绿色数据中心演义三国

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  在节能环保的大趋势下,绿色数据中心呼声四起:是从芯片入手升级服务器,还是改进软件效率,或者问题仅仅在于优化场地?惠普、IBM、Sun三家IT巨头纷纷提出各自的绿色概念,招数迭出。一场新的三国演义正在上演,到底谁能成为最终的绿色巨人?
  2007年初,美国斯坦福大学和劳伦斯伯克莱国家实验室公布:全球数据中心服务器的能耗在2000年至2005年间翻了一番,到2010年将再增75%。而2005年美国公司的数据中心账单显示,全国企业年耗费58亿美元为服务器提供电力, 35亿多美元用于服务器冷却。
  这意味着,为系统供电和冷却的费用开始变得与系统价格几乎不相上下。在中国,数据中心的能耗问题又呈现怎样的状态?本报记者深入走访各类企业CIO及各大厂商,试图探究其中的真实状态及可行的解决方案,以期为中国企业的信息化建设提供一服清凉剂。
  记者在调查中发现,随着企业IT需求不断增加,企业在拥有更强大的计算系统数据中心的同时,数据中心所产生的热量也在不断增加,散热系统逐渐变得不堪重负。此外,高密度配置的机架激增,增加了供电和散热的复杂性,使供电和散热问题日益显著。激增的运行用电与制冷用电消耗,使得数据中心已成为给企业带来巨大负担的“电老虎”。
  在走访相关专家的过程中,记者了解到,如何有效降低能耗,已不仅仅是企业所面临的当务之急,世界各国的政府也开始采取实际行动。目前,欧盟委员会正在考虑通过一个面向数据中心运营商的非强制性节能行为规则,制定统一的标准来限制数据中心能耗飞速增加。而在我国,随着建设节约型社会的目标逐步深入,同时在“两会”与“十一五”规划的推动下,有关节能降耗也已成为我国下一步社会工作的重中之重。因此,如何通过企业信息化建设在根本上有效降低能耗,尤其是数据中心能耗,已成为摆在企业乃至国家面前的重要问题。
  世界IT巨头们早就对这块巨大的蛋糕垂涎欲滴。惠普早在2001年就开始涉足绿色信息化建设的相关研究,并于近年来在实际应用领域取得了质的突破。在两年前,Sun就为数据中心的绿色环保问题提出了自己的衡量计算方法SWaP。按照Sun当时的说法,这一公式虽然还没有获得友商的普遍赞同,但却得到了用户的一致认可。
  在绿色数据中心领域,硝烟弥漫,各路兵家招数迭出,一场三国演义正在悄悄上演。惠普、IBM、Sun三大厂商在绿色数据中心方面提出的解决方案不尽相同。有的是从芯片入手,降低服务器能耗;有的是从软件入手,提高系统适应性;有的是从场地优化入手,将空气流动等原理运用到机房设计中。三家企业的商业模式各有千秋,有的是携合作伙伴共同提供服务,有的是坚持原厂服务质量,有的是专注于核心技术的升级促卖产品,有的则是系统考虑所有相关因素促卖服务。
  实际上,降低数据中心能耗的问题正在困扰国内一家全国性银行营运中心的负责人。他告诉记者,数据中心的能耗及冷却等问题已经大大影响了其年度预算的结构。现在,他每年要在这个方面花费大概20%的预算。在可以看见的未来,数据量将越来越大,各种不同的应用对服务器的性能需求越来越高,而现在市场上主流的高性能服务器都对能耗、散热环境等提出了越来越高的要求。耗电量上涨,电费越来越高,机房温度上升,空调越开越大,怎么办?本报记者将来自CIO的问题反馈给三大厂商,索取相关解决方案,并从服务器、软件、整体设计三方面进行比较,试图帮助读者为自己的数据中心找到最合适的良药。
  服务器
  
  IBM:POWER6领跑
  
  从纳米级的芯片技术到每年新建60万平方米的数据中心,从降低IT设备能耗到“出轨”推出能源冷却装置,IBM的绿色理念可谓渗透到数据中心的每一个环节。随着每年投资10亿美元的绿色创新工程计划浮出水面,IBM也首次推出了不少从未公布的新型硬件產品。
  其中,IBM领先业界的POWER6芯片技术在5月底刚刚面世,如果从节能角度重新审视POWER6,会发现它不仅是技术上突破了4GHz主频的最快处理器,相对于前一代的POWER5 系统,它还实现了能耗减半的跨越。要知道CPU的耗电量占服务器总体耗电的30%之多,据IDC主管反映,随着主频的不断提高,CPU功耗问题越来越突出,一般处理器的功耗峰值已经高达上百瓦。据IBM大中华区副总裁、系统与科技事业部总经理何国伟介绍,POWER6的性能是市场上一般产品的2到3倍,每瓦特功耗与性能比显著优于其他同类产品,能有效提高能源使用效率。而且这种芯片将被陆续广泛部署在IBM system p、i系列服务器中,因而将多种应用集成在服务器上,还可大幅度提高服务器的利用率,自动关闭闲置系统,从而达到节能目的。此外,IBM在各系列服务器中都在大力发展刀片服务器,多个刀片服务器使用同一机箱,与相同配置、相同数量的机架式服务器相比,可节省多至50%的空间。多个刀片服务器使用共同冗余电源和冗余送风设施,电源转换和输送上的损耗、送风部件的耗电得以摊分到多个刀片服务器上。
  尤为值得一提的是,IBM还全新推出了几项专利的非IT产品——冷却设备以帮助IDC用户节能,而且它们都已经在IBM内部实施多年。此外,IBM另一项专利技术后门热交换器也直接针对制冷费用的节省。
  
  HP:王牌BladeSystem
  
  在服务器方面,HP Integrity服务器、HP BladeSystem服务器是打造绿色数据中心的两大利器。其中,HP BladeSystem因能显著降低数据中心散热量而成为惠普的一张王牌。
  2007年3月,惠普公布了来自维吉尼亚州Ashburn的Sine Nomine Associates公司为期一周的研究。该研究在典型的数据中心环境进行,对多种刀片服务器和1U机架服务器配置的整体功耗和外部通风需求进行了评测。在能够反映刀片服务器真实使用环境的相似配置下,HP BladeSystem c-Class的功耗可比同类型产品低27%。
  Sine Nomine Associates公司公布的结果显示,HP BladeSystem c-Class及其分区冷却性能可以通过高效的电源分配来降低能耗,同时优化气流,这对于数据中心的散热非常重要。
  在刀片服务器工厂营业额和出货量方面,惠普已经成为新的市场领先厂商,通过在BladeSystem机箱中提供HP Thermal Logic技术,惠普能够帮助客户迅速降低能耗和散热负载。
  
  Sun:1000美元的退款
  
  在美国加州,买一台Sun公司的Sun Fire T1000,可以得到政府800美元~1000美元的退款,美国政府是在采用这样的经济手段来鼓励用户购买节能产品。Sun中国区市场总监文矩认为,服务器的能耗问题与整个数据中心的硬件普遍环保问题息息相关。
  但是,因为我国的数据中心大多数相比国外来说规模不够大,用户的认知还需要一段时间;另外,我国还没有出台关于数据中心能耗要求的统一标准,也没有经济杠杆做导向,所以用户理念的提升还需要一段时间。
  而Sun从芯片、服务器、PC等各个方面都在坚持“绿色”。现在Sun的芯片UptraSPARC T1、即将出台的UptraSPARC T2以及Rock,都采用了多核多线程技术,在提升性能设计方面,不再单一追求时钟频率,而是强调多线程,增加吞吐量。这样既提升了整体性能,又没有因为增加时钟效率而增加能耗,以低能耗提高了效率。在PC方面,Sun不用PC,鼓励用户用每个只要4瓦的能量的Sun Ray。使用UptraSPARC T1的Sun FireT1000推出后,用户累计减少了5亿磅的二氧化碳排放量,相当于29000辆汽车的排放量。现在,随着用户越来越多,每年能够节约越来越多的能耗。
  在存储方面,总是用硬盘也消耗能量,很多数据没有必要一直在硬盘上,因此存储方式应该是硬盘和磁带或其他不需要能耗的东西相结合,这就是虚拟化存储。从能耗角度上来说,存在磁带机上和存到硬盘的能耗是1∶8。
  机架设计也很重要,用冷气吹会有很多盲点。而Sun用了垂直方式,把冷空气直接往下打,这样避免了局部过热,也减少了能耗。
  另外值得一提的是,Sun将UltraSPARC开源,让更多的创新企业研究怎么根据源代码设计更节能的芯片。这从根本上让更多的用户能够享受绿色数据中心。
  
  软 件
  
  统一的基础设施管理意味着可以进行端到端监视和控制多个操作系统的异构环境。
  IBM:双管齐下
  利用单一的节能技术对提高性能并降低能耗可以立竿见影,但IDC用户不能忽视的另一点是,在设备密集的机房里如何优化各机器的工作状态和效率。由于通过软件技术来综合实现机房的有效管理能带来事半功倍的效果,IBM主要在IT设备虚拟化和能源综合管理两方面入手。
  对IT基础设施和专门用途的处理器(包括主机、UNIX、x86以及存储系统等)进行虚拟化不仅可以提高利用率,而且从能源角度看,还能显著降低电费和维护费用,简化基础设施。今天,很多计算机系统只能使用其计算能力的5%到10%,而采用虚拟化技术的IBM主机已经能够使客户实现接近100%的服务器利用率。IBM的刀片服务器中心不仅能够提供基础设施的物理集成,而且其交换技术的设计还能帮助减少电力消耗。根据IBM内部的研究结果,一个配有嵌入式以太网和光纤通道交换机的刀片服务器中心,在一个典型的经过机架优化的服务器上,其每个接口可以帮助客户节省多达50% 的能量消耗。而WebSphere DataPower SOA Appliances在执行XML 和 Web服务安全处理任务时,比那些仅依靠服务器的系统好72倍。
  而掌控能源管理软件Provisioning Software可以在服务器不被使用时将其置于待机状态,从而使服务器的能量消耗减少80%。Steven Sams表示,如果这种软件能够在美国所有的数据中心得到使用,每年则可以节约54亿度电。从2007年11月开始,IBM将在 System i, System p, System z和存储系統中全面采用该技术。
  
  HP:4个目标
  
  HP OpenView管理软件和HP StorageWorks网络存储是惠普公司绿色数据中心软件解决方案的重要部分。正是由于出色的软件技术,使得数据中心能够实现统一的基础设施管理、主动性安全保护,虚拟化按需供应和动态IT部署。
  统一的基础设施管理意味着可以进行端到端监视和控制多个操作系统的异构环境以及各种应用,在简化流程、降低成本和复杂性的同时,提高运营效率;而主动安全保护,即实现内建安全保护措施的主动最佳实践、管理和整体生命周期服务,可帮助客户保持业务的可靠性和连续性,并满足法规遵从要求;虚拟化按需供应则实现集中并共享IT资源,以优化资源的利用,在降低成本、提高灵活性的同时,进而实现按需供应;动态IT部署则是借助先进的自动化和管理工具,帮助企业把用作维护的IT投资用于创新,从而降低风险。
  
  Sun:骑自行车的奖励
  
  Sun认为现在的生态环境问题非常严重,因此只有理念是不够的,要有实际行动,而且是身体力行者的行动,Sun从产品设计到员工工作环境,从软件分享到整体方案,都在关注环保和绿色。Sun在软件方面的实际行动就是分享和行动。Sun提倡分享,将软件开源贡献给社区、同行和用户,把Sun最大的节能方法和理念推广给更多的用户。
  对于数据中心来说,改善软件效率非常重要,因为提高软件效率可以降低用户对IT设备的要求。比如说,Sun的N1软件采用虚拟化技术和解决方案,可以把硬件原来的20%使用率提高到80%,从而避免了用户购买更多的硬件,达到节能的功效。而这些怎么才能让更多的用户享用呢?就是开源,把软件源代码公布出来,让更多的人能够应用更多的免费软件,共享软件高效率带来的能源节约。
  在软件方面,以已经开源了的Solaris为例,Solaris里面有Dtrace技术,可以提高硬件的使用效率,而开源之后更多的开发者就可以引用这个技术,将它写到更多的程序和应用中提供给用户,自然就最大程度地节能了;同样存在于Solaris中的系统分区软件可以把系统资源分成更小范围,以获得更安全的运行环境,这样在同一个系统里就可以运行更多的分区,从而整体提高硬件系统的使用效率。
  现在,Sun建立了很多免费社区,也参与了大量免费社区的工作,就是希望能够和更多的人分享Sun的创新成果,把软件复用给更多的人。
  另外,绿色环保不仅仅是口号,身体力行的重要也不言而喻。就在一个月以前的Java One大会上,Sun鼓励参会者放弃开车,而是骑自行车或坐班车到会场以节约能源,并给每位骑车者赠送小礼物以示鼓励。
  
  机房整体设计
  
  HP:颠覆?优化
  机房场地优化是惠普公司今年力推的惠普绿色数据中心改造解决方案(HP Green Data Center Transformation Solution ,GDCT)的核心部分。惠普方面宣布,该方案能够至少有效降低企业能耗10%~25%。而企业实施此方案,所投入的费用仅为一家具有一定规模的数据中心年消耗费用的20%。
  有别于其他厂商推出的数据中心节能的单一产品,惠普绿色数据中心改造解决方案是通过整体解决方案的形式,以惠普能量智控技术(Thermal Logic)和惠普实验室前沿研究成果为核心,通过提供一系列专业的、为客户量身定制的评估和站点规划服务,使企业数据中心更高效地规划和利用现有资源,实现有效降低数据中心能耗的目的。
  该解决方案是以企业现有数据中心为基础进行改造,而非进行颠覆性“手术”,该解决方案可以为企业提供包括场地优化、智能冷却和电源改造在内的一系列数据中心改造。
  其中场地优化服务通过对数据中心物理环境进行优化(包括场地布置调整、设备机柜优化、布线路由优化等),可大大改善数据中心因局部温度不均匀而出现宕机的可能性。此外,通过提高机柜内设备的安装密度,可以显著提升数据中心IT设备的安装容量,有效节省空间安置费用。智能冷却服务是对数据中心冷却系统进行优化(包括温度控制、风量控制、压力控制等),通过对现有数据中心进行优化改造,实现温度、风量、压力等的动态控制调整,可使IT设备的制冷能耗降低20%~45%,在打造节能型绿色数据中心的同时,提高数据中心的灵活性和可扩展性。电源改造服务通过对数据中心内IT设备的供电系统进行改造,包括电源路由优化、UPS系统优化,通过分区供电和冗余供电提高数据中心电源系统的可靠性和可扩展的灵活性。
  通过采用HP GDCT解决方案,客户的数据中心与IT 建设保持在一个相适应的水平,并真正实现降低成本,增加容量,提高可靠性。
  
  Sun:一半的能耗
  
  其实,真正被服务器等运算设备消耗的能耗只占整个数据中心能耗需求的一半。
  Sun公司在科罗拉多洲的数据中心做过统计。2006年5月,Sun一共为电力公司付了125万千瓦
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