如今，云計算的利用率有增無減。云服務的天下還是掌控在美國和中國幾家自有超大規模數據中心的公司手中。在不久的將來, 云服務市場的業績增長將主要得益于這些少數廠商, 因為許多企業已決定放棄自建數據中心，并將其應用程序遷移到云平臺上。

圖1顯示，到2020年超大規模數據中心的預期增長規模, 以及預期駐留在這些數據中心的服務器的百分比。到 2020年, 市面售出的服務器中預計將有47%被賣給了超大規模數據中心客戶。

對于諸如 HPE 和 Dell 等傳統硬件提供商, 這種情況則預示其客戶群體變窄了，也意味著這些客戶將具有更高的技術洞察力并密切關注著技術趨勢。HPE 和戴爾將會發現，他們面向大規模數據中心客戶的銷售，將被一些沒有名頭的白箱供應商替代，后者可以滿足客戶的所需。顯然，一臺服務器配置已經不再包打天下了。開放計算，將日益成為降低成本和提高效率的重要途徑。

圖1 資料來源: Synergy Research研究機構發布的思科全球云2015–2020指數。

新的網絡拓撲為超大規模數據中心通信量帶來更高的帶寬。Facebook 已經開放了其基于商品的交換機設計規范, 并向世界展示了SDN與網絡功能虛擬化的諸多優勢。

對于超大規模數據中心運營商來說, 在電力交付方面的創新以及新的冷卻方法增加其設施中的機柜功率密度, 同時提高了整個基礎設施的效能，產生極低的 PUE值。

什么是超大規模數據中心？

如今，超大規模數據中心已是威震八方，實際上它起源于上世紀八九十年代的互聯網熱潮。

微軟因MS-DOS的火爆而成功蛻變成如今身價900億美元的科技巨頭, 其業務也從軟件套裝發展到 SaaS (Office 365) 與PaaS (Azure)，這背后離不開其全球數據中心的布局；

1994成立的亞馬遜公司則是從一家網上書店起家，如今成為身價逾1700億美元的電子商務巨鱷, 同時也是世界上最大的云服務提供商；

Facebook 是全球最大的基于社交媒體發展而來的企業, 在全球擁有眾多的大型數據中心。阿里巴巴則是中國本土的電商，對標美國亞馬遜, 它正在擴大其數據中心的版圖，并已走出了國界；

谷歌則起源于上世紀90年代的一個研究項目, 并迅速上升成為最大的互聯網搜索提供商，該公司也同樣依賴于分布在全球各地的海量數據中心，以滿足所有人在進行網絡搜索時對快速性能的需求。與此同時，行業還有另外一些超大規模數據中心占有者，實現了快速增長，包括蘋果、騰訊、百度和EBay。

大多數超大規模數據中心構建者都擁有自己的基礎設施。最初由HPE、Dell EMC和思科生產的硬件支撐的超大規模數據中心運營商，正逐漸轉向中國大陸和臺灣地區的原始設備制造商，諸如廣達、英華、緯穎科技、富士康、英業達、超微電腦與浪潮等，以尋求更為低廉的成本，更有針對性開放計算和網絡解決方案。

功率密度和冷卻系統對超大規模設計的影響

在過去的200年中，數據中心行業的機柜功率密度與計算、存儲密度相當。如今，單一機柜中出現了越來越多的服務器和硬盤，同時采用的是橫向擴展方式而不是擴展方式。一個典型的IT機柜的能耗曾是1-3千瓦，而現在機柜內常見的負載為20-40千瓦。美國國家可再生能源實驗室則宣稱，30千瓦的機柜如今已是十分普及。

據谷歌公司負責全球基礎設施業務的Joe Kava透露，谷歌在2015年使用了5.7太瓦時的能源。卡瓦說：“數據中心的能耗占去了大半，這也是谷歌緣何能成為云計算園區可再生能源的頭號買家。”

基于英特爾、AMD、Nvidia和Arm等巨頭最新芯片技術的新服務器，每秒可提供前所未有的高運算速度和每瓦運作次數。與此同時，大多數市場中的數據中心地產成本持續上漲，導致運營商尋求更高的IT機柜，云主機租用，試圖更有效地利用空間。這樣一來，一排排滿是IT設備的高大機架，不可避免地產生了散熱問題。數據中心架構師必須盡早選擇空氣或水作為冷卻介質。一些設施則同時部署兩種方案。

高效的空氣冷卻系統需要遵守各種設計原則：

交替設備的方向，來創建天然冷通道或熱通道。

在空機柜空間中使用盲板，以確保冷空氣不會泄漏到熱通道中。

采用熱通道或冷通道遏制系統。