只会拉闸限电吗？为什么不用新技术来实现碳达峰？

今年，我国将制定2030年前碳排放达峰行动方案，力争2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和。实现碳达峰、碳中和对中国意味着什么？为什么实现碳中和需要近40年…怎么去实现？

前段时间，全国范围内简单粗暴的拉闸限电，造成生活和生产极大困难。吉林一家四口拉闸停电被困电梯超半小时，这一家4口有两个很小的孩子，其中一个才一岁，差点酿成大祸。

难道碳达峰只能拉闸限电吗？政府的管理和调控就这么简单除暴吗？

写在前面

最近科技圈里最火的词，不是自动驾驶和虚拟货币，而是碳中和和拉闸限电。今年的诺奖获得者也主要集中于气候变化领域，这表明了国际社会对于气候变化的重视。2021年是碳中和元年，包括我国在内的大部分国家都提出了各自的碳中和计划。这次诺贝尔奖组委会，或许也是希望通过这一方式来引起国际社会对于气候变化的关注，推动全球减碳计划的落实。

国家发展改革委等部门关于严格能效约束推动重点领域节能降碳的若干意见，发改产业〔2021〕1464号文，要求加强数据中心绿色高质量发展。

鼓励重点行业利用绿色数据中心等新型基础设施实现节能降耗。新建大型、超大型数据中心电能利用效率不超过1.3。到2025年，数据中心电能利用效率普遍不超过1.5。加快优化数据中心建设布局，新建大型、超大型数据中心原则上布局在国家枢纽节点数据中心集群范围内。各地要统筹好在建和拟建数据中心项目，设置合理过渡期，确保平稳有序发展。对于在国家枢纽节点之外新建的数据中心，地方政府不得给予土地、财税等方面的优惠政策。

数据中心是数字经济时代的关键基础设施，同时也是能耗和碳排放大户。如今，在全球数智化转型和“双碳”目标大趋势下，面对以指数级速度增长的数据“洪流”，加速降低数据中心能耗和碳排放，推动“绿色数据中心”发展，已变得更为迫切。那备份系统作为数据中心的重要组成部分，如何降低碳排放，实现绿色发展？

近日，权威市场调研机构IDC与发布了有关数据中心碳排放量和LTO磁带的有关调查结果汇总白皮书，指出面对不断加剧的数据中心能耗和碳排放挑战，行业应重新思考现有的数据存储备份模式，通过采用更先进的现代磁带或者蓝光存储备份数据来实现可持续发展。

说起磁带，可能很多人的脑海里会第一时间闪现出老式盒式磁带，认为这是一种古老的存储技术。确实，磁带存储技术已经存在很长时间了，但你可能不知道，该技术一直没有停止发展，几十年来其存储性能一直在不断改进，并取得了巨大的进步。

最近发布的第九代 LTO Ultrium 磁带具有 18TB 的原始容量(压缩后为 45TB)。线性磁带开放(LTO) 产品路线图目前延伸到第 12 代，预计单盘容量为 144TB(压缩后为 360TB)。LTO 磁带的路线图将继续大幅提高单位面积密度(即每平方英寸的比特数)，这意味着新的每一代磁带将存储更多的数据，从而进一步强化其总拥有成本低和二氧化碳排放低的特点。

光存储具有安全可靠、长期存储、绿色节能等，符合该时代下的数据存储特点。其中，光存储数据50年长期保存，整体耗电仅为磁盘存储的1/10，显著降低IDC能耗。以10PB数据保存50年的电力消耗计算，若选用80%蓝光存储和20%磁盘阵列的存储方案，耗电量为6650.00万度；而若采用100%磁盘阵列和磁带的存储方案，耗电量高达31，750.00万度，消耗量远大于前者。

数据增长造成能耗增长

本次发布的白皮书指出，在全世界数据量逐年增加的情况下，很多大企业每2年处理的数据量会倍增。预计从2020年到2025年，数据中心存储的数据量将以年均27%的速度增长。

面对逐年增长的数据量，数据中心要处理和存储备份这些海量数据，必然会消耗更多的电能，产生更多的碳排放。根据IDC调查，主要数据中心的能源消耗量从2017年到2020年增加了31%，超大规模运营商的平均能耗估计增长了 117%。同时也伴随着碳排放量的增加。

从数据中心的能耗组成看，主要包括IT设备、制冷系统、供配电系统等部分产生的能耗，IT设备的能耗又由服务器、存储和网络设备等产生的能耗组成。据统计，制冷系统的能耗约占数据中心总能耗的30%以上，IT设备系统约占50%。其中，对于存储系统，若采用常规硬盘存储备份方式，需要电力持续驱动，会消耗电能，其能耗约占IT设备系统能耗的30%以上；同时，持续的电力驱动还会产生热量，从而增加制冷系统的能耗和碳排放。

显然，面向未来，降低数据中心备份系统的能耗和碳排放，同样是实现“绿色数据中心”的突破重点。

以下是“绿色数据中心”如何利用技术和新流程来推翻更多的计算能力和存储等于更多能耗这一等式的一些例子:

投资于受人工智能影响的冷却控制，以进行众多的小调整，从而节省大量的能源(谷歌报告说，它通过这种方式节省了 5%的能源费用)

反思数据存储技术，制定战略，以便理解并选择最可持续的数据保留、保护和检索方式

创建高度敏捷的环境，使工作负载转移能够实时利用可再生能源

通过虚拟化和容器化技术提高IT利用率(通过提高服务器的利用率，各组织不仅可以部署更少的设备，而且可以使已安装设备的工作时间更长，减少了电子垃圾，最大限度地延长了资产的生命周期)

通过实时监测和控制提高资源的透明度这些策略有可能通过减少为计算和存储资源供电以及冷却其所在环境所需的能源来加快可持续发展。

数据存储备份技术，是我们存储备份人士重点关注的课题。

为什么磁带、蓝光应置身绿色数据中心战略

根据备份的黄金法则3-2-1（321）备份策略

同一数据至少保留三份，包括原数据；

保存到二种以上存储介质上，比如光盘和磁带；

至少有一份异地备份，本地灾难后还可恢复。

321规则被认为起源于 Peter Krogh 2009 年出版的《The DAM Book：摄影师的数字资产管理》一书中的摄影世界。当时，磁带备份仍然被广泛使用，特别是在企业级，因为它们成本低、容量大、寿命长。

衡量可持续发展战略是否有效，应看该战略能否减少浪费、优化资源利用和促进减少温室气体排放。正在制定绿色战略的组织可能认为每一项可持续技术都需要是“新”技术，而实际上，有效的战略评估的是每项技术对二氧化碳排放的影响。睿智的首席信息官和领导层都在关注“循环经济”的原则，并明白仅仅因为一个产品是新产品并不意味着它是“绿色产品”。

磁带通过离线存储备份数据而不消耗能源，为绿色数据中心举措提供了支持。磁带系统也可以作为近线或动态归档存储层。这意味着数据可用于生产性使用，但不消耗处理能力，并且在不使用数据时几乎不需要耗费环境资源。各组织已经了解到，更大的数据集可以带来更好的分析，而动态归档层可以增大数据集，同时使数据在没有人工干预的情况下可用。

使用磁带和蓝光备份的其它好处

现代磁带也已经成为挫败勒索软件、数据盗窃(渗漏)和其它恶意软件的一种宝贵工具。磁带的具体功能包括:

不可改变性: 磁带可以保存不可改变的数据副本，有时被称为WORM(一次写入，多次读取)，不能篡改或删除。由于勒索软件黑客经常攻击备份副本，对其进行加密、篡改或删除，因此不可改变的副本对于保证数据的完整性和可恢复性至关重要。

加密: 加密磁带能够确保未经授权的人无法读取磁带上的数据。因此，不管是内部还是外部的尝试，盗取磁带都不会对希望盗取数据的犯罪分子有利。对磁带数据进行加密是一种最佳做法，对于从一个位置移动到另一个位置的磁带来说尤其关键。因为磁带系统有能力在硬件层面上对数据进行加密，所以可以在没有应用程序或处理开销的情况下实现加密。

物理隔离: 如上所述，黑客经常攻击备份副本，使其无法恢复。挫败此类攻击的一个可靠手段是在主副本和备份副本之间创建物理断开(“气隙间隔”)，以防止犯罪分子物理访问备份。对于磁带而言，这就像从磁带库中取出磁带一样简单。一些组织可能会选择将磁带移至异地以获得额外的保护。最好的做法是在本地保留一份离线副本，再保留另一份副本在异地。虽然可以用在线系统创建气隙间隔，但磁带无疑是实现真正物理气隙间隔的最简单、最可靠的方法。

利用磁带、蓝光备份，加速推进绿色数据中心举措

在就数据存储基础架构作出决策时，应考虑对能耗的长期影响。为了更好地了解磁带存储可能对二氧化碳排放的影响，IDC 进行了深入的分析，并创建了一个场景，以了解将更多的数据转移到磁带存储备份中之后会产生哪些影响。在考虑到数据存储备份寿命周期内的总资源使用量时，转向磁带存储备份就可能会使能耗出现显著、可测量的差异。节省能源成本以及减少二氧化碳排放是考虑更多地使用磁带存储备份的令人信服的理由。

扩大磁带备份的使用，可以对可持续发展目标产生积极影响。积极的影响可以立即得到确认，因为耗电量减少了。在将越来越多的要备份的数据指定为“存档”的情况下，将要备份在企业存储系统上的 80% 的存档数据以及要存储在企业存储系统上的 57%的复制数据迁移到磁带上后，每年的二氧化碳减排量将为 43.7%。转向磁带备份可对环境产生惊人的积极影响，有可能在 2019 年至 2030 年期间避免累计 6.64 亿公吨的碳排放。这个数量相当于 1.44 亿辆乘用车一年的温室气体排放量或 8000 万个家庭一年的能源使用量。

IDC 研究显示，企业数据存储以27%的复合年增长率增长，数据量大约每三年翻一番。然而，并非需要立即或低延迟地访问所有这些数据。其中许多数据很少被访问，或可能沉睡多年，因此适合分层到成本更低、延迟更高的介质上，同时在需要时保持可用。企业可以选择将这些数据保留在近线介质或 “动态 归档”层中，用于监管和治理、分析和其它用例。这些数据不需要保存在硬盘上，而硬盘需要持续的电力和冷却来维持运行。IDC 认为，决心提升可持续性的勇于进取的组织将重新思考现有的数据存储做法，并考虑将更先进的磁带作为实现可持续运营的现实途径。

当今高度先进的磁带近年来在市场上出现了复兴，原因如下:

以每GB成本计算，磁带仍然是迄今为止成本最低的存储介质。

磁带存储本身运行时需要的电力极少，并且不会增加环境温度，因此冷却数据中心环境需要的电力也极少。

磁带能够可靠地长时间存储数据，具有出色的误码率和超过30年的长存档寿命。

磁带已经成为打击勒索软件的一种有价值的工具。

IDC分析师认为，已经远离磁带或从未使用过磁带的组织应该考虑磁带，因为磁带能够降低成本，改善碳足迹，并为数据从任何故障或攻击中恢复提供最大可能的保证。即使是云原生解决方案也发现，高容量、自动化的磁带系统可以在核心和云中发挥重要作用。

数据存储采用蓝光技术有什么优势

在光存储的发展历史中，蓝光光盘存储在存储容量上可以大幅度提升，而硬件设备的资金耗费却可以大幅度降低，它是目前市场上前景最好的技术之一。在存储方面使用蓝光技术，有以下几方面的优势：

1、容量扩增。随着用户对数据的重要性、长久性以及对资料的质量要求越来越高，也导致了用户对存储的需求也逐渐升高。蓝光光盘已达到单张容量300GB的标准，单个盘匣12张光盘，3.6TB的容量。可以根据用户的数据增长情况，逐年叠加扩展单元。

2、灵活。用户可以根据实际环境进行配置。例如：当数据量庞大且被访问频率较高，可使用“温数据存储”配置，这种方案即保证了大容量的数据存储又可以满足高速读写。

3、安全性提高。由于蓝光光盘在结构和技术上进行了重叠机制保护，所以数据在数据中心的可靠性将会大幅度提高，这也是存储领域中最受业内人士所关注的原因之一。

Facebook蓝光存储备份案例

facebook是世界上最大的图片分享网站

2013年活跃用户的数量达到11.5亿人，每天上传照片数量超过3.5亿张

2015年活跃用户的数量超过15亿人，单日使用量突破10亿人次

facebook保存了数目庞大的照片数据

目前累计上传照片数量超过6000亿张

对于每张照片，facebook存储大小不同的四个版本（在某些场景下只需展示缩略图）

意味着：facebook服务器上存储着2.4万亿张照片

蓝光异地备份方案

在冷存储更新频度低的前提下，地理上分离的多个场所间作数据冗余

以冷数据为对象搭载异地备份（Geo Replication）功能

由于有数据中心间的冗余功能，数据中心内的冗余设备废止（２系统供电、UPS、自备电源、回路２重化、防震构造等），数据中心大幅降低成本，在这个基础上云服务成本大幅降低

facebook已在Prineville的Forest City进行商用，Google已在Spanner上实现

异地备份使可用性和吞吐量性能同时实现

某厂商实现硬盘节能技术新突破，磁盘存储备份，也可以实现大幅有效节能，为双碳目标贡献力量，我们期待。

让世界多一点绿！减碳，是每个地球人你的责任

碳中和是又一个极为重要的经济发展动能

再工业化，新基建，大国工业，更彻底的改革、开放带来的资源配置效率的提升，以及碳中和，这五个要素合在一起，将成为未来我国经济重要的发展动能。

前四点很好理解，我们逐一来看。

‍‍‍第一，中国经济的“再工业化”，也就是产业的数字化转型。利用互联网大数据和人工智能等技术驱动产业的变革，可以带来全要素生产率的大幅提升空间。

第二，新基建——“再工业化”所需的基础设施，即围绕产业变革、产业互联网所配套的基础设施建设，如5G基站、云计算设备等。

第三，大国工业。我们已建成全世界最完整的工业门类，占到全球总制造业的29%左右，未来中国仍会保持比较大的制造业规模。

第四，更彻底的改革开放带来的资源配置效率的提升。除科学技术外，制度改革和进一步的对外开放能形成一个庞大的制度红利空间，这是中国经济全要素生产率保持一定增速最重要的源泉。

除了上述四大动能之外，碳中和可能是又一个极为重要的动能。碳中和巨大的投资量，也决定了它有着巨大的影响力、穿透力。‍‍‍

国际可再生能源署(IRENA)在2021年发布的年度报告中强调，为了符合《巴黎气候协定》规定，全球需要在2050年左右达到二氧化碳净零排放(2019年全球二氧化碳净排放大约为340亿吨)，按IRENA测算结果可得出，2021-2050年内全球的总投资规模至少须约达131万亿美元之巨。

我国目前碳排放规模大约为100亿吨，占全球比例约为30%，若IRENA测算正确，那么我国实现碳中和需要投资规模达255万亿人民币；其他的估测也都在百万亿级别。如果到2060年中国要投255万亿人民币，每一年的投入基本占到GDP的3%。这不仅意味着技术的巨大变革，其对整个中国产业结构、经济社会的冲击会比我们想象的要剧烈得多，或将成为工业革命以来最重要的一次变革。

2021年正好是中国加入世界贸易组织的第20年，过去20年我们实施对外开放，加速了全球价值链的整个大循环体系的形成和运转，未来30年、40年、50年，发展故事往哪里走？

也许，新基建是一个故事，数字化转型是一个故事，碳中和也将是一个极为宏大的故事。这个故事本身，能支撑未来很长时间经济社会发展大的底层逻辑。而将这个故事放在更长的时间维度，就可能上升到了界定文明形态的高度。

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