日前，美国加利福尼亚州的严重干旱仍在持续。人们常年的担忧的水资源可用性(尤其是在西方国家)终于引发了严重的问题。对数据中心运营商来说，水资源在冷却数据中心设施起着重要作用，但是企业如何解决这一问题?如何避免使用液体冷却技术并为数据中心冷却?用于高性能计算机(HPC)的液体冷却技术难道是唯一可行的选择吗?以下就来看看一些数据中心围绕水资源的一些思考。
水，无处不在，但却…
水是一种丰富的资源，几乎四分之三的地球表面被水覆盖。然而问题是，大部分是海水，使它不能饮用以及在其他情况下不可用。例如，腐蚀就是一个问题。而且，即使数据中心可以使用海水，将它应用到许多内陆地区数据中心的成本也可能过高。在大多数情况下，人们的选择是使用淡水，无论从河流或湖泊或从地面获取，但这种形式的水是非常稀少的，其稀缺性正在为加利福尼亚州以及其他西方国家带来巨大的问题。
当然，还有一种用于制造饮用水的海水淡化的方法。然而，不幸的是，这个过程将耗费大量的能量，重要的是人们要记住，最广泛使用的能源生产形式(包括煤炭，天然气和核能)都要使用大量的水。当然，这通常并不意味着水资源就消失了，但它可能被污染或蒸发到大气中。
使海水淡化可以更加经济，人们为此进行了一些创造性的努力，但他们在很大程度上都失败了，从而使研究此类项目相关的费用大大缩减。举例来说，一个方法是使用冷海水(其中包含更少的海洋生物)冷却一个数据中心，使冷却水温度上升，这样可以更加适合反渗透的海水淡化处理。詹姆斯•汉密尔顿表示，“冷水淡化效率很低，因此，大量水将需要泵来输送，这大大增加了泵的电能费用。如果水通过数据中心的冷却热交换器，在其第一次运行中，泵送电能损失非常小，数据中心可以得到冷却，而且基本上是免费的(只是循环冷却装置的成本)。另外还有一个额外的好处，海水温度上升使海水淡化厂更加容易实施淡化处理，可以减少每年数百万美元的损失。这是一个非常好的解决方案。”
目前，一些数据中心已经部署了可以使用海水的冷却基础设施。然而，直接使用海水或经过某种形式的处理或海水淡化，这只适用于海洋附近的数据中心。其余的必须使用本地可用的淡水来冷却。
数据中心与各种水资源
一些技术超前的设计小组总结了液体冷却的效果：“许多数据中心设计使用冷却塔作为散热装置，结果他们通过用不同的方式消耗水资源：从公共水源中提取水，通过蒸发过程将水输送回来。”
该公司列举了三种可供选择的数据中心冷却水资源的方案。首先是前面提到的非饮用水，这种选择可能是不切实际的，内陆数据中心也使用不了海水，但还有一种可能就是中水，也就是说使用过的水，其中不包含人的粪便或需要特殊处理其它杂质(例如，进入厨房水槽或排水管的洗涤用水)。这些大量的中水足够数据中心冷却使用，但是，这实施起来可能比较困难，虽然谷歌公司与当地自来水公司共同努力做到了这一点，然而规模较小的公司因为可能缺乏影响力(以及必要的资金)，无法进行此类交易。
另一种可能就是冷却系统中不采用液体冷却技术：即依赖于空气制冷。Facebook公司(还有其他公司)的数据中心制冷都采用直接空气节能设计，在室外吸入空气，并提供给IT设备。在大多数情况下，这需要水“雾”被喷入气流中，但用水量明显少于传统的冷却塔设计。第三，数据中心可以采用“闭环冷却器设计”，这样可以减少(但不一定是消除)用水量。
当需要水的时候该怎么办
高密度部署的数据中心必须采用液体冷却技术。超级计算机就是这样的一种情况。只能在干旱的情况下采取一些普遍的措施，来提高用水效率。简单地减少能源消耗，效果也许最明显：降低电力的热量意味着降低冷却要求。然而这样做，只能作为权宜之计(例如，在发生干旱)，却会影响数据中心性能，而不是有计划的改善数据中心效率项目的一部分。
另一种可能性是保持较低的工作湿度。然而在数据中心，湿度的平衡是必要的：如果空气太干燥，静电可以成为一个令人讨厌的问题，静电对于电子设备是致命的威胁。因此，有效的冷却标准做法可以帮助工作人员采取简单和廉价的措施，如消除从计算机机房的杂波，方便控制空气流量等。在设备保修指南指导下，提高数据中心工作温度也是一种选择，可以减少冷却负担。在令人关注的干旱地区(例如，加利福尼亚)应该设计自己的数据中心，针对任何其他可能的不利条件进行设计，以适应这种情况。
计算机专家指出，超级计算机可以使用基于软件的方法，在用水效率最大的时间内运行工作负载。这不同于目前的节水办法，其中主要集中在提高效率，但还是有一些局限性(如高昂的前期资本投资和适宜的气候)。基于软件的方法通过利用时空变化减少超级计算机用水量。因此，水冷却效率的时空变化也非常适合超级计算机的工作量灵活性：工作负载高峰在用水效率更高的时段运行。
在干旱的情况下，用卡车运水是最差的选择。对于消耗大量水资源的数据中心来说，这种方法是昂贵的，甚至是不可能的。此外，当地政府限制用水还会产生其他的麻烦。
结论
加利福尼亚的干旱对耗水量巨大的数据中心来说是一个严峻的提醒，那些建在干旱地区的数据中心应该最大限度地减少对水冷却的依赖。而对于那些高密度的数据中心来说，几乎没有其他的选择。如今，使用非饮用水的努力已取得了一些成功，但其是否广泛可行还是令人怀疑。因此，干旱对数据中心运营的威胁是企业在设计和运行数据中心设施时必须面对的难题。
作者：何妍
来源：51CTO