走向綠色的未來

 

資料中心應對能源議題與節節攀升的耗電量,如何在未來發展出高效能兼具永續的營運方式已成為企業首要目標。然而在採取行動之前,營運者必須先有思維上的轉變,洞悉問題所在並從根本下手解決資料與能源使用效率問題,回應現代化、多樣化應用程式的需求,翻轉資料中心高耗電的遊戲規則,為企業落實ESG(環境、社會與治理)目標再往前推進一哩路,在提升競爭力的同時,邁向永續治理的里程碑。