当互联网和人们的工作、生活越来越紧密,当云计算成为越来越多的企业想要尝试的新模式,支撑这顺畅运行的数据中心就从幕后走到了前台,成为了人们关注的焦点。如何降低能耗,节省数据中心的运营成本,CXO们更加重视的问题。
据估算,当今数据中心消耗了全球约1.5%的电能,相当于50个大型发电厂的发电量,年度成本高达260亿美元。而产生的这些能耗向地球排放了21亿吨二氧化碳。
有没有行之有效的方法来降低数据中心的能耗呢?英特尔亚太区数据中心事业部营销项目经理雷科夫(Nick Knupffer)日前向DOIT记者介绍了英特尔的策略和方案:通过改变数据中心结构设计和提升数据中心温度,结合英特尔智能功耗节点管理器、英特尔数据中心管理器、以及若干如功耗和散热感知调度(PTAS)和英特尔服务器电池备份解决方案等未来型技术,数据中心完全可以大大降低功耗。
“如果全世界数据中心的将工作温度平均提高5度,结果会怎样?立即能实现每年21.6亿美元的能源节省,全球数据中心功耗也会因此而降低 8%。总计将节省243亿度电(千瓦/小时)。大约相当于西班牙、南非、澳大利亚或中国台湾超过一个月的用电总功耗。其减排的二氧化碳等于170万吨。相当于430万棵树种成长10年所吸收的二氧化碳。”雷科夫如数家珍地说着数据中心适度升温带来的好处。
数据中心节能:从改变习惯开始
曾几何时,传统数据中心形成了一个不成文的“规则”:机房的温度必须控制在18到21°C之间。这个“规则”来自于几十年前采暖、制冷与空调工程师学会制定的标准,其目的是为了尽量避免在机房产生局部的热点,因为局部热点可能对设备或者业务有关键性的影响。而实际上,近年来随着技术的进步和科学的实验,这个温度完全可以往上提。因为已经有服务器厂商宣布其产品可以运行在55°C的环境中。
伴随着服务器等数据中心关键设备耐高温能力的提升,高环境温度(HTA)数据中心逐渐被企业所重视。
“平均而言,数据中心总功耗中约有40%的功耗消耗在将建筑物和服务器冷却到 18-21°C之间。这种低温环境主要是针对传统设备而选择的。然而以英特尔平台组件为代表的现代化硬件可比以往任何时候都更好地适应更高的工作温度。”雷科夫说,“为降低冷却成本和提高能效而支持更高工作温度的数据中心称作高环境温度(HTA)数据中心。在绿色网格联盟(GreenGrid)、欧盟(The European Union)、美国采暖、制冷与空调工程师学会(ASHRAE)和其它组织内,英特尔正在积极领导推动高环境温度(HTA)数据中心规范的形成。”
高环境温度(HTA)数据中心的作用是明显的。以PUE(Power Usage Effectiveness的简写,是评价数据中心能源效率的指标,是数据中心消耗的所有能源与IT负载使用的能源之比。)作为参考指标,传统数据中心的PUE值为3,采用冷热风道隔离的数据中心的PUE为2,而新一代采用节点管理等技术并采用高环境温度的数据中心的PUE可以达到1.25。三者在同样15兆瓦的数据中心里,传统数据中心只能安放不到2200台服务器,而新一代PUE1.25数据中心在35°C时可以安放超过4700台服务器。
高环境温度(HTA)数据中心已经不是“纸上谈兵”,一些勇于创新的企业开始了“吃螃蟹”之旅。Facebook对其位于加利福尼亚州圣克拉拉市的数据中心进行了重新改造,使其能够在27°C的温度下进行工作。通过此举,该公司的年度能源开支下降了22.9万美元,并从联邦政府获得了294,761美元的能源补贴。
英特尔位于新墨西哥州的概念验证(Proof of Concept)数据中心包含900台生产用服务器。这些服务器在高达33°C温度下进行100% 的空气交换,不含湿度控制和最低限度的空气过滤。此解决方案节省了约67%的功耗,相当于一个10兆瓦的数据中心可节省287万美元。
雅虎计算小屋(Yahoo! Computing Coop)是一个工作环境中不含冷却设备的数据中心。该数据中心每年仅有几天需要用水对其进行冷却(PUE指标估计为1.08)。由于采用100%的自然气流,该建筑物的总功耗中平均仅有不到 1%是用于冷却。
英特尔“组合拳”:招招见成效
除了改变习惯,提升数据中心温度外,雷科夫还重点介绍了英特尔在数据中心节能降耗方面的最新及未来技术。
英特尔智能功耗节点管理器和英特尔数据中心管理器 英特尔智能功耗节点管理器为优化和管理数据中心中供电和冷却资源提供了一条智能的途径。这一服务器功耗管理技术将组件监控能力扩展到平台级别,能让数据中心充分利用其消耗的每一瓦特功率。第二代英特尔智能功耗节点管理器具有两项核心能力:提供关键信息和控制功能以支持数据中心更高效地运行;报告系统级及处理器级和内存子系统的功耗,并利用IT管理人员定义的策略限制系统级、处理器级和内存级功耗。
英特尔智能功耗节点管理器带来的数据中心成效包括:功率和散热监控——取代了IP电源板和串行集中,可为每机架节省约400美元;提高机架密度——每机架可支持的服务器和性能提升高达40%;工作负载功率优化——在不影响性能的情况下实现了高达30%以上的功率优化;业务连续性——在整个电源或散热运行期间保证连续的计算可用性。
功耗和散热感知调度(PTAS) 基于英特尔节点管理器和数据中心管理器,功耗和散热感知调度可通过平台提供功耗、散热和工作负载的智能化以支持动态的资源管理。该算法可将运营成本降低约20%,同时恢复高达50%的未使用的散热能力,并最大限度地提高了运营效率。
英特尔服务器电池备份解决方案 英特尔服务器电池备份解决方案将不间断电源(UPS)相关的资本支出成本降低了多达5倍,同时恢复了多达40%的UPS相关功耗损失,从而显著降低了数据中心的资本成本。
“从芯片到网格,英特尔从多个层面在降低数据中心的功耗。从2003年的90纳米到2011年的22纳米,英特尔芯片工艺制程经历了数代更新,至强处理器的功耗也从130瓦到最低的20瓦。同时英特尔在服务器的设计指导方面引导OEM厂商的产品满足高温数据中心的需要。”雷科夫表示,“目前来看,高环境温度(HTA)中心更适合于互联网应用,因为互联网企业追求的是高性价比。当然它对其它行业具有普遍意义。此外,数据中心机房从核心城市转移到偏远城市也不失为降低成本的一种做法。”