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打造绿色数据中心的七个步骤




作者:
CNETNews.com.cn
2008-08-08 09:44:00
关键词: 虚拟技术 服务器 能源消耗 数据中心 绿色数据中心

  由于能耗成本的持续增长,数据中心的能源消耗对IT经理来说成了一个大问题。  

  高密度服务器给数据中心的高端系统造成了每个机架超过30kW的高温点,导致的结果是,许多数据中心管理者发现他们没有足够的动力分给这些机架。还有一些管理者发现,他们无法给结构提供足够动力。  

  通过以下几个步骤,将使您的数据中心能源支出下降且更加环保。  

  加固服务器,然后再加固其他设备  

  Uptime顾问协会的创建者和行政主管Ken Brill说:“已存在的数据中心仅需进行一些基础更新即可达到明显的节约效果,加固服务器是第一步。在很多数据中心里,大约有10%到30%的服务器是废弃的或者将报废。”  

  据专家估计,通过消除物理服务器来节约成本非常有效——节约数额可达到大约600英镑/每台服务器每年,而在动力上节约成本的同时,冷却系统也节约了成本,这两者是相关的。效用公司提供了一个 “虚拟设备使用激励”方案:为每台在加固期间停止服务的服务器支付300美元。  

  一旦空闲的机器被移走,数据中心经理应该考虑将相同数目的基于服务器的应用软件转为虚拟机。这使得所需物理服务器的数目下降,而现存服务器的效用水平却在增加。   

  当前大多数物理服务器的利用率是10%-15%。由于一台空转的服务器的消耗相当于达到最高运转状态时能量的30%,因此,增加利用率水平相当于节约了资金。  

  最后,虚拟技术供应商VMware致力于将一项新技术融合到其分布式资源调度系统的研究,这一特点将实现:把物理服务器视为一个资源库,而在服务器之间动态地分配工作量。分布式动力管理被设计用于强制虚拟机器工作以尽可能减少物理机器的数量,并且自动减少未使用服务器的动力供给。这一系统可以动态地调节如工作量的改变。用这种方法,工作量在晚上的闲暇时间被整合到少量服务器上,早上随着负荷的增加,工作量在更多物理机器之间进行重新分配。  

  实施动力管理  

  尽管动力管理工具是可利用的,但管理者现在不经常使用了。美国一家能量和可持续研究公司,Rocky Mountain学会的首席科学家Amory Lovins说:“在一个特定的数据中心,所使用的电力几乎是不变的。但是IT负荷却由于三个因素中的一个或更多的变化而改变,这就表明了我们没能恰当的开展动力管理。”  

  他补充道:“仅仅是完全利用动力管理的所有优点,并且废弃所有不用的服务器,就可以减少数据中心约20%的能量需求。”  

  HP的技术专家Christian Belady说:“这在当今很多数据中心都没能实现,因为管理者大都在关注正常运转时间和绩效,而IT员工则仍处在与可利用的动力管理工具相磨合的时期。”他认为启动动力管理事实上可以增加可靠性和正常运转时间,因为减轻了数据中心的动力压力和冷却系统的压力。  

  AMD公司服务器团队Opteron产品经理Brent Kerby说:“供应商可以促进动力管理系统被接纳。AMD和其他芯片制造商正在实现新的动力管理功能。”同时,他警告说,当在Microsoft Windows下运行这些功能时,必须调整动力方案。  

  DigiTar的首席技术官员Jason Williams说:“但是在最近的一些案例中,与其解决的问题相比,动力管理似乎导致了更多的问题。”他在Sun T2000服务器上利用UltraSparc multicore处理器运行Linux系统。“我们大量使用Linux系统,而动力管理系统会导致操作系统问题。”  

  他说:“或许使用先进配置和动力界面(ACPI)——一个与HP、Intel、Microsoft和其他制造业企业一同发展起来的规范——会导致问题。我们看到问题是随机出现的。一些系统在ACPI启动的情况下貌似能很好地运行Linux,但是有些不行。这的确很难判断,因此我们通常开启它,但是关闭所有其他的动力管理系统。  

  升级为高能效服务器  

  第一代多核芯片设计表明了总动力消耗的显著下降。Intel的市场拓展和服务器技术主管Lori Wigle说:“Intel"s Xeon 5100可以减少40%的动力,而其绩效是以前的两倍。”把服务器转换为基于这样设计的高效服务器将增加能量利用率。  

  未来的利润或许会更有限,然而,Sun、Intel和AMD公司都说他们期待着服务器动力消耗在短期内保持不变。AMD公司当前的处理器供给范围是89W到120W。这就是我们所能掌控的范围。Wigle并不认为Intel 的新一代产品能重复5100芯片所达到的高效:“在转换到45纳米产品的过程中,我们将表现的更收敛一些。”  

  芯片制造商也在将如输入输出和内存控制器等功能加进处理器,如AMD的直连架构和Torrenza平台。  

  IBM的系统平台小组的工程师说:“这种趋势并不必然意味着从芯片层面上降低了所有服务器的能耗。从整体上看,网络能耗将不会改变。由整合而节省的能量被新的、更快的连接器,如PCIe Gen2、CSI or HT3, FBDIMM或DDR3抵消了。”  

  采用高效的动力供给系统  

  John Koomey——美国Stanford大学的咨询教授和Lawrence Berkeley国家实验室的科学家说:“动力供给系统是服务器市场总成本中最容易被忽略的一点,当前因为用低效动力供给系统来带动许多服务器而浪费了比数据中心任何部分更多的能量。Koomey致力于提出一个服务器能量管理协议。  

  更新设计的进程慢了下来,Intel的Wigle说:“动力供给效率一年大约提高了一点五个百分点,新的设计会更高效,但是服务器市场却没有普遍采用新设计,这是因为这种服务器会贵很多。”  

  很多服务器采用低效动力供给系统,当服务器处于完全利用状态时,最高效率在70%到75%之间,但是当利用率为20%的时候,效率会降到大约65%。并且服务器平均负荷的利用率范围是20%到15%之间。  

  这就意味着在进入IT设备之前,低效的能量供给系统就会浪费近一半的动力。这个是一个双重问题,事实上,每瓦特被动力供给系统浪费的能量需要另一瓦特能量提供给冷却系统以消除通过数据中心的多余热量。   

  专家指出:“动力供给现在的可利用程度已可达到80%或者更高,甚至在负荷为20%的情况下也是如此——但是这种供给系统造价非常高,高效动力供给意味着价格会高约15%到20%。”  

  Sun公司的 Hetherington说:“更糟的是,服务器生产商在动力需求上有传统的指定规格,一个被选定600w动力供给系统的服务器其实际需要仅为300w。如果是你设计服务器,你不会想使机器临近可能产生危险的最高动力水平。在那种水平下,其能耗可能会是300W,但是你需要为650W的动力供给系统交纳税金,而事实上只有一半动力输出了,并且其处于最低效的运转状态。转换的损失是巨大的,这是能量浪费的罪魁祸首。  

  所有主要的服务器供应商说,他们已经在提供服务器的同时提供或将逐步采用更高效的动力供给系统。  

  HP正在为其独立的动力供给系统的服务器进行标准化。Paul Perez,HP硬件部存储、网络和基础建设的主管,在最近一次Uptime Institute会议上发言:“这个夏天动力供给系统将变的更高效。”他补充说,HP正在尝试提高能效百分比到95%左右。HP公司的Belady说,公司所有的服务器都采用能效至少是85%的动力供给系统。  

  明智的动力管理也可以增大能量供给的利用水平。比如,当总负荷降低时,HP的动力节约技术关闭了一台C-级刀片服务器附件中6个动力供给装置中的几个,节约了能量,提高了能效。  

  Stanford大学的Koomey说,搜索引擎巨头Google曾经尝试一项变革,提高其服务器的动力供给系统的能效。动力供给系统设计支出的一部分用于在不同DC伏特下输出需要的翻倍。“在做其定制的主板时,他们向动力供给系统的人员咨询:‘我们完全不需要DC输出,我们仅仅需要12伏特。’”通过定制独立的12伏特输出,Google节约了资金并且提供了更高能效的动力供给系统。  

  打破企业内在的屏障  

  专家指出:“由于IT功能和设备管理的脱节,即使绩效和正常运行时间都被认真测试和追踪过,大多数IT部门都不对能效问题负责。IT部门制造负荷,而设备管理部门通常要为动力消耗买单。”  

  打破企业的内在屏障是迎接挑战的关键,并且对于革新,资金激励是必要的。IT部门和设备管理部门的更好沟通也是核心所在,如冷却装置由普通室内空调转变为专门的可上升为散热器甚至可内置于服务器机架的冷却系统。  

  在数据中心里,设备和IT部门的职责区分是模糊的。专家指出:“如果两个部门的工作人员不进行协作,解决方案就不可能诞生,因为他们处于不同的办公室和小团体内。”这一问题也困扰着IT设备供应商。每个部分的专业工程师,在进行结构设计时经常忽略了数据中心的整体系统。曾经是一个全面的最优化系统设计程序现在变的支离破碎。  

  遵照准则  

  许多旨在帮助用户鉴别和购买最高能效产品的创新正在进行。这包括80+程序和一项已完成计划的能量之星服务器验证程序。政府负责也在关注促进高能效服务器应用的方法。  

  非赢利性标准绩效评估企业(SPEC)也致力于服务器一瓦特的基准绩效以为能效对比提供一个准绳。这一规范定于今年发布。SPEC的动力和绩效委员会的主席Klaus-Dieter Lange说,发布之后,此标准将利用于跨平台比较。  

  支持创新  

  Lehman兄弟投资银行的平台和数据中心主管Joseph Hedgecock说:“IT设备制造商不会设计高能效产品,除非用户有此需求。”他的公司正在说服供应商设计更多高能效服务器。他说:“我们试图推动更多高能效产品的供应,并且最终成为一个系列。”

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