锵锵服务器:高能效设计如何帮助企业降低成本

服务器在线5月4日 降低成本并提高效益是企业的首要目标。在全球经济低迷、绿色节能的大背景下,服务器的整体拥有成本在企业IT预算中显得尤为重要,据IDC的最新研究数据表明,企业大部分的IT预算花在了系统管理、能耗和制冷上,而服务器硬件成本已小于IT预算的三分之一。那么,如何在保证服务器性能的基础上最大限度的降低能耗就成为企业降低成本的关键。如果想在服务器上下功夫,无非是在电源设计、整体架构的设计以及散热设计等方面进行高能效的改进,从而帮助企业降低在IT能耗和制冷上的成本。


红色为电源及制冷成本;蓝色为系统管理成本;黄色为硬件成本;
Source: The IT Infrastructure of the Future: New Technologies in a Constrained Market, Matt Eastwood, March 2009

好电源才能帮助服务器节能

我们大多数人会认为,采用低功耗CPU和低功率电源就可以替计算机系统省电,电源不是固定瓦数的吗?但其实真正耗电的却是电源。如今英特尔新一代Nehalem架构使得至强5500系列服务器平台的能耗进一步降低,其要求电源的输出功率与瓦数也随之降低。但是瓦数降低的同时需要提高电源的转换效率,转换效率越高,对电力的消耗(耗损)就会相对减少。如果一款电源标明的瓦数很低,但转换率也很低,那么它还是消耗了很多电能,因此电源转换效率才是评价一款电源的标准。据世界权威机构统计,全球计算机所使用电源的转换效率只要提高1%,1年就可望省下约10余座电厂所发的电。

我们拿IBM公司发布的基于英特尔至强5500平台的全新一代System x系列服务器System x3650M2、System x3550M2为例。它们采用了675瓦热插拔高能效电源,电源转换效率高达92%(是平均转换率,并不是峰值数据,更具说服力),这个转换效率超过了CSCI 7/09-6/10的要求,通过了80 Plus Gold(金牌)能效标准认证。与IBM上一代服务器产品相比,系统闲置时功耗节省高达60%,系统满负荷时功耗节省高达25%。

“80 PLUS”为美国Ecos Consulting组织所订,其目的在促使节能科技的发展能够更向前推进。这一标准要求电源在20%(light)、50%(typical)、100%(full)3种不同负载下,其转换效率都必须达到80%以上。同时功率因子校正必须大于0.9,才能获得“80 Plus”认可。它分为80 PLUS(铁牌)、80 PLUS BRONZE(铜牌)、80 PLUS SILVER(银牌)、80 PLUS GOLD(金牌)和90 PLUS(白金)五个等级。

高品质的内部设计可以提高能效

有了好电源之后,我们还需要合适的服务器整体架构设计。IBM全新一代System x系列服务器采用了高等级部件、全新的电压调节器以及改进的主板设计,最大限度地减少了向各子系统输电期间的电力丢失情况,保证能量流失降低到最小。

IBM通过选择高品质的元器件(电容、电感设备)可以让服务器的高频信号更接近理论上的“方波”,避免不良信号、杂乱信号导致的脉冲,避免有可能会带来逻辑上的混乱。IBM还选择了高规格的绝缘材料,防止多层电路板之间出现信号串扰,保证了信号的安全性。除此之外,科学合理的线路板布局与走线设计也可以提高能效,比如在主板的某些地方会选择“蛇形”设计线路,而不是一般的直线或折线,其目的就是为了最大程度减少信号干扰,提高能效。

散热制冷很重要 三大创新设计如何降低成本

1.独立冷风道设计

在IBM新一代System x3650M2服务器的内部,IBM为极易产生高温的CPU、内存和硬盘空间分别设计了三条独立的散热通风风道(如图),每个通道都通过导流罩独立进行散热排风,三组风扇把风路被切成了三块,这就让冷风进入机箱后能够快速、高效地把热量带走,这就是IBM著名的“矢量冷却设计”。矢量冷却系统优化了系统中冷空气流的路径,我们可以使用更少的风扇,同时得到最大化的系统密度,极大地改善了服务器内部扰流和散热不均的问题。

2.两段对转式风扇

风扇夜以继日的旋转,是服务器制冷降温的关键部件。传统的轴承式风扇存在着机械磨损和共振的问题,风扇的数量越多,积累的磨损效应和共振效应越大,这是物理上不可避免的。两段对转式风扇可以很好的解决上面的问题,IBM全新一代System x系列服务器采用了高效率的风扇马达和两段对转式风扇设计,其原理如同大型运输机或无尾桨式直升机,两组风扇前后对置组成一个风扇,两段叶片反向设计,在不同的平面分别向顺时针或逆时针旋转,从而产生一个方向的推力,并中和了两个方向的向心力,这样可以在相同面积里提供高一倍的风量,用更少的风扇数量实现了更有效的冷却,还避免了多组风扇产生的共振效应,降低了噪音,而且还可以减小风扇转速,延长风扇的使用寿命。

3.海拔高度计

对于风扇的智能控制并实现该快的时候快,该慢的时候慢,才能更好的节约电能。IBM全新一代System x系列服务器首次使用了“海拔高度计”。它是一个海拔高度的测量系统,用来测量服务器目前所在地点的海拔高度。我们可以想一下,如果服务器在高原上,由于那里空气密度比较低,必然会导致服务器风扇的送风量不够,这时就需要智能的加大风扇转速,保证系统的正常运行。而在海拔较低的平原,那里的空气密度比较正常,可以通过降低风扇转速来节省电耗,延长风扇的寿命。

企业有话说

企业需要什么样的服务器?服务器的哪些功能企业最看重?节省成本与性能效率之间如何取得平衡?我该如何选合适的择服务器?IBM新一代服务器的服务怎么样?软件系统怎么样?… …

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