【IT168专稿】在数据中心如何应对功耗挑战（上）里，我们介绍了如何重新设计数据中心，并在冷却功耗、电力设计、效率评估和模块化设计方面提出了建议。本文会从水冷技术和UPS设计方面加以阐述。
水冷技术的回归
热量，作为计算机处理过程中最恼人的副产品，是数据中心最大的敌人。过多的热量不仅会煎熬CPU，摧毁服务器，耗尽计算性能，使冷却系统不堪重负，而且最终还会吸取大量的电力资源。随着高密度服务器机柜系统的大量应用，这一问题变得越来越可怕。对于大多数据中心管理者来说，如何避免密集的系统因过热而罢工呢？很容易想到的一个解决办法就是——水冷。
我们看到，无论是一些不太知名的新秀厂商，还是IBM、HP等业界巨头都在开发数据中心冷却产品，将各种液体“喷洒”到计算的热点区域。一些解决方案采用了特别处理过的、绝缘的、无腐蚀性的水，也有一些方案采用了更为深奥的液体，不过殊途同归，目标只有一个，那就是尽可能有效地将热量消灭掉。
这一趋势颇有些回归过去的味道。二十年前，大型主机就是通过水套冷却的，其工作原理就如同汽车的发动机散热器，把热量从发动机中驱逐出来，释放到其他地方。不过这次这种方法也遇到了阻力，因为IT人员不愿意在采用大型空调系统控制温度的现代数据中心中再引入液体，他们的想法是所有那些昂贵的服务器，装满了复杂的电子组件和软件，最好还是保持干燥。
但是，确实是该重新考虑的时候了。随着数据中心包括的服务器机柜越来越多，并且还有更为紧密安装的刀片服务器，他们都比传统的单个服务器要产生出更多的热量，也就是说每平方米空间积聚的热量要比以往多很多，可能液体是保持冷却的惟一方法。想象一下，在炎热的夏天，投身到装满水的游泳池中与坐在电扇下面相比，哪一种方法会让你更放松呢？
IBM负责System X冷却技术的副总裁Gargan预言，到明年大多数商业企业花费在数据中心电源和冷却方面的资金将全面超过购买数据中心内部设备的成本，他将数据中心电源消耗和冷却称为“未来十年的IT战场”。
人们一般所采用的策略包括购买采用更低功耗处理器的服务器，重新配置数据中心分布以改善空气流，或者将冷却系统搬到离计算单元更近的地方等等。如果这些方法都不能解决问题，才会转向新型的液体冷却技术。液体冷却技术也有多种实现方法，从包围服务器的水套，到直接“喷洒”液体到服务器部件上的更为激进的方法。
专注与热量管理技术的公司ISR，最近刚发布了其SprayCool M-Series直接芯片冷却技术的商业版本。直接连接到微处理器的M-Series模块可以喷洒液体薄雾到包围处理器的冷却板上，从而带走一半以上的热量。已经在市场上出现很多年、主要使用在美国政府数据中心中的SprayCool G-series，则是直接喷洒绝缘的液体到服务器主板上。
爱默生旗下的Liebert和HP正在准备向商业市场推出直接芯片冷却技术。一年以前， Liebert收购了Cooligy，后者开发的一种冷却方法是向置于处理器顶端的一个金属板上喷洒经化学处理过的水，该金属板有100个以上的微通道来传输冷却液到芯片的热点区域。该技术已经应用到成千上万的工作站产品之中。
HP内部有一个称为Cool Team的团队正在从事贴近液体冷却系统、直接芯片冷却以及服务器和冷却系统的动态传感器控制。在一月份，HP发布了其首个“环境控制”冷冻水平台——Modular Cooling System，它可以直接连接到服务器机柜上，使用冷冻的水来向机柜发散冷空气。这一有效的冷却技术可以使得更多的服务器插入到机柜中。在以往为避免热量堆积，一般机柜中都会有很多插槽空闲。
值得指出的是，HP对于直接芯片冷却技术的研究已经有很多年了，它将会使用其打印机部门的喷墨喷头来向微处理器喷洒冷却液。HP公司的院士—Chandrakant Patel期望在未来的日子中，新旧冷却技术能够结合使用，包括传统的空气流、直接连接、芯片级冷却等。
尽管数据中心的热量问题已经迫在眉睫，但数据中心管理者们采取的应对措施却并不乐观。根据Uptime Institute针对19个面积在20万平方英尺以上的计算机机房的调查，发现他们的平均冷却容量是实际需求的2.6倍，但有60%以上的容量却由于设计分布以及空气流等不足原因白白浪费掉了，结果10%以上的服务器机柜都运行在过热状态。
得出了这样的结论：那些数据中心的平均电源功率消耗为每个机柜2.1千瓦；高密度的服务器机柜可以消耗掉20～40千瓦的电源功率，产生的热量更是达到了几倍。
美国乔治亚科技学院就通过使用新技术将冷却系统移近热源，结果每年的使用成本方面带来了大约16万美元的节省。该大学的生物研究中心安装了850万美元的超级计算机，这对于空间和电源消耗来说都是非常大的挑战。包括了一台1000节点、12个机柜的服务器机群，使用的是IBM BladeCenter系统；IBM的Rear-Door Heat eXchanger，该技术直接将冰冷的水置于服务器后端，来实现冷却。eXchanger是IBM在去年推出的，它为这个1300平方英尺的数据中心解决了不少问题。它使得实际空调系统需求仅仅为原来预期的一半（预期为160吨，实际只用了80吨），这样减少了空气流，降低了噪音。
在未来几个月中，该数据中心还将准备再装配四个机柜，所以他们也正在寻求芯片级的冷却新技术，以便进一步削减电源功率成本。毕竟每一次升级都意味着原有规则的改变，所以也需要寻求更有效的方法来保证效率和成本的平衡。
往数据中心引入水或其他液体这样的想法，让很多IT管理人员都感觉恐慌，因为水可能会毁坏计算机元部件、导致短路等。想象一下，如果数据中心传输水的管道破裂，或者某一个液体喷雾器发生故障，那将会导致什么样可怕的场面！
但是，到目前为止，并没有其他更好的方法可以代替水而使火热的数据中心得以有效冷却。专业的数据中心设计公司Callison已经对SprayCool M-Series进行了深入测试，他们认为直接芯片冷却的方法还是非常有效的，通过使用该方法，数据中心可以用同样的电源功率支持到两倍数量的计算机系统，这样就大大提升了机柜中服务器的安装数量，同时又不会带来任何过热问题。该公司试验的结果是直接芯片冷却可以带来285%的处理能力提升。Callison现在已经在向客户广泛推荐这样的解决方案。
Gartner的分析师Carl Claunch预测，尽管大多数人对于水或液体进入数据中心有一种莫名的抵触，但是还是会有越来越多的企业在数据中心中采用水冷技术。他建议商业企业在构建新的数据中心的时候一定要考虑包含水冷的基础架构，即便不是马上就要实现这样的设备，也同样需要为未来做好准备。他的理由是，随着业务规模的增长，所有的数据中心都将需要水管道，因为没有那种方法的冷却效果能够比水或液体来得更有效。
UPS变革—构建不间断数据中心
除了业界正在轰轰烈烈展开的通过使用水或其他液体来进行数据中心电源功率管理外，在UPS领域也同样正上演着一场“节能”变革，非常吸引人的一起创新也正在减少总体电源功率的输出。
在电源基础架构领域最响亮的名字当属Liebert和APC，前者是美国爱默生网络电源旗下的一个业务部门，后者是美国电源转换公司（APC），二者都提供丰富的UPS系列产品及解决方案。
Liebert发布了一款高容量版本的10 kVA Liebert GXT UPS，可以配置为塔式或机架式型号。它可以为6U机柜空间中高达8000瓦特的设备提供在线式双变换UPS保护。到今年年底，该公司还将提供多个单元一起工作模式，从而为更高密度的机柜提供16000瓦特的保护。
Liebert公司负责UPS的市场总监Kevin McCalla表示，网络集中化趋势不仅使得网络中心或设备机房的电源功率需求不断增加，而且对于IP交换的高可用行级别也提出了更高要求，因此Liebert GXT在提供满足需求的电源功率的同时，还通过灵活的Liebert适应性架构提供了在线双变换技术的高可用行。
APC的主要关注点则是电源功率管理，也正在致力于使UPS的效率更高。其思路是消除浪费，管理电源使用及成本。为达到这一目标，APC使用了多种方法，最基本的方法是通过模块化的部件来实现。它也提供UPS产品。
APC公司产品线经理Greg Palmer表示，模块化能够通过量体裁衣来确保更高的UPS使用率，同时也不牺牲冗余。因为通常UPS只有在高负荷的情况下才能以更高效率运行。他认为大多数UPS由于种种原因而没有承受足够的负荷。在大多数情况下，负荷轻是由人为设计造成的，像充当冗余的UPS系统只有在另外一个UPS系统发生故障的时候才会处理全部的负载。模块化的UPS设计降低了UPS冗余的成本。在UPS架构之下，APC正在致力于很好地平衡组成部件和电路设计，以便在低负荷的情况下最大化UPS的效率。
另外，MGE/梅兰日兰则是采用了另外一种方法来改善UPS的效率。该公司的副总裁Herve Tardy表示，UPS领域正呈现出一种趋势，那就是从管理单独的UPS设备向集中管理众多的、不同品牌的UPS群组发展。该公司提供的最新电源管理功能可以使用户虚拟化他们的中心UPS设备，从而使得其管理如同管理服务于每一台服务器的众多小型的、分布式的UPS总和一样。这也就使得企业IT管理者有可能将大型中央电源保护系统的弹性与小型、分布式UPS的灵活性结合起来，而又不必费心费力地去维护分散在机房各个设备角落的UPS的电池。
编者语：数据中心的功耗问题越来越受重视。这不仅是节省运营成本的需要，更是我国倡导建设节约型社会的需要。本文通过对国外企业的一些新技术的介绍，向人们展示了可以从多个角度——功耗、电力、模块化等方面，对数据中心进行全方位的节能设计。有道是“他山之石，可以攻玉”，希望上述技术和方案能对数据中心的建设提供帮助。
