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如何建一個“不討人嫌”的數據中心

安晟培半導體 ? 來源:DOIT ? 作者:朱朋博 ? 2022-11-24 15:05 ? 次閱讀

IT技術進步的意義就是用更少的成本,辦更多的事兒,提升每瓦功耗產出的價值。

在如今講究節能減碳,要實現“碳達峰”與“碳中和”戰略目標的背景下,Arm處理器的功耗優勢非常惹眼。Ampere作為活躍在國際市場上的Arm芯片廠商,在數據中心建設方面也頗受關注。

讓人又愛又恨的數據中心

眾所周知,碳排放過量能造成全球氣候變暖、冰川融化、海平面上升,最終還會影響人類的生存。

道理都懂,但還是感覺離現實有點遙遠。直到近幾年,幾座數據中心建設開始碰到更現實的問題。

比如,倫敦西部數據中心建設項目在審批時,由于當地還有很多住房項目,算下來,當地整體電力供應嚴重不足,因此,數據中心的建設審批擱置到了十幾年后。

又比如,愛爾蘭的數據中心用電量正在快速增長,預計到2029年,數據中心用電量將占到整個愛爾蘭的27%,因為電力供應原因,一些數據中心相關的項目也受到了影響。

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數據中心是不折不扣的用電大戶,來自美國能源部(U.S. DOE 2020)的數據顯示,一些超大規模數據中心消耗高達100兆瓦的電力,足以為 80,000個美國家庭供電,甚至超過某些國家的用電量。

數據中心的重要性不言而喻,從新藥研發、到遠程辦公、社交媒體、流媒體以及現代生活相關的諸多在線服務都離不開數據中心,但因為數據中心用電和碳排放的問題,面臨的阻力會越來越多,越來越“討人嫌”。

如何建一個“不討人嫌”的數據中心

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翻開數據中心能耗清單,耗電最多的是服務器和散熱/供電系統,排第三位的是存儲,第四位是網絡,雖然數據有點舊,但大致比例是不會有太大變化的。

不難發現,碳排放的終極源頭還是服務器。

因為,供電系統主要給用電大戶——服務器來供電,散熱系統主要給發熱大戶——服務器來散熱,所以說,數據中心碳排放的“罪魁禍首”就是服務器!

如果能從服務器下手,從服務器CPU下手降低功耗,那對于降低PUE,減少碳排放會從根本生發生大量變化。

2022年看來,Ampere基于Arm的云原生處理器就是當下最理想的選擇。

作為蘋果M1芯片電腦用戶,我最大的感受就是續航有了巨幅增長,要知道,M1芯片也是Arm處理器。

正如蘋果所說,M系列芯片使得每瓦性能達到了業內領先水平,而Ampere正在讓同樣的領先發生在服務器上。

Ampere能幫你建一座不討人嫌的數據中心

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上圖來自Ampere首席產品官Jeff Wittich在OCP全球峰會上分享的一張PPT,顯示的是Ampere云原生處理器的四大優勢。

如圖中最左側的圖表1所示,在運行Nginx Web負載時,Ampere處理器的每瓦性能比英特爾至強Ice lake高了3.8倍。同時,因為核數多的原因,整體性能也比前者更高。

如圖中最右側的圖表4所示,在運行Hadoop數據服務時,標稱250瓦TDP的Ampere Altra Max在150瓦功率下工作,整體的CPU利用率就達到了95%。

以上兩大優勢,說明了Ampere將每瓦性能的潛力進行了強力“壓榨”。另外兩大優勢則是在說,這種“壓榨”的優勢可以不受限制地進行擴展,不受限制地進行放大。

上圖中左起的圖表2顯示的是處理器在Redis負載變化時的性能抖動。Ampere處理器的性能幾乎是一條直線,而x86處理器會有明顯抖動,這意味著Ampere的處理器的性能更穩,性能更容易預測。

圖表3顯示的是Ampere處理器在H.264轉碼負載下,性能隨CPU利用率增長而增長的趨勢,Ampere處理器的性能實現了幾乎線形的增長,而x86增長到一定程度后,性能提升非常有限。

這兩大優勢簡要總結為:Ampere處理器單個核心性能可預測,同時,多核心性能可以線形擴展。

這兩大優勢決定了,Ampere這種處理器非常適合公有云大規模、可彈性伸縮的特性,就像是專門為公有云準備的一樣,也就是Ampere將其稱之為云原生處理器的主要原因。

對于迫切需要降低數據中心PUE的數據中心建設者而言,Ampere處理器將帶來立竿見影的效果。

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如圖所見,由于采用Ampere處理器的服務器功耗低,所以,可以充分利用42U的標準機柜。

這意味著數據中心可以少擺放2-3倍的機柜,意味著能節省寶貴的機房空間。從占地空間來算,如果全改用Ampere服務器,這意味著可以少建一些個數據中心,或者縮小數據中心的建設面積。

還應該注意到,此時單個機柜所能提供的性能相對于AMD英特爾的方案也有明顯優勢,平均性能在2倍以上。從性能需求總量來算,如果全改用Ampere服務器,意味著可以少建一半的數據中心。

想要綠色低碳?Ampere服務器已經來了

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目前,Ampere的芯片早已經發布,采用Ampere處理器的服務器也有多個型號,分別來自緯穎科技、技嘉、HPE、浪潮和超微,大部分型號面向的都是大型數據中心用戶,而HPE的服務器既面向數據中心用戶,同時也面向企業用戶。

為了讓大型數據中心用戶更方便地用上Ampere的服務器,Ampere去年向OCP捐贈了Mt Jade服務器,而今年又捐贈了下一代的Mt. Mitchell。同時,Ampere也在推行Arm SystemReady認證服務,可以用來加速服務器的落地部署。

寫在最后

當然,想要降低數據中心對環境的影響,核心原則就是利用各種先進技術提高資源的利用率。

Arm處理器和服務器算一大部分,新的CXL互聯技術,DPU技術也都有其價值,先進的虛擬化技術也非常有幫助,可以提高散熱效率的液冷散熱,以及一些部件回收計劃等等也有積極作用。

審核編輯 :李倩

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原文標題:媒體視角 | 數據中心碳排放的“罪魁禍首”就是服務器,怎么破?

文章出處:【微信號:AmpereComputing,微信公眾號:安晟培半導體】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

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