如何建一个“不讨人嫌”的数据中心

IT技术进步的意义就是用更少的成本，办更多的事儿，提升每瓦功耗产出的价值。

在如今讲究节能减碳，要实现“碳达峰”与“碳中和”战略目标的背景下，Arm处理器的功耗优势非常惹眼。Ampere作为活跃在国际市场上的Arm芯片厂商，在数据中心建设方面也颇受关注。

让人又爱又恨的数据中心

众所周知，碳排放过量能造成全球气候变暖、冰川融化、海平面上升，最终还会影响人类的生存。

道理都懂，但还是感觉离现实有点遥远。直到近几年，几座数据中心建设开始碰到更现实的问题。

比如，伦敦西部数据中心建设项目在审批时，由于当地还有很多住房项目，算下来，当地整体电力供应严重不足，因此，数据中心的建设审批搁置到了十几年后。

又比如，爱尔兰的数据中心用电量正在快速增长，预计到2029年，数据中心用电量将占到整个爱尔兰的27%，因为电力供应原因，一些数据中心相关的项目也受到了影响。

数据中心是不折不扣的用电大户，来自美国能源部（U.S. DOE 2020）的数据显示，一些超大规模数据中心消耗高达100兆瓦的电力，足以为 80，000个美国家庭供电，甚至超过某些国家的用电量。

数据中心的重要性不言而喻，从新药研发、到远程办公、社交媒体、流媒体以及现代生活相关的诸多在线服务都离不开数据中心，但因为数据中心用电和碳排放的问题，面临的阻力会越来越多，越来越“讨人嫌”。

如何建一个“不讨人嫌”的数据中心

翻开数据中心能耗清单，耗电最多的是服务器和散热/供电系统，排第三位的是存储，第四位是网络，虽然数据有点旧，但大致比例是不会有太大变化的。

不难发现，碳排放的终极源头还是服务器。

因为，供电系统主要给用电大户——服务器来供电，散热系统主要给发热大户——服务器来散热，所以说，数据中心碳排放的“罪魁祸首”就是服务器！

如果能从服务器下手，从服务器CPU下手降低功耗，那对于降低PUE，减少碳排放会从根本生发生大量变化。

2022年看来，Ampere基于Arm的云原生处理器就是当下最理想的选择。

作为苹果M1芯片电脑用户，我最大的感受就是续航有了巨幅增长，要知道，M1芯片也是Arm处理器。

正如苹果所说，M系列芯片使得每瓦性能达到了业内领先水平，而Ampere正在让同样的领先发生在服务器上。

Ampere能帮你建一座不讨人嫌的数据中心

上图来自Ampere首席产品官Jeff Wittich在OCP全球峰会上分享的一张PPT，显示的是Ampere云原生处理器的四大优势。

如图中最左侧的图表1所示，在运行Nginx Web负载时，Ampere处理器的每瓦性能比英特尔至强Ice lake高了3.8倍。同时，因为核数多的原因，整体性能也比前者更高。

如图中最右侧的图表4所示，在运行Hadoop数据服务时，标称250瓦TDP的Ampere Altra Max在150瓦功率下工作，整体的CPU利用率就达到了95%。

以上两大优势，说明了Ampere将每瓦性能的潜力进行了强力“压榨”。另外两大优势则是在说，这种“压榨”的优势可以不受限制地进行扩展，不受限制地进行放大。

上图中左起的图表2显示的是处理器在Redis负载变化时的性能抖动。Ampere处理器的性能几乎是一条直线，而x86处理器会有明显抖动，这意味着Ampere的处理器的性能更稳，性能更容易预测。

图表3显示的是Ampere处理器在H.264转码负载下，性能随CPU利用率增长而增长的趋势，Ampere处理器的性能实现了几乎线形的增长，而x86增长到一定程度后，性能提升非常有限。

这两大优势简要总结为：Ampere处理器单个核心性能可预测，同时，多核心性能可以线形扩展。

这两大优势决定了，Ampere这种处理器非常适合公有云大规模、可弹性伸缩的特性，就像是专门为公有云准备的一样，也就是Ampere将其称之为云原生处理器的主要原因。

对于迫切需要降低数据中心PUE的数据中心建设者而言，Ampere处理器将带来立竿见影的效果。

如图所见，由于采用Ampere处理器的服务器功耗低，所以，可以充分利用42U的标准机柜。

这意味着数据中心可以少摆放2-3倍的机柜，意味着能节省宝贵的机房空间。从占地空间来算，如果全改用Ampere服务器，这意味着可以少建一些个数据中心，或者缩小数据中心的建设面积。

还应该注意到，此时单个机柜所能提供的性能相对于AMD和英特尔的方案也有明显优势，平均性能在2倍以上。从性能需求总量来算，如果全改用Ampere服务器，意味着可以少建一半的数据中心。

想要绿色低碳？Ampere服务器已经来了

目前，Ampere的芯片早已经发布，采用Ampere处理器的服务器也有多个型号，分别来自纬颖科技、技嘉、HPE、浪潮和超微，大部分型号面向的都是大型数据中心用户，而HPE的服务器既面向数据中心用户，同时也面向企业用户。

为了让大型数据中心用户更方便地用上Ampere的服务器，Ampere去年向OCP捐赠了Mt Jade服务器，而今年又捐赠了下一代的Mt. Mitchell。同时，Ampere也在推行Arm SystemReady认证服务，可以用来加速服务器的落地部署。

写在最后

当然，想要降低数据中心对环境的影响，核心原则就是利用各种先进技术提高资源的利用率。

Arm处理器和服务器算一大部分，新的CXL互联技术，DPU技术也都有其价值，先进的虚拟化技术也非常有帮助，可以提高散热效率的液冷散热，以及一些部件回收计划等等也有积极作用。

审核编辑 ：李倩