為什麼微軟要把數據中心設在水下？數據中心製冷有多花錢？

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最近微軟在數據中心業務上有了個新的方向，就是把數據中心沉入海底：

該技術利用原本為潛艇研發的散熱技術，利用海底的低水溫來為數據中心散熱。計劃將來建成伺服器農場，整個放置在水下以節約寶貴的電能：

微軟為什麼要這麼做呢？這種技術能節約多少電能，也就是錢呢？我們今天就來詳細了解一下。

製冷能耗佔比

到底製冷所消耗的能源有多花錢呢？我們先來看一下伺服器機架的總擁有成本（TCO）。TCO可以幫助我們了解伺服器在購買和使用中整體的使用成本，有助於了解整體的花銷，而不是僅僅購買時的短暫的肉痛。TCO包括三個構成： 投資成本、運營成本和能源成本。

因為機架裡面的伺服器價格大不相同，我們刨去這部分的成本。據 IDC 統計，數據中心的平均使用年限為 9 年。然而 Gartner 的數據顯示任何運營超過 7 年的設施都趨於陳舊。為了簡化，假定使用年限為10年。一個典型的數據中心的TCO構成為：

可以看出，電力能耗成本佔據所有成本的20%！是數據中心主要的成本。

這些電能都去哪裡了呢？一個典型的伺服器機架，能源消耗構成如下圖：

能源消耗大約只有47%的部分進入了伺服器（紅框部分），這才是有效的能耗。而41%的部分被散熱消耗掉了！

一個典型的數據中心能源和散熱構成如下：

散熱部分包括機架風扇，空調、泵機和散熱塔。這些部分消耗的能源佔據數據中心能源消耗的很大一部分，也在TCO中佔據的很大的比重。

這裡要提一下PUE。電能使用效率（PUE）是評價數據中心能源效率的指標，它的計算很簡單：

PUE = 總體能耗 / IT設備能耗

我們可以看出，PUE 值越接近於 1，數據中心的能源效率越高。我們一起來計算一下上個例子中PUE的值。

PUE = 1/0.47 = 2.12

這個數據怎麼樣呢？我們來看一下2011到2014美國平均PUE是多少：

這個是廠家自己報告的，實際上Uptime Institute 於 2012 年對全美 1，100 家數據中心和其運營主管所做的調查顯示，數據中心 PUE 平均值為 1.8-1.89。而其中，仍有高達 34% 的數據中心超過 2.0，技術不發達國家的數據中心的效率只會更低。我們這個2.12的數據代表了平均水平。

在這裡Google做的比較好，它的PUE值相當低：

它在2012年PUE值就已經相當低了，這與它持續不斷的優化是分不開的，這也是Google為了自己錢包考慮的必然之舉，詳情見參考資料1。Facebook則宣稱在美國佛斯特及瑞典呂勒奧數據中心的PUE等級達到了1.06-1.08。PUE總體評級如下：

在我國，按照《「十三五」國家信息化規劃》，到2018年，新建大型雲計算數據中心PUE值不高於1.5；到2020年，形成具有國際競爭力的雲計算和物聯網產業體系，新建大型雲計算數據中心PUE值不高於1.4。

結論

製冷消耗的電力佔據伺服器電力消耗相當大的比重，進而也在數據中心TCO中佔據很大部分。而微軟將數據中心沉入海底，無疑會極大的降低製冷消耗的電力，降低PUE，從而為微軟以及購買微軟雲服務等的客戶節約金錢。

隨著雲計算、大數據等新興技術趨勢的發展，企業的IT基礎設施建設也呈現飛速發展狀態。伺服器機櫃不斷增加，機房空間不斷擴大，UPS電源、機房空調等相關設施不斷增加投入，隨之而來是能源利用效率低、耗電量大，電費支出超過基礎設施建設成本。據統計，全球的數據中心每年消耗的電量佔全球總電量的2%左右，調查顯示能源消耗成本已佔到IT行業運營成本的30%到50%。如何降低PUE，進而降低TCO，這也是包括微軟外，所有伺服器從業者的研究方向。我們可以期待，會有更多更有趣的花式降溫方法！

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