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2012-10-8 15:25 上傳
Facebook的首席工程師Jeff Rothschild遇到了一件棘手的事——他們的服務器快要融化了。Facebook租用了一個40×60英尺的房間存放服務器，用以存儲和處理用戶的賬戶信息。而現在的問題是，這些傢伙在吃進大量電力的同時不斷吐出熱氣，房間內的溫度已經超出了服務器組件的承受範圍。高溫的問題再不解決，服務器就將因為溫度過高而癱瘓。思量之後，Rothschild讓員工抓緊去周圍的超市買風扇。“我們把周圍超市的所有的風扇都買了下來”，他選擇用這種質樸的方式給服務器降溫。
這是發生在2006年的故事，當時的Facebook還只有1000萬用戶。而現在，Facebook的服務器需要處理將近10億用戶的各種各樣的信息要求，曾經40×60英尺的房間也變成了佔地面積達數十萬平方英尺的數據中心。風扇肯定是無用武之地了，為了保證這一排排的服務器能夠正常運行，Facebook給所有的數據中心配置了工業製冷系統。
在這個網絡時代，Facebook那佔地數十萬英尺的數據中心只不過是全球遍布的數據中心中的滄海一粟。沒人說得清楚網絡上有多少信息，服務器每天要處理多少數據。有人從iTunes內下載視頻和音頻資料，有人登錄網上銀行查看自己的收支情況，有人使用郵箱發送帶有超大附件的電子郵件，有人在亞馬遜等購物網站上買東西，有人在Twitter上發微博，有人通過網絡在線閱讀報紙雜誌。每次點擊都是信息，每條信息都是數據。
《紐約時報》經過一年的調研後發現，向來被公眾認為是綠色環保的信息產業其實是一個污染和耗能大戶。調查顯示，作為信息產業根基與支柱的數據中心，從設計伊始就不知節能為何物。而數據中心的使用者往往不論自己需求幾何，都將其以滿負荷運轉。調查結果中的數字令人驚訝，數據中心浪費的電力可以占到總能耗的90%以上。正因如此，互聯網的數據中心已經成為美國各州政府污染大戶名單上的常客。
《紐約時報》僱請的業內專家估計，全球範圍內所有數據中心的總功率高達3000萬千瓦，幾乎相等於30座核電站的產電量。國際調查機構麥肯錫公司對藥廠、軍事合約商、銀行、媒體和政府機構等70個大型數據中心、約2萬個服務器進行了調查，發現實際用於計算機運算的用電量只佔6%至12%，剩餘的大量電力主要用以確保服務器處於閒置狀態，以應對突如其來的網絡流量高峰。
“這些數據會讓多數人大吃一驚，即使是業內人員。”Peter Gross曾參與設計了數百個數據中心，“一個數據中心的能耗可能會比一個中型城市還多。”一個不願對外公佈自己單位信息的IT業資深總裁表示：“數據中心的誇張能耗是這個行業的灰色地帶，誰也不願出來捅破這層窗戶紙。如果這是在製造業，搞這麼大的能源浪費就直接等著關門大吉吧。”
實際上，這種低效率的能耗是由互聯網上用戶與服務商的關係決定的。用戶在點擊網頁的時候都希望能夠迅速出現自己希望看到的內容，誰都不願等待。而服務商就必須時刻準備著滿足用戶的這種需要，不然就沒人點擊自己的網站了。
為了保證自己的服務器每時每刻都能夠運行無礙，在將電力火力全開之餘，為了保險起見，多數大型的數據中心都配有大型發電機，或是數以千計的備用的鉛酸電池。這些電池跟電動汽車的電源差不多，當電網斷電的時候它們將充當備用電源的角色。雖然斷電的概率很小，但哪怕是百分之一秒的供電故障都將引起服務器崩潰。美國電力研究所（Electric Power Research Institute）的高級研究員丹尼·P·希曼斯基(Dennis P. Symanski,)認為這是一種浪費，“他們佈置了過多的安保措施。”也許數據中心的做法有自己的考慮，但這些行為與環保是格格不入的。弗吉尼亞州和伊利諾斯州的很多數據中心甚至已經違反了相關的空氣質量管理法規。亞馬遜在三年內就違反了超過24項環保法規，其中包括未經環保部門批准擅自運行發電機。
現在有幾家公司已經開始通過升級管理數據中心的軟件和製冷系統來減少能源浪費，這其中包括谷歌和Facebook。他們還重新設計了數據中心的硬件設施以減少污染。儘管如此，最新的數據顯示，谷歌數據中心的電功率為3億瓦，而Facebook稍微少點，是6000萬瓦。雖然有許多辦法能夠幫助數據中心降低能耗，但出於對風險的恐懼，多數公司都不願作出任何改變。由於很多公司服務器處理的信息都涉及到用戶的個人隱私，所以大多數公司需要採取保密措施，這也給產業評估和升級來帶了困難。
此外，為了保密起見，很多的公司都不願意公佈自己的數據中心具體位置，這些數據中心大多建在一些不為人所知的建築物內，而且警戒級別很高。業內資深高管Micheal Manos透露，出於商業競爭考慮，幾乎沒有公司願意公開自己的數據中心與核心技術，“這些重要信息只有小部分'圈內人'才會知道”。而這些數據中心的能源消耗也在公司的保密範圍之內。讓產業評估更困難的是，現在沒有一家政府級機構有權利單獨監測互聯網產業。去年政府完成的能源消耗調查顯示，美國政府也不知道自己的數據中心每年的要消耗多少能源。不過該調查卻披露了一個現實，聯邦政府的數據中心從1998年的432個已經增長到了2010年的2094個。
為了更好的調查互聯網產業能耗現狀，《時代雜誌》從地方政府、州府和聯邦政府那裡獲得了數千頁的資料，其中的許多根據信息自由法律都是公開的。《時代雜誌》還從環保部門那裡複印了互聯網公司每年的排放量標准文件，這些都能幫助找出數據中心的地理位置和公司的操作細節。除此之外，《時代雜誌》訪問了全美的數據中心，採訪了數百名數據中心的現任、前任僱員以及承包商，詢問他們對此的看法。 一些行業分析師給出預測，隨著數據規模和能源消耗的不斷增長，互聯網行業必須對數據中心的能源利用方式作出調整，抱守舊念的公司遲早會在行業洗牌中淘汰，就好比二十世紀九十年代互聯網泡沫破裂時敗下陣去的那些公司。
Mark Bramfitt之前在互聯網公司擔任高管，現在是能源及信息科技產業的顧問，他也認為互聯網產業最大的問題是“沒有可持續的發展模式”，所以“未來必將碰壁”。
數據的海洋
穿著巴塞羅那T恤和短褲的Andre Tran在雅虎位於Santa Clara的數據中心來回踱著步子，他是該數據中心的運行經理。聖克拉拉數據中心的服務器負責雅虎體育、郵件和照片分享的數據信息處理，而這個服務器數據中心只不過是我們信息大潮中來來去去的一朵小浪花。
在這裡，成排的服務器靜靜地站在那裡，閃著藍色、綠色與琥珀色的熒光。高速旋轉的硬盤內存儲著海量的用戶信息。如果不是電纜上面的閃光的雅虎商標，我們無法知道這是雅虎的數據中心。安德烈指著有其中的一個服務器說：“這裡面儲存著的應該是用戶郵件，人們總是喜歡保留自己的郵件和郵件上面的附件，所以這就要求很大的存儲空間。”
舉一個很簡單的例子，在NBA聯盟的每一位球員的數據都會被存入服務器，包括該球員的平均得分、出手次數、籃板、聯盟排名等等，而且這些數據需要保存很長時間。類似於這樣的數據實在是太多了，數據不斷積累之後規模就會變得十分的龐大。
隨著科學技術的進步，服務器的芯片處理速度每年都在變快，而且存儲空間和存儲密度也是越來越大，成本不斷的下降。但是數據的膨脹速度不比其中任何一項增長的速度慢，處理器的用電量也是不斷地增加。
數據存儲專家的傑里米·波頓(Jeremy Burton)說，當十年之前他在一家計算機技術公司工作時，他過手的數據密集型客戶數據規模最大就在是50000千兆字節上下。（數據以字節為單位進行存儲的，一個英文字母為一字節，一千兆字節就是十億字節的信息。）如今波頓在數據管理與存儲服務商EMC公司工作，他坦言，單單製作一部3D電影就需要數據中心處理和儲存大約100萬千兆字節的數據。他補充說，單就紐約證券交易所這一個客戶，每天就會產生多達2000千兆字節的信息，而這大量的日常信息都要被保存若干年。
根據EMC和國際數據集團的聯合評估，去年全球的總共產生的數據信息多達1.8萬億千兆字節。而EMC估計，在海量的數據信息中有四分之三都是由普通用戶產生的。“這是一場競賽，我們存儲數據的速度在和人們創造數據的速度競賽。”波頓認為服務器的儲存性能是被社會剛性需求不斷拔高的。
由於普通民眾不知道網絡上看似虛擬的信息事實上會消耗大量有形的能源和空間，所以多數人也沒有節省資源的意識。人們往往喜歡發送超大的視頻文件，或是附有超大附件的電子郵件。可是我們應當知道，即便是最尋常的應用程序（比如在紐約曼哈頓查找一個意大利餐館或者在達拉斯找一輛出租車）都要求服務器保持24小時開機待命，這樣服務器才能即時處理這些信息。
數據傳輸的複雜性往往不為常人重視。即使你只是給隔壁鄰居發送一封帶有圖片的電子郵件，這封郵件在到達鄰居郵箱之前必須在互聯網世界穿梭上千英里，經歷萬水千山，而且需要經過多個數據中心的處理。 Uptime Institute的副總裁Bruce Taylor認為，現代人已經把使用互聯網當做理所當然的權利。“如果你告訴一個人他今後將無法登陸Youtube，或是不再能夠從Netflix上下載文件了，他們會告訴你這是上帝賜予自己的權利不容剝奪。”而國際數據集團公佈的信息顯示，為了滿足互聯網用戶的各種需求，全球範圍內已經建立了超過300萬個規模不一的數據中心。
龐大的數據中心團體消耗的電力是令人吃驚的。斯坦福大學的研究人員Jonathan G. Koomey研究數據中心能源消耗問題已經超過10年的世間。他透露，2010年全美數據中心的用電量高達760億千瓦時，約佔2010年美國整個國家用電量的2%。而總部位於英國倫敦的DatacenterDynamics也給出了相似的研究結果。一直以來，很多人都認為網絡自動化辦公和電子書的出現都為全球節省了大量的能源和資源。大家認為“綠色節能”的計算機產業終有一日會宣告紙質印刷業的落幕。但是根據美國統計局公佈的數據，2010年美國的造紙業全年消耗電力僅為670億千瓦時。
直觀上看數據中心比高耗能、高污染的造紙業還耗電，不過我們也不能直接將兩個行業進行對比。數據中心的運行連帶著數以千萬計的台式機、筆記本和手機等其他互聯網設備，而造紙業要牽扯進廢水淨化與貨運交通等環節，這些外部環節滋生的能耗無以評斷。
計算機產業的發展沒有調頭向下的可能性。位於達拉斯的Compass Datacenters數據中心首席執行官Chris Crosby認為，互聯網設施的建設在短期之內不會停歇。“雖然有很多的新技術和升級，但是所有這些數據中心再升級也不能擺脫對電力資源的依賴。”
過高的閒時能耗
Viridity Software是一家初創公司，專門為其他公司提供能源管理服務。當Viridity Software的工程師們發現客戶在亞特蘭大附近的數據中心一團亂麻時，他們一點也不奇怪，因為這早已是司空見慣的事。進行了基本的診斷測試之後，首席技術員Micheal Rowan發現，這裡的服務器存在的問題與其他客戶的服務器基本一致：能源利用率極為低下。
在羅文來之前，數據中心內的高管Martin Stephens就感到事情有些不對，他懷疑是不是服務器出了什麼故障才導致這麼高的能耗。許多服務器即使在不工作的時候，能耗也和滿負荷時差不多高。私下的檢測之後，他給自己認為能耗過高的服務器貼上了紅色的標籤。“結果紅色標籤貼得到處都是，就像出疹似的。這太令人吃驚了”。斯蒂文在研討會上把自己的發現告訴羅文。
Viridity 的檢測驗證了斯蒂文的擔憂。在對333個服務器監測中，有四分之三的服務器在閒時的能耗只比忙碌時的能耗少不到10%。而斯蒂文供職的企業並不是什麼名不見經傳的應用開發商，而是信息行業巨頭LexisNexis，他們的境遇代表著整個業界的普遍情況。
服務器的能源浪費每時每地都在不斷上演。在多數企業內，服務器被安裝了自動運行程序之後就“放任自由”，即便不再有用戶信息需要處理，或者程序升級後數據已經完全被轉移到其他的數據中心處理，這些服務器還在不停運轉。“這是因為我們處在信息爆炸增長的時代。在這種背景之下，沒有人，沒有任何人願意站出來說要拔下暫時閒置服務器的電源。”Uptime Institute的泰勒如此解釋道。
在1993年創立Uptime Institute Kenneth Brill認為，能源利用率過低可以說是互聯網行業的“原罪”。布瑞爾解釋道，在上世紀90年代，人們認為軟件運行系統如果運行多個程序的話會導致服務器崩潰，人們甚至認為服務器開機關機就會出現崩潰的可能性。在這種認識下，計算機技術人員很少讓一個服務器運行多個任務，同時技術人員不管任務完成與否、市場需求如何都始終保持服務器24小時運行。雖然政府的能源監管機構一再提示消費者在計算機閒置的時候應該關機，但是數據中心卻有著一套自己的原則。對於數據中心負責人而言，服務器如果出現崩潰或是延遲，自己很可能就得捲鋪蓋走人。他們眼中的首要原則是：不惜一切代價保證服務器正常運轉。
Viridity的前高管Michael Tresh坦言，本應充滿機智和膽識的互聯網行業如今被對失敗的恐懼所主宰。“數據中心的管理者每日都生活在對此的恐懼之下，”崔什評述道，“所以本是充滿機智和膽識的互聯網產業竟然被'害怕出事故'的陰影籠罩。事業沒有備份，一旦出了事故，數據中心的管理者可沒法給自己回檔。”
諮詢公司麥肯錫專門為《時代雜誌》分析數據中心服務器的能源使用率。他們監測這方面的數據至少已經4年的時間，但是他們最早公佈這些數據的時候並沒有引起外界的注意。與四年前相比，時至今日服務器的能源使用效率也沒有提高多少，只有6%到12%的公司的數據中心能源利用率稍有提升。由於簽訂了保密協議，所以麥肯錫沒有公佈具體他們都監測了哪些公司的數據中心能源利用率。
技術研究公司Gartner的副總裁兼首席研究專家David Cappuccio透露，大部分數據中心的利用效率僅為7%到12%之間。“常年以來我們都過度地在數據中心上投入資源”，卡布奇諾說，“不怕一萬就怕萬一的憂患意識造成了極其高昂的成本，也浪費了極其巨量的能源。”
實際上除了服務器之外，數據中心的工業製冷系統、備用電池的持續充電也非常地耗電。大體來說，一個典型的數據中心內，有效能耗（服務器用於處理數據所需能耗）僅佔總能耗的1/30。雖然服務器為了應付不時之需必須留有餘地，能源利用率不可能達到100%，但學術與研究機構認為多數企業完全有能力讓現實變得更美好一些。
勞倫伯克利國家實驗室的國家能源研究科學計算中心就成功讓自己的服務器達成了96.4%的能源利用率，他們有效地分配排序待辦事項使得服務器一天24都能“充實”地工作。而聖克拉拉的企業Power Assure也開發出了讓服務器閒時安全減少功率的技術，這項本該備受科技企業歡迎的技術奈何在市場上卻很不受用。Power Assure的經理McEnroe表示，“市場明明需要這項技術，但企業不採用，這真讓人焦急。”
電力研究所的Symanski認為，這種情況的發生就是因為“節能對他們無關緊要，保證服務器永遠正常運行才是他們的生命”。
昂貴的憂患意識
在Manassas毫不起眼的一隅，靜靜地躺著亞馬遜的一個數據中心。根據弗吉尼亞州環境質量監測部門的記錄，亞馬遜在該州最少設有八個數據中心，馬納薩斯數據中心只不過是其中一個。
亞馬遜是弗吉尼亞州環境質量監測部門的“熟客”了，他們2010年因未獲批准擅自運行發電機被處以約55萬美元的罰金。經過不斷地協商，亞馬遜終於將這筆罰金的總額下降到26萬美元。即便要繳納高額罰金，但亞馬遜也別無他選，因為備用發電機每隔一段時間必須得檢測一次。亞馬遜的發言人Drew Herdener坦言，公司“沒有得到相關許可。”“不過後來這些發電機都取得了環境部門的許可和支持”，海德納補充道。
無論亞馬遜的發電機有沒有獲得環保許可，大型發電機和我們想像中的互聯網產業都八竿子打不著干係。而弗吉尼亞環境署的前任經理Terry Darton對外宣稱，得到該州許可的數據中心備用發電機總輸出相當於一座核電站。“備用電源的規模之大足真是令人吃驚”，達頓說。
即便證據顯示數據中心是當之無愧的能耗大戶，但目前沒有任何國家將數據中心數量作為評判環境狀況的指標。過去的五年間，芝加哥地區的互聯網巨頭塞維斯與易昆尼克斯就不止一次收到伊利諾斯州環保局寄來的違規通知。亞馬遜也並不是弗吉尼亞州環境質量監測部門唯一的互聯網“客戶”，奎斯特、塞維斯、威瑞信和日本電報電話美國分公司都是該部門的座上客。
雖然互聯網企業揮霍著大量能源保障服務器正常運轉，但服務器當機的情況依舊時有發生。導致服務器崩潰的情況各式各樣，亞馬遜對2010年5月的一起服務器事故的解釋是：“一起交通事故撞毀了我們數據中心旁的高壓電線桿。”無論這場車禍是否屬實，但這起事故中亞馬遜的備用電源並沒有發揮出理想中的作用。經歷了此事的亞馬遜看來是不會在節能上做出任何妥協了，發言人海德納總結道：“我們不能讓這種情況再次發生。”（文/ 果殼網）
來源 香港新浪科技
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