如何保護(hù)數(shù)據(jù)中心免受全球熱浪影響？

隨著全球熱浪頻率的增加，技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施的關(guān)鍵部分正在越來越頻繁地受到影響……
 

如何保護(hù)數(shù)據(jù)中心免受全球熱浪影響？

 

氣候變化給一個(gè)意想不到的地方帶來了麻煩：數(shù)據(jù)中心的運(yùn)作。隨著全球熱浪頻率的增加，這些關(guān)鍵的技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施正在越來越頻繁地受到影響，威脅到互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)元素。

 

7 月，當(dāng)英國經(jīng)歷超過 40 攝氏度的創(chuàng)紀(jì)錄高溫時(shí)，谷歌和甲骨文位于倫敦的數(shù)據(jù)中心被迫離線。熱浪使他們的數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)無法使用，并導(dǎo)致許多客戶的網(wǎng)站中斷。而谷歌中斷影響了整個(gè)歐洲的 WordPress 托管網(wǎng)站。

 

這些冷卻系統(tǒng)旨在調(diào)節(jié)服務(wù)器和其他數(shù)據(jù)中心設(shè)備散發(fā)的熱量。但是，當(dāng)內(nèi)部熱量遇到熱浪的外部高溫時(shí)，冷卻系統(tǒng)就會(huì)不堪重負(fù)，無法正常工作。因此，重要的數(shù)據(jù)中心設(shè)備過熱并熄火。

 

隨著熱浪席卷秋季，科技公司的 IT 運(yùn)營面臨長期中斷。根據(jù)Twitter 前工程副總裁 Carrie Fernandez 的一份公司備忘錄， 9 月，當(dāng)高溫導(dǎo)致其薩克拉門托數(shù)據(jù)中心中斷時(shí)，Twitter 發(fā)現(xiàn)自己處于“非冗余狀態(tài)” 。她稱這一事件“史無前例”，并表示熱浪導(dǎo)致“物理設(shè)備完全關(guān)閉”。

 

盡管熱浪在全球范圍內(nèi)成為普遍現(xiàn)象，但 Twitter 等公司對酷熱可能對科技行業(yè)造成的破壞準(zhǔn)備不足。Twitter 前安全負(fù)責(zé)人 Peiter “Mudge” Zatko 在 8 月份的一份舉報(bào)披露中透露，Twitter 因“數(shù)據(jù)中心冗余不足”而面臨風(fēng)險(xiǎn)。他警告說，“少數(shù)數(shù)據(jù)中心暫時(shí)但重疊的中斷”可能導(dǎo)致 Twitter 被“離線數(shù)周、數(shù)月或永久”。既然 Elon Musk 已經(jīng)收購了 Twitter 并解雇了大量員工，該公司可能比以前更沒有為熱浪做好準(zhǔn)備。

 

熱浪：IT 越來越頭疼

熱浪會(huì)對嚴(yán)重依賴 IT 服務(wù)或提供數(shù)字產(chǎn)品的企業(yè)造成重大損害。4D Data Centers的首席運(yùn)營官 Steve Wright警告說，高溫等環(huán)境條件有能力“損壞 IT 設(shè)備并因電網(wǎng)過載而導(dǎo)致停電”。

 

Wright 表示，在高溫情況下未能妥善維護(hù)數(shù)據(jù)中心的公司可能會(huì)遇到“服務(wù)器故障、硬盤崩潰和數(shù)據(jù)丟失”的情況。“任何斷電對客戶來說都是毀滅性的，關(guān)鍵數(shù)據(jù)文件會(huì)損壞或丟失，大型機(jī)出現(xiàn)故障，系統(tǒng)過熱會(huì)造成資金損失，”他說。

 

但是，對于這種日益嚴(yán)重的 IT 難題，有一些解決方案。Wright 解釋說，數(shù)據(jù)中心運(yùn)營商可以先安裝備用發(fā)電機(jī)，以確保在停電期間繼續(xù)供電。他補(bǔ)充說，他們還可以通過跟蹤溫度和濕度來延長數(shù)據(jù)中心服務(wù)器和硬盤驅(qū)動(dòng)器的使用壽命。

 

Wright 指出微軟成功測試水下數(shù)據(jù)中心作為應(yīng)對過熱的手段。這家科技巨頭稱這個(gè)概念“可靠且實(shí)用”，與陸上數(shù)據(jù)中心相比，其故障率大大降低。

 

“對于數(shù)據(jù)中心，有必要使用高能冷卻系統(tǒng)來應(yīng)對不斷上升的溫度，尤其是 2021 年對美國數(shù)據(jù)中心的調(diào)查顯示，45% 的數(shù)據(jù)中心所有者和運(yùn)營商負(fù)責(zé)管理全球最大 IT 的基礎(chǔ)設(shè)施組織表示，極端天氣已經(jīng)威脅到他們的持續(xù)運(yùn)營，”他解釋道。

 

數(shù)據(jù)中心的冷卻系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)

冷卻系統(tǒng)旨在防止數(shù)據(jù)中心設(shè)備過熱，但事實(shí)是它們根本無法應(yīng)對破紀(jì)錄的熱浪。數(shù)據(jù)中心智庫 Uptime Institute Intelligence 的研究主管 Daniel Bizo 表示，酷熱會(huì)給壓縮機(jī)、泵、風(fēng)扇和其他冷卻設(shè)備帶來壓力。

 

“在不深入技術(shù)的情況下，壓縮機(jī)有多種類型，是機(jī)械制冷系統(tǒng)的核心，例如空調(diào)和冷水機(jī)系統(tǒng)。他們使用電力來壓縮氣態(tài)冷卻劑，然后在循環(huán)的后期膨脹（冷卻盤管暴露在環(huán)境空氣或水中）并急劇冷卻以產(chǎn)生冷卻效果，”他解釋道。

 

“這個(gè)例子中的泵是一個(gè)水泵，它在數(shù)據(jù)中心周圍循環(huán)設(shè)施水（在冷凍水系統(tǒng)中）作為冷卻劑（由水冷卻器中的壓縮機(jī)冷卻）以去除計(jì)算機(jī)房空氣處理器的熱量，行內(nèi)冷卻裝置和其他熱交換裝置。他們工作越努力，失敗的可能性就越大。”

 

不幸的是，冷卻設(shè)備并不是數(shù)據(jù)中心易受極端高溫影響的唯一重要組成部分。Bizo 說備用發(fā)電機(jī)和外部電力設(shè)備也會(huì)受到熱浪的影響。這“會(huì)降低他們支持?jǐn)?shù)據(jù)中心全部容量的能力，如果需要的話，如果電網(wǎng)遇到熱引起的問題”。

 

盡管谷歌、甲骨文和推特等知名科技公司的服務(wù)在 2022 年因酷熱而受到嚴(yán)重干擾，但該行業(yè)仍有一些希望。Bizo 解釋說，除了一些明顯的例外，絕大多數(shù)數(shù)據(jù)中心在夏季都“在極端溫度下沒有出現(xiàn)重大問題”。他將此歸因于“適當(dāng)?shù)碾娫春屠鋮s冗余以及良好的設(shè)備維護(hù)衛(wèi)生”。

 

“此外，大多數(shù)數(shù)據(jù)中心通常僅以中等利用率水平運(yùn)行。運(yùn)營商可以利用備用冷卻能力來應(yīng)對極端高溫，”他說。“相比之下，云提供商更傾向于將他們的基礎(chǔ)設(shè)施推向極限，并且在極端天氣事件中容錯(cuò)的余地更小。”

 

如何保護(hù)數(shù)據(jù)中心免受熱浪影響

隨著熱浪對全球技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施變得越來越普遍和災(zāi)難性，數(shù)據(jù)中心運(yùn)營商必須加強(qiáng)防御以抵御這一非?，F(xiàn)實(shí)的威脅。幸運(yùn)的是，Bizo 相信有很多解決方案可以減輕極端高溫的影響。

 

首先，數(shù)據(jù)中心運(yùn)營商可以投資蒸發(fā)和絕熱冷卻系統(tǒng)。或者他們可以用自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)補(bǔ)充現(xiàn)有的空調(diào)和冷卻裝置。

 

“在數(shù)據(jù)大廳中承受幾度的高溫有助于減輕冷卻系統(tǒng)的壓力；如果您的系統(tǒng)僅使用環(huán)境空氣冷卻（僅由外部空氣冷卻），操作員可能會(huì)考慮使用蒸發(fā)效果對其進(jìn)行升級，”他說。

 

“一個(gè)例子可能是在空調(diào)/冷卻器的冷卻盤管周圍霧化空氣。新建/大型翻新工程可以選擇冷卻系統(tǒng)，通過設(shè)計(jì)使用蒸發(fā)（或絕熱效應(yīng)，另一種依賴空氣吸收水的物理現(xiàn)象）來冷卻環(huán)境空氣，只要它不太潮濕，以達(dá)到冷卻效果”

 

但他表示，應(yīng)對氣候危機(jī)的“更具戰(zhàn)略性的長期應(yīng)對措施”是采用液冷 IT 系統(tǒng)。“液冷 IT 也有幫助，因?yàn)樗试S整個(gè)冷卻‘鏈’的溫度更高。這是因?yàn)榕c根據(jù)行業(yè)建議需要在 18-27 攝氏度范圍內(nèi)供應(yīng)的空氣不同，直接輸送到服務(wù)器的液體（水、工程流體）可以達(dá)到 30 攝氏度以上，在某些情況下甚至可以達(dá)到 40 攝氏度以上，具體取決于實(shí)施情況，“ 他說。“這意味著，比方說，冷凍水系統(tǒng)可以設(shè)計(jì)為提供 32C 的數(shù)據(jù)中心冷卻水。這比冷卻到 15C 以下（例如）所需的能量要少得多，這在許多實(shí)施中都很常見。”

 

由于數(shù)據(jù)中心運(yùn)營商已經(jīng)經(jīng)歷了熱浪的有害影響，Uptime 的立場是他們應(yīng)該進(jìn)行定期評估以識(shí)別與氣候相關(guān)的漏洞并在時(shí)間用完之前實(shí)施解決方案。

 

Bizo 補(bǔ)充道：“隨著極端天氣事件和氣候變化的其他后果變得更加嚴(yán)重和廣泛，解決氣候恢復(fù)力是現(xiàn)代商業(yè)的當(dāng)務(wù)之急。”

 

數(shù)據(jù)中心如何抵御高溫

盡管科技行業(yè)極易受到熱浪的影響，但解決這個(gè)問題的技術(shù)解決方案并不缺乏。

 

CyrusOne 是一家全球數(shù)據(jù)中心提供商，它通過閉環(huán)冷凍水系統(tǒng)和風(fēng)冷式冷水機(jī)組應(yīng)對極端高溫。CyrusOne 負(fù)責(zé)環(huán)境健康、安全和可持續(xù)發(fā)展的副總裁 Kyle Myers 將它們描述為“為我們的設(shè)備提供冷水的節(jié)能方式”。

 

該系統(tǒng)包含一個(gè)包含不到 8,000 加侖水的回路，只需注滿一次，而其他運(yùn)營商通常每年消耗數(shù)千萬加侖的水來冷卻他們的每個(gè)數(shù)據(jù)中心。這種一次性水源隨后由集成的壓縮機(jī)和冷凝器冷卻。一旦水變冷，它可以降低數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的溫度。

 

他告訴媒體：“這個(gè)過程冷卻了全國不同溫度區(qū)域的 IT 設(shè)備。我們的風(fēng)冷式冷水機(jī)配有節(jié)能器，使我們能夠利用較低的溫度更有效地從冷凍水中排出熱量——同時(shí)無需補(bǔ)充水源來維持運(yùn)行。”

 

在限制極端高溫對重要數(shù)據(jù)中心設(shè)備的影響的同時(shí)，這項(xiàng)技術(shù)對環(huán)境也有好處。它不需要恒定的水源，而且由于不需要排污管，數(shù)據(jù)中心不會(huì)釋放污染物。

 

Myers 說：“對于依賴水進(jìn)行冷卻的設(shè)施，它們可以在這些時(shí)期燃燒大量的水來保持?jǐn)?shù)據(jù)中心涼爽。幸運(yùn)的是，我們的現(xiàn)代建筑標(biāo)準(zhǔn)使用無水冷卻，因此雖然我們的總電力負(fù)荷在此期間可能會(huì)增加，但我們并沒有耗盡遭受旱災(zāi)的鳳凰城地區(qū)的水資源。”

 

但是，如果不投資冷凍水系統(tǒng)等花哨的系統(tǒng)，組織可以通過做出更明智的決策來緩解增加的熱量。例如，Cirrus Nexus 首席信息官 Kelly Fleming 建議希望將工作負(fù)載轉(zhuǎn)移到云端的組織選擇使用可再生能源的數(shù)據(jù)中心區(qū)域。

 

他還建議：“不需要全天候 24/7 運(yùn)行的服務(wù)器可以在其數(shù)據(jù)中心區(qū)域消耗的能源處于最清潔狀態(tài)時(shí)上下旋轉(zhuǎn)，這可能會(huì)因?yàn)槠涔╇姷哪茉炊泻艽蟛町悺?rdquo;

 

過去幾個(gè)月證明了熱浪對全球科技行業(yè)的破壞力有多大。隨著熱度的上升沒有放緩的跡象，科技公司顯然正處于十字路口。如果科技公司未能監(jiān)控和緩解極端高溫，幾乎肯定會(huì)出現(xiàn)更嚴(yán)重的停電。