超过7.5亿用户,5.32亿千瓦时的能源消耗以及随之而来的285,000公吨二氧化碳:这些是脸书2011年的数据。
这意味着,正如这家社交网络公司在8月1日的一篇脸书帖子(自然地)发布能源使用数据时写道,“一个人在2011年全年使用脸书的碳足迹大致相当于一杯中杯拿铁。或者三根大香蕉。或者几杯葡萄酒。” 这相当于每“活跃用户”269克二氧化碳,以及云计算的另一种无形影响。
但这种云具有非常切实的物理影响。尽管单个数字听起来可能很小,但当累加起来时,脸书以及全世界在俄勒冈州普赖恩维尔和北卡罗来纳州森林城等地的大型、冷藏、无窗仓库中,一排排计算机服务器的使用,消耗了全球日益增长的能源份额。 例如,为了让亚马逊随时准备好接受订单,数据中心一排排的计算机被冷却到 21 摄氏度以下。 全球现在有超过 500,000 个数据中心,托管着超过 3200 万台独立服务器的大部分。斯坦福大学数据中心专家乔纳森·库米 (Jonathan Koomey) 表示,服务器机房现在约占全球电力使用量的 1.5%,即每年约 3000 亿千瓦时的电力。 例如,谷歌的数据中心比脸书的规模更大,每年使用 20 亿千瓦时,因为全世界都在搜索有关服务器能源使用的最新文章。
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这使得互联网成为比所有斯堪的纳维亚国家加起来更大的温室气体排放源——2.3亿公吨。
当然,互联网公司并不希望看到巨额电费账单或灾难性的气候变化。 从云计算中榨取最大的能源效率已成为像脸书这样的公司盈利能力的重要组成部分——而冷却所有这些计算机仍然是这些公司最大的能源用途。
唯一阻止服务器消耗更多能源的事情是一个鲜为人知的摩尔定律的推论:根据库米的研究,在过去的 65 年里,每千瓦时电力所能完成的计算次数每 1.6 年翻一番。 但是,全球各地的小型公司使用的小型服务器机房甚至机柜通常没有配备最有效的冷却设备,并且每次计算的耗电量是许多大型计算公司使用的更高效计算机的两倍。
减少服务器机房(以及大型服务器机房)能源使用的一个想法是简单地提高此类服务器运行的温度。“为什么数据中心的冷却温度为 18 到 21 摄氏度? 人们担心可靠性,”英特尔高密度数据中心和云基础设施首席架构师查尔斯·雷戈 (Charles Rego) 说。 但今天的服务器可以在高达 27 摄氏度的温度下舒适地运行,英特尔规定其芯片必须承受高达 35 摄氏度的温度而不会降低性能。 “每升高一度摄氏度,就能节省 4% 到 5% 的能源,”他指出。
如果全球服务器机房温度仅升高 5 摄氏度,则在目前的用量水平下,可以避免 170 万公吨的二氧化碳排放量(以及节省足够的能源为台湾供电一个月)。 这大约相当于 4300 万棵树生长十年所吸收的二氧化碳量,或者大致相当于覆盖斯堪的纳维亚半岛的新北欧森林,据英特尔称。
另一个步骤是改变服务器内部微处理器的布局——每个微处理器在计算时都会发热。 它们可以排列成不排成一行,这样就不会互相预热,而是间隔开以允许冷却气流。
服务器建筑本身的结构也有帮助。 例如,脸书在普赖恩维尔的新服务器机房完全通过周围的空气进行冷却,而周围的空气本身是通过蒸发而不是使用破坏臭氧层和加剧温室效应的氯氟烃或冷却塔的空调冷水机进行冷却的。 数据中心也在学习如何按需收缩和增长——这意味着在任何给定时间都有或多或少的计算机开启。 “美国或世界上大多数服务器的利用率都非常低,”自然资源保护委员会的高级工程师皮埃尔·德尔福格 (Pierre Delforge) 指出,他一直在帮助减少这个巨大的电力消耗来源。 许多服务器的运行容量低至 5%,或者最多为 15% 到 20%,同时运行效率低下的软件代码,在某些情况下,这些代码是在 50 年前编写的。
这不仅仅是电力和金钱的问题。 据英特尔称,数据中心每年使用约 800 亿加仑的水进行冷却。 雷戈说,如果这家芯片制造商能够弄清楚如何在 40 摄氏度以上的温度下运行,“它就可以摆脱用水”。
但最终,简单地在自然凉爽且可再生能源充足的地方建造此类服务器机房——想想脸书在 2014 年在瑞典吕勒奥开设这样一个仓库,那里有寒冷的空气和丰富的水力发电——可能会证明是一个受欢迎的举动。 “当你可以使用冷空气,或者更好的是冷水时,你就不必通过冷却器制造冷空气或冷水,因此可以节省大量能源,”德尔福格解释说。 “数据中心产生大量热量。” 但通过能源效率和适当的选址,也许在像脸书这样的网站上表达的所有热空气都可以避免加剧全球变暖。