美國加利福尼亞州持續乾旱：數據中心缺水、冷卻該怎麼辦？

美國加利福尼亞州持續乾旱，這除了影響日常生活之外，對數據中心的營運亦帶來了影響。要知道「水」在冷卻數據中心設施起著十分重要的作用，但對處於乾旱地區的數據中心來說，在非常情況下可能要放棄或暫時停用液體冷卻技術，在這情況下數據中心又要如何冷卻？用於高性能電腦（HPC）的液體冷卻技術難道是唯一可行的選擇嗎？

水是一種豐富的資源，幾乎四分之三的地球表面被水覆蓋。然而問題是，大部分是海水，不能飲用以及在很大部份情況下都不可使用。例如，腐蝕便是一個問題。而且，即使數據中心可以使用海水，將它應用到許多內陸地區的數據中心成本也非常之高。因此在大多數情況下，我們會選擇使用淡水，無論從河流或湖泊或從地面獲取。

當然，還有一種用於制造飲用水的海水化淡方法。然而，化淡過程需要消耗大量能源，而且高效的海水化淡技術難度不低，致使很多時都以失敗收場居多，最終就是令研究項目相關的經費大大縮減。舉例來說，一個方法是使用冷海水（其中包含更少的海洋生物）冷卻一個數據中心，使冷卻水溫度上升，這樣可以更加適合反滲透的海水淡化處理。

冷水淡化效率很低，大量水將需要泵來輸送，這大大增加了泵的電費支出。如果水通過數據中心的冷卻熱交換器，在其第一次運行中，泵送電能損失非常小，數據中心可以得到冷卻，而且基本上是免費的（只是循環冷卻裝置的成本）。另外還有一個額外的好處，海水溫度上升使海水淡化廠更加容易實施淡化處理，可以減少每年數百萬美元的損失。這是一個非常好的解決方案。

目前，一些數據中心已經部署了可以使用海水的冷卻基礎設施。然而，直接使用海水或經過某種形式的處理或海水淡化，這只適用於海洋附近的數據中心；其他的仍必須使用本地可用的淡水來冷卻。

數據中心與各種水資源

許多數據中心設計使用冷卻塔作為散熱裝置，結果他們通過使用不同的方式消耗水資源：從公共水源中提取水，通過蒸發過程將水輸送回來；又或者是採用非飲用水，然而這種選擇可能是不切實際的，內陸數據中心也使用不了海水，但還有一種可能就是中水，也就是說使用過的水，其中不包含糞便或需要特殊處理其它雜質（例如，進入廚房水槽或排水管的洗滌用水）。

這些大量的中水足夠數據中心冷卻使用，但是，實施起來可能比較困難，雖然 Google 的數據中心曾與本地的自來水公司實現了這種做法，然而對於規模較小的公司卻是很難做到的；事關她們缺乏影響力（以及必要的資金），無法進行此類交易。

另一種可能就是冷卻系統中不採用液體冷卻技術：即依賴於空氣制冷。Facebook 的數據中心制冷都採用直接空氣節能設計，在室外吸入空氣，並提供給 IT 設備。在大多數情況下，這需要水「霧」被噴入氣流中，但用水量明顯少於傳統的冷卻塔設計。第三，數據中心可以採用「閉環冷卻器設計」，這樣可以減少（但不一定是消除）用水量。

當需要水的時候該怎麼辦

高密度部署的數據中心必須採用液體冷卻技術，超級電腦就是這樣的情況。只能在乾旱的情況下採取一些普遍的措施來提高用水效率。簡單地減少能源消耗，效果也許最明顯：降低電力的熱量意味著降低冷卻要求。然而這只能作為權宜之計，事關這種做法會影響數據中心性能，並不可作為長遠改善數據中心效率的一部分。

另一種可能性是保持較低的工作濕度。然而在數據中心，濕度的平衡是必要的：如果空氣太乾燥，靜電會成為一個令人討厭的問題，靜電對於電子設備亦是致命的威脅。因此，有效的冷卻標準做法可以幫助工作人員採取簡單和廉價的措施，如消除從機房的雜波，方便控制空氣流量等；另外提高數據中心工作溫度也是一種選擇，可以減少冷卻負擔。在令人關注的乾旱地區（例如，加利福尼亞）應該設計自己的數據中心，並針對任何其他不利條件進行設計，以適應這種情況。

專家指出，超級電腦可以使用基於軟件的方法，在用水效率最大的時間內運行工作負載。這不同於目前的節約方法，其中主要集中在提高效率，但還是有一些局限性（如高昂的前期資本投資和適宜的氣候）。基於軟件的方法通過利用時空變化減少超級電腦用水量。因此，水冷卻效率的時空變化也非常適合超級電腦的工作量靈活性：工作負載高峰在用水效率更高的時段運行。

在乾旱的情況下，用水車運水是最差的選擇。對於消耗大量水資源的數據中心來說，這種方法是昂貴的，甚至是不可能的。此外，當地政府限制用水還會產生其他的麻煩。

結論

加利福尼亞的乾旱對耗水量巨大的數據中心來說是一個嚴峻的挑戰，那些建在乾旱地區的數據中心應該最大限度地減少對水冷卻的依賴。而對於那些高密度的數據中心來說，幾乎沒有其他的選擇。如今，使用非飲用水作為冷卻使用上已取得了一些成功，但其是否可廣泛採用還是令人懷疑。因此，乾旱對數據中心營運的威脅是企業在設計和運行數據中心設施時必須面對的難題。

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