臉書能否展示如何減少網際網路日益增長的能源消耗?

計算機設計和伺服器機房選址可以顯著減少執行臉書和網際網路其餘部分所需的能源,同時也能減少溫室氣體

超過7.5億使用者,5.32億千瓦時的能源消耗以及隨之而來的285,000公噸二氧化碳:這些是臉書2011年的資料。

這意味著,正如這家社交網路公司在8月1日的一篇臉書帖子(自然地)釋出能源使用資料時寫道,“一個人在2011年全年使用臉書的碳足跡大致相當於一杯中杯拿鐵。或者三根大香蕉。或者幾杯葡萄酒。” 這相當於每“活躍使用者”269克二氧化碳,以及雲計算的另一種無形影響。

但這種雲具有非常切實的物理影響。儘管單個數字聽起來可能很小,但當累加起來時,臉書以及全世界在俄勒岡州普賴恩維爾和北卡羅來納州森林城等地的大型、冷藏、無窗倉庫中,一排排計算機伺服器的使用,消耗了全球日益增長的能源份額。 例如,為了讓亞馬遜隨時準備好接受訂單,資料中心一排排的計算機被冷卻到 21 攝氏度以下。 全球現在有超過 500,000 個數據中心,託管著超過 3200 萬臺獨立伺服器的大部分。斯坦福大學資料中心專家喬納森·庫米 (Jonathan Koomey) 表示,伺服器機房現在約佔全球電力使用量的 1.5%,即每年約 3000 億千瓦時的電力。 例如,谷歌的資料中心比臉書的規模更大,每年使用 20 億千瓦時,因為全世界都在搜尋有關伺服器能源使用的最新文章。


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這使得網際網路成為比所有斯堪的納維亞國家加起來更大的溫室氣體排放源——2.3億公噸。

當然,網際網路公司並不希望看到鉅額電費賬單或災難性的氣候變化。 從雲計算中榨取最大的能源效率已成為像臉書這樣的公司盈利能力的重要組成部分——而冷卻所有這些計算機仍然是這些公司最大的能源用途。

唯一阻止伺服器消耗更多能源的事情是一個鮮為人知的摩爾定律的推論:根據庫米的研究,在過去的 65 年裡,每千瓦時電力所能完成的計算次數每 1.6 年翻一番。 但是,全球各地的小型公司使用的小型伺服器機房甚至機櫃通常沒有配備最有效的冷卻裝置,並且每次計算的耗電量是許多大型計算公司使用的更高效計算機的兩倍。

減少伺服器機房(以及大型伺服器機房)能源使用的一個想法是簡單地提高此類伺服器執行的溫度。“為什麼資料中心的冷卻溫度為 18 到 21 攝氏度? 人們擔心可靠性,”英特爾高密度資料中心和雲基礎設施首席架構師查爾斯·雷戈 (Charles Rego) 說。 但今天的伺服器可以在高達 27 攝氏度的溫度下舒適地執行,英特爾規定其晶片必須承受高達 35 攝氏度的溫度而不會降低效能。 “每升高一度攝氏度,就能節省 4% 到 5% 的能源,”他指出。

如果全球伺服器機房溫度僅升高 5 攝氏度,則在目前的用量水平下,可以避免 170 萬公噸的二氧化碳排放量(以及節省足夠的能源為臺灣供電一個月)。 這大約相當於 4300 萬棵樹生長十年所吸收的二氧化碳量,或者大致相當於覆蓋斯堪的納維亞半島的新北歐森林,據英特爾稱。

另一個步驟是改變伺服器內部微處理器的佈局——每個微處理器在計算時都會發熱。 它們可以排列成不排成一行,這樣就不會互相預熱,而是間隔開以允許冷卻氣流。

伺服器建築本身的結構也有幫助。 例如,臉書在普賴恩維爾的新伺服器機房完全透過周圍的空氣進行冷卻,而周圍的空氣本身是透過蒸發而不是使用破壞臭氧層和加劇溫室效應的氯氟烴或冷卻塔的空調冷水機進行冷卻的。 資料中心也在學習如何按需收縮和增長——這意味著在任何給定時間都有或多或少的計算機開啟。 “美國或世界上大多數伺服器的利用率都非常低,”自然資源保護委員會的高階工程師皮埃爾·德爾福格 (Pierre Delforge) 指出,他一直在幫助減少這個巨大的電力消耗來源。 許多伺服器的執行容量低至 5%,或者最多為 15% 到 20%,同時執行效率低下的軟體程式碼,在某些情況下,這些程式碼是在 50 年前編寫的。

這不僅僅是電力和金錢的問題。 據英特爾稱,資料中心每年使用約 800 億加侖的水進行冷卻。 雷戈說,如果這家晶片製造商能夠弄清楚如何在 40 攝氏度以上的溫度下執行,“它就可以擺脫用水”。

但最終,簡單地在自然涼爽且可再生能源充足的地方建造此類伺服器機房——想想臉書在 2014 年在瑞典呂勒奧開設這樣一個倉庫,那裡有寒冷的空氣和豐富的水力發電——可能會證明是一個受歡迎的舉動。 “當你可以使用冷空氣,或者更好的是冷水時,你就不必透過冷卻器製造冷空氣或冷水,因此可以節省大量能源,”德爾福格解釋說。 “資料中心產生大量熱量。” 但透過能源效率和適當的選址,也許在像臉書這樣的網站上表達的所有熱空氣都可以避免加劇全球變暖。

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