1 数据中心的变革发展

　　1.1 能耗的挑战

　　近年来,随着计算机技术的不断发展,数据中心不断涌现且规模日益扩大,数据中心部署计算机的计算能力、存储系统容量、通信系统传输速度都在飞速增长。上世纪80年代,机房内平均功率密度约为15～30W/m2(1～2kW/机柜);90年代,机房内平均功率密度约为30～50W/m2(2～3kW/机柜);当前,机房内平均功率密度约为50～100W/m2

　　(5～15kW/机柜)。另外,随着高性能计算机(高性能计算机是具有先进的并行处理能力使应用程序运行高效、可靠和快速的计算机)的出现、发展,部署高性能计算机的数据中心能耗更为惊人。从世界上第一台高性能计算机CRAY的诞生到目前世界排名第一的JAGUAR,高性能计算机不但经历了性能跨越至千万亿次的时代,也实现了电力、冷却等多方面技术突破和改进。在没有颠覆性的技术出现时,高性能计算机功率随着计算机能力的不断提升而增长,其冷却系统也由最初的风冷式机房专用空调改为水冷式方式,水冷同样面临着超大的电力需求和水资源消耗。普通的数据中心虽然不像高性能计算中心(部署高性能计算机的数据中心)面临如此大的能耗挑战，但是，其机房内功率密度不断增大同样是制约数据中心发展的一个重要因素。

　　1.2 数据中心的变革

　　数据中心基础设施规划建设在国际上已成为数据中心建设最重要的方面之一。从功能角度认识,机房环境系统是计算机正常运行必不可少的支撑基础,因此必须建立一套满足使用且运行通畅的机房环境系统。尤其是近年来,随着计算机计算能力的再创新高,其自身的电源系统、冷却系统也发生着革命性的变革,这要求机房环境系统也必须提高、改变,才能与之适应。目前,机房环境面临着两大问题,即能耗和空间挑战。从成本角度认识,由于能耗不断增长以及设备可靠性要求越来越高,机房环境的建设成本也在随之提高,既体现在机房初期建设上,又体现在后续运维成本上。

　　美国环保署在2007年8月2日递交美国国会的《服务器和数据中心能效报告》中指出,2005年全球各大公司在电力和冷却服务器上共花费261亿美元,超过60%的电力都被用来冷却数据中心内的设备。2007年,全美数据中心用电量占美国总用电量的1.5%,根据该趋势预测,2007年到2011年数据中心的能耗将增加一倍,到2011年,数据中心用电量将占全美总用电量的2.9%,达到1200亿度以上。数据中心日益增长的电力需求正在迅速发展成为一个特别值得关注的问题,数据中心管理者越来越清楚地意识到“数据中心的能耗成本将越来越高于硬件购置成本”。