如何降低能耗、建造绿色数据中心？

network

如何降低能耗、建造绿色数据中心？



数据中心能耗问题日益突出
　　随着企业数据中心的飞速发展，数据中心的能耗问题，逐渐凸显，根据EPA的统计，数据中心的能源支出每五年将增长一倍。美国制热、制冷和空调工程师协会（American Society of Heating, Refrigerating and Air/Conditioning Engineers）预测技术密集度在这十年内将增长20倍。由于数据中心约60%的资产支出和50%的运营成本都与能源有关，因此设计、建造并启用高能效的数据中心已成为企业的一项重要工作。
　　据IDC数据显示，目前企业所生成的关键数据正以52%复合年均增长率(CAGR)不断攀升，由此带动企业的数据中心规模越来越庞大，服务器和存储的数量大幅增长。快速的增长给数据中心在环境控制、电源与冷却、空间管理等方面造成了巨大的压力，同时，随着高密度数据中心设备的广泛应用，企业在能耗和散热管理方面也提出了新的要求。在过去的十年中，数据中心服务器供电密度平均增长了十倍。
　　据相关数据统计，在一个数据中心的费用，能耗占了40%，其中冷却又占了能耗的60%到70%。这是由于传统数据中心机房采用的是平均制冷设计模式。但目前随着机架式服务器以及刀片服务器的出现和普及，数据中心出现了高密度服务器与低密度混合的模式，由于服务器的密度不均衡，因而产生的热量也不均衡，传统数据中心的平均制冷方法已经很难满足需求。因此，如何在不扩大供电的基础上，把更多的电源用于IT设备，而将较少的电源用于制冷，这正是新一代数据中心致力解决的问题。
解决数据中心能耗问题的方法
　　企业数据中心能耗问题已经引起了广泛的关注，众多的厂商推出了针对性的产品和解决方案，很多数据中心的管理人员也在寻求正确的方法来降低数据中心的能耗，提高能源利用率。包括Google和微软在内的一些公司，都已经开始通过寻求建立全新的太阳能供电的数据中心来解决能耗问题，但是这并不适合所有的数据中心解决能耗问题。企业完全可以通过对现有数据中心的和供电系统的改造来达到数据中心能耗的降低和充分利用。下面是解决企业数据中心能耗问题的几个重要途径：
　
一、减少服务器数量
　　这是大多数企业数据中心首先想到的办法，企业可以通过选择高密度的方案，减少物理服务器的数量，如刀片服务器和虚拟化。由于历史的原因，很多数据中心部署了x86服务器，这些服务器大多只运行着单一的应用，导致其利用率只有10%左右。通过刀片服务器或者虚拟化进行整合，将大大提升服务器利用效率，降低数据中心能耗。另外，采用高性能的硬件，如多核处理器也可以降低冗余和外部的供电来节省能耗。多核CPU可以大幅度地提升服务器的性能，同时配合虚拟化技术，将有效整合服务器的数量。
二、提高服务器能源利用率
　　正如前文所述，在企业数据中心内，大部分x86的服务器应用单一，其利用率平均只有10%左右，甚至有部分服务器在一段时间里出于空闲状态，在这样的情况下，这些空闲的服务器将会白白浪费电力资源，采用智能电源管理解决方案，将会帮助企业数据中心减少这些空闲服务器的电力消耗，提高数据中心电力能源的利用率。并且对于大部分企业数据中心来说，并不是所有的服务器都在运行关键业务并保持较高的利用率，很多运行中的服务器都处在利用率很低的情况下，这样，在企业数据中心中就应该充分保证关键业务、利用率高的服务器的电力供应，对那些利用率较低的服务器的应用进行合并或者优化，从而最大限度的保证电力能源得到充分利用。这就需要对服务器的电力消耗进行计量，以便帮助企业数据中心合理调配和优化服务器的电力分配。
三、降低数据中心的制冷能耗
　　对于企业数据中心来说，在制冷方面的能源消耗通常占数据中心总能耗的60%到70%。因此，如何减少制冷方面的能源消耗，是降低整个企业数据中心能耗的关键，然而，目前数据中心一个很常见的错误是，对IT设备进行了过度冷却。因为过热会缩短IT设备的寿命甚至会导致故障，且会造成能源浪费。事实上，根据ASH-RAE，机架温度达到华氏77度(摄氏25度)是没有问题的，只要各个位置的温度保持相对一致。企业数据中心可以通过将智能PDU温度传感器放置在机架冷空气入口的底部、中间和顶部，IT管理员不仅可以确定系统有没有对服务器进行过度冷却，还能确定冷空气是否在高效地通过这些地方。温度传感器也可以放置在机架的尾部或热空气出口，以监控排出空气的温度，从而更加合理和有效率的制定制冷方案，从而降低数据中心制冷方面的能耗
　　由此看来，解决数据中心的能耗问题并非一定要从头开始。对于那些运行着的数据中心来说，只要稍加变通就可以实现绿化。而且绿色数据中心也并非是一朝一夕就能够完成的事情，上述的几种方法也是提示用户要注意身边的细节。
智能电源管理来助力
　　从解决企业数据中心服务器的能耗的上述方法中可以看到，通过刀片服务器和虚拟化，采用高性能硬件，企业数据中心可以通过减少服务器数量来达到降低数据中心能耗的目的；通过智能电源管理和电源计量合理分配电力资源，可以使得服务器电力资源更加有效的利用；通过智能PDU温度传感器，可以实时监控机房温度，降低机房制冷方面能耗。在这些数据中心能耗解决方法中，大部分企业数据中心对刀片服务器、虚拟化、多核处理器、等非常关注，但是，对服务器能耗利用效率和制冷利用率就不是那么关心了。然而，根据 AFCOM 的数据中心研究机构的研究，通过准确判定单个数据中心设备的负载率，许多IT设施都有被忽略的节能能力可供挖掘。在很多情况下，大多设备的实际的负载率大约只能达到设备铭牌上列出瓦特数或安培数的50%，服务器更是如此。另外，在数据中心的供电中，只有1/3用在IT设备上，而制冷费用占到总供电的2/3，因此，在企业数据中心降低能源消耗的方法中，决不能对服务器能源利用效率和制冷利用率掉以轻心。
　　不过，对于企业数据中心用户存在的一个难题是，数据中心能源消耗无法计量，制冷效果无法检测，“无法计量则无法管理”，这可能也是企业数据中心对数据中心能耗利用率和制冷效率不太关心的原因之一吧。好在现在已经有一些厂商给企业数据中心的用户提供了计量能源消耗和制冷效率的解决方案，以帮助企业数据中心合理分配电力资源，减低企业数据中心制冷消耗，美国力登（Raritan）的Dominion PX就是其中的佼佼者。
　　Raritan开发出的智能型电源管理产品Dominion PX 具有提供实时、详尽的插座级电源信息的功能，可细化到每个插座，而其它产品或解决方案通常只能将一个设备作为整体提供合并的电源概况。因此，IT管理员和IT基础设施管理人员可以借助基于浏览器的界面，获得关于每台服务器实际消耗电能的详尽信息。可选的温度和湿度传感器插入Raritan的智能型电源管理产品中，便可提供实时的环境信息。Dominion PX 是第一款提供基于IPMI 2.0和SMASH等协议的高级远程电源控制产品。Dominion PX的智能化和灵活性源于Raritan的KIRA 100系统，该系统固化在一个芯片中，提供安全的TCP/IP访问和监控能力。Raritan智能型电源管理产品还设定了新的安全标准。它是第一款能够在硬件等级提供256位AES加密功能的产品。超强的密码支持、插座级权限、按插座划分的访问控制清单、组级权限以及内置防火墙也都是标准功能。Dominion PX以单机模式可以安全运行，也可以整合到外部验证和授权服务中。最近，力登的智能型电源管理产品Dominion PX还通过了中国软件评测中心的严格测试，这充分说明Dominion PX能够满足企业数据中心的在降低能耗方面的需求。
　　有了这样的检测数据中心能源消耗和制冷效率的产品，企业对数据中心的能源消耗情况将了如指掌，这对企业数据中心降低能耗，实现国家“节能减排”的号召无疑起着巨大的推动作用。