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多管齐下 构建绿色数据中心 阿里巴巴数据中心

发布时间:2019-03-15 影响了:

     现在,我们每天上班都要收发大量的电子邮件,使用搜索引擎也变得很习以为常。然而,在这些背后,哪个不是得到了数据中心的支撑呢?一方面,我们的生活越来越来离不开数据中心;而另一方面,数据中心的能耗问题困扰着各方。因此,软硬结合、从里到外打造绿色数据中心已经成为必然趋势。
  在这样的大背景下,《计算机世界》和《服务器与存储》共同举办的第二届绿色数据中心大会暨春季巡展在2008年4月分别在北京、上海、成都三地举行。《计算机世界》从去年7月就发起了“中国绿色IT行动”,并举办了第一届绿色数据中心大会,今年的春季巡展为第二届绿色数据中心大会的系列活动拉开了帷幕。
  2008年春天最热门的话题是什么?肯定就是粮食危机。
  专家指出,气候变化是推动国际粮价上涨的重要因素。全球气候变暖引发了各种自然灾害,导致多个国家粮食产量下降。此消彼长,2007年,全球生产的晶体管数量超过了大米的产量。此外,目前全球2%的二氧化碳排放来自PC、服务器和数据中心等设备。
  据美国环境能源部门2007年的统计,数据中心占美国整体耗电量的1%,未来几年,数据中心供电和散热成本将超过整体成本的三分之一,占到企业IT成本的第二位。另外,据《计算机世界》对国内100家企业CIO的调查,62%的企业受到了数据中心日益严峻的散热问题困扰。
  业内人士表示,在数据中心通常只有30%的能耗是真正消耗在了IT设备的负载上,将近33%的能耗用在了制冷方面。这就意味着,在IT设备上每耗费1瓦的电力,就需要耗费超过1瓦的电力来散热。据计算,每消耗一度电,相当于消耗了350克燃煤,并产生将近900克左右的二氧化碳。而目前,全球数据中心的数量超过了150万个,因此数据中心对于加剧温室气体排放的作用不容小觑。
  更何况,全球数据中心还呈现出规模和数量不断扩张的趋势。有数据表明,随着数据集中在电子政务、企业信息化等领域的展开,以及基于Web的应用不断普及深入,新一代企业级数据中心建设将成为信息化中的新热点。因此,越来越多的用户和软硬件解决方案提供商将打造绿色数据中心明确作为今后的核心发展方向之一。
  
  虚拟化担纲“绿化”
  
  虚拟化已经成为了建设绿色数据中心的最重要手段。服务器要虚拟化,存储系统要虚拟化,客户机也要虚拟化,数据中心中的一切设备似乎都在走虚拟化之路。
  英特尔公司中国区市场部服务器市场经理杨光认为,利用虚拟化技术可以很好地实现节能降耗。据了解,虚拟化可以把服务器的平均利用率从15%~20%提高到80%~90%,也就是说,可以用更少的服务器来完成更多的工作,而耗电量不会增加。
  杨光介绍说:“英特尔公司自己在全球范围内都采用了虚拟化技术。2006年,据我们统计,因为采用了数据中心的虚拟化技术,在服务器硬件成本上节省了1.18亿美元,而在相应的管理成本上也节省了8200万美元。”
  事实上,英特尔在自己的产品上也在不断地支持虚拟化,而且很多x86虚拟化软件公司背后也都有英特尔的投资,包括位列x86虚拟化软件头把交椅的VMware。正是因为这种独特的紧密合作关系,英特尔得以把很多虚拟软件的底层功能不断地融入到自己的处理器设计中。
  VMware高级技术顾问常裕斌也认为,通过虚拟化技术对服务器进行整合并提升服务器的使用率,这在降低数据中心耗电的同时,还可以让用户充分地利用昂贵的数据中心空间,尽量减少数据中心的扩张,并提升数据中心的服务级别、改善响应时间和可用性。
  “在过去的数据中心里,往往一个应用就需要一台服务器。而现在,通过虚拟化就可以虚拟出多个硬件,物理上的真实服务器的数量会大大减少,自然散热等都会大大减少。其次,服务器整合不但可以实现机架的减少,同时也可以带来管理上的便利,从而实现绿色数据中心。”常裕斌说,“比如一些银行,每个终端都配有PC,就可以把这些PC都整合在虚拟化架构中,进行一个集中的计算。而在数据中心里就是一台小的虚拟机,终端使用者通过一个客户端或者类似的终端直接访问虚拟机。这样,数据就集中在数据中心里进行维护,管理起来也更加方便。”
  思杰系统公司大中华区技术总监侯季涛表示,用户并不关心数据中心中添置了什么样的设备,进行了怎样的优化;他们只是关心自己的业务和应用是否在数据中心得到了顺畅的运行。网络化彻底改变了IT的传统架构,一切应用皆以网络为基础,数据中心成为了承载各种应用的基础和核心,这就需要将数据中心承载的应用平滑地交付到最终使用者手中。“通过虚拟化,所有指定的应用全部集中在了数据中心,不但可以简化安装、管理和支持,而且到达终端的应用和数据从一开始就被集中管理,终端硬件也被大大简化。同时,还可以为用户提供一种安全、节能和随需而动的集中式终端交付。”侯季涛说。
  
  绿色服务器铸就基石
  
  在各种数据中心中,服务器的部署数量和功耗都名列前茅。除了通过虚拟化等手段改善服务器的利用率外,降低服务器本身的功耗和发热量也变得至关重要,可以说,其是解决数据中心能耗最直接的手段之一。
  最简单的节能办法或许就是关闭数据中心中一些服务器的电源,但是对于那些需要7×24小时不停运转的业务来说,显然这种办法是不现实的。杨光认为,构建一个绿色数据中心,提高能效至关重要;另外,要对数据中心长期的需求进行预测,借助新型模块化的设计理念去整合现有的数据中心。
  据介绍,自2007年11月开始,英特尔提供了基于全新45nm工艺的XEON服务器处理器,新处理器采用了英特尔最新的基于铪的高-K金属栅极技术,进一步地提升了系统性能并大幅降低了能耗,从而提高了性能功耗比,使得服务器功耗也得以大幅降低。
  作为英特尔的紧密合作伙伴,宝德科技为数据中心市场定制了高效节能的服务器产品。宝德科技常务副总裁马竹茂指出,由于定制服务器可以很好地满足特定的应用性能需求,因此可以减少服务器部署的数量,进而降低数据中心的功耗并节省空间。
  针对高密度的互联网接入应用,宝德定制了“双子星”服务器,也就是在1U服务器的机箱空间内部署两台服务器,这在部署密度上达到甚至超过了刀片产品。此外,针对互联网应用后台系统数据量极其庞大的特点,宝德还定制了“小巨人”服务器,在3U空间内最多可以支持16块内置硬盘,存储容量达16TB。
  
  绿色存储花开数据中心
  
  在数据中心的IT硬件中,除了CPU和内存外,硬盘可能就是个头最小的产品了。但是,我们却无法忽视它,因为在数据中心中通常会配置上万块的硬盘,有些甚至超过了十万块。
  据StorageIO Group的数据,目前存储设备占到了数据中心全部能耗的37%~40%。在某些存储系统中,硬盘会消耗超过60%的功耗。特别是对于那些配置了数万块硬盘的大型数据中心而言,采用具有节能效应的硬盘可以让IT设备节省数兆瓦的功耗。
  事实上,对于硬盘来说,往往性能越高所消耗的能量就越大。如果能找到二者完美的统一,对于整个数据中心而言可谓一大幸事。
  希捷科技北亚区技术行销经理朱秋男表示,据希捷的研究发现,在某些企业的关键数据中心里,追求效益已经超过了追求容量,成为了用户首要关心的问题。“提高效益又要兼顾效能,该如何很好地结合呢?硬盘小型化是一种必然趋势,因为这样可以在每一个机架里存储更多的硬盘。”朱秋男说。
  据介绍,目前希捷科技研发出的小尺寸(SFF)硬盘功耗比以往减少20%~40%。对于用户而言,可以自己按照需求对数据进行分级处理,既可以采用SFF硬盘提高热点数据性能,也可以采用具有高容量的传统3.5英寸(LFF)硬盘,为不常使用的数据增加存储空间。
  同样是硬盘生产商,WD公司则把目光集中到了硬盘供电和磁盘读写方面的能耗解决上。WD中国区资深销售经理王啸虎表示说:“我们通过Intellipowe、IntelliPark、IntelliSeek三项核心技术,分别对硬盘耗电、磁头读写和数据寻找进行了智能管理,从而实现了节能的效果。根据我们的测算,1TB容量的WD greenpower硬盘的启动电流只有1安培左右,磁盘读写时的功耗可以比以往降低55%左右。”
  尽管WD进入以数据中心为代表的企业级市场的时间并不长,但WD亚太区行业部市场总监罗昌平对于把绿色硬盘的经验从台式机和笔记本电脑市场复制到企业级市场充满信心,毕竟WD拥有很强的技术实力和市场开拓经验。
  
  可以说,硬盘是绿色存储的硬件基础,而一体化信息管理则是实现绿色存储的软件手段。通过一体化信息解决方案,从海量的数据中消除各种重复、无用的数据,减少多余的设备,从而可以减少管理人员的数量,实现集中管理和智能监控。Commvault资深系统工程师林晓明认为,一体化管理一方面可以更安全地存储信息,另一方面还可以更安全地访问信息。“绿色数据中心管理的是什么?就是数据。如果不能有效地管理这些数据,绿色也就无从谈起。”林晓明说。
  据林晓明介绍,所谓一体化信息解决方案,从数据管理的本质上来看,就是把在线的数据从在线的服务器或在线的存储中拿出来放到另一个地方,这个地方可以看成是一个虚拟化的存储池。而如何将数据转移到这个虚拟存储池中有很多办法,像备份、归档、复制、快照或者CDP等。利用这些传统方法实现的时候,每一种方法都需要一个软件装在系统里,或者在系统里有若干软件。而Commvault提出的一体化信息管理就是用一个平台把这些软件综合在一起,同时将数据管理好。
  
  有效运维降低能耗
  数据中心中软硬件产品的成本只是整个IT生命周期成本中比较小的一部分,更多的成本其实是发生在流程中的每一个步骤,也就是非产品的部分。因此,有业内专家认为,如果数据中心能从运维上进行节约,不管是耗电还是材料,甚至可以产生大于对固定资产投资进行管控和节约所带来的绿色效益。
  Avocent中国区技术部经理季晓文表示,作为用户都期望建设一个有效、合理的绿色数据中心。因此,在建设时往往会考虑两方面的内容:一方面是利用效率更高的配电设施和制冷设备,甚至是充分利于环境因素来降低辅助设施的能耗,例如在寒冷地区建立数据中心;另一方面就是提高服务器单位耗能的计算量。季晓文认为,后者是建设绿色数据中心或者是在规划一个数据中心时必须要考虑的前提。
  但是,季晓文也表示,在数据中心的实际运维中,对于实际单位能耗的计算量往往很难准确把握。“现在,在大多数的数据中心,电源能耗的费用计算并不是由数据中心管理者直接掌握的,而是由一些业务部门管理,这就造成了数据中心的不可管理性。而且,往往在新建一个数据中心时,用户并不能抛弃掉所有以前的IT基础设施,这就造成了一个很混杂的环境,包括一些陈旧的服务器,以及已经在上面运行的应用。”季晓文介绍说。
  因此,对于数据中心管理者来说,需要一个统一的管理平台来掌握数据中心中各种相关基础设施。不管是对于新引入的虚拟服务器或是刀片服务器,还是以前运行的旧设备,管理者都可以清晰地了解它们的状态。在这样的运维平台上,不仅可以控制和操作管理对象,同时还可以知道管理对象带来的能耗在哪里,这样使得管理者可以更好地把“绿色”贯彻下去。
  此外,其实管理对象或是运维环境不仅仅是纯粹的IT设备,还包括整个机房的温度、湿度等物理数据,如果可以把这些数据汇聚到一个平台上,对于数据中心管理而言也是非常有价值的。
  当然,绿色数据中心不应该只是一个简单的绿色IT产品或是概念的叠加,西门子IT解决方案和服务集团副总经理刘辉表示,从数据中心建设开始就需要绿色的设计理念。西门子在望京新建的第三代数据中心已经实现了国内水平较高的“绿色”标准,从最初的建筑设计,到运维中的供电、配电和监控,还有机房的制冷和散热设计、冷光源照明等多方面都采取了综合的设计和管理方式,从而保证了数据中心的“绿色”。
  链接
  整体机房也须“绿色”
  
  在整体机房的建设方面也是如此。APC解决方案工程师顾智卿认为,建设绿色整体机房的重点有五个方面,即部署高效率的UPS、使用高压交流配电、应用In-row制冷架构、可升级的电源及制冷设备、电源及制冷容量规划管理软件。
  在实际应用中,许多数据中心UPS的运行负载率一般也就在20%左右,低负载造成UPS在电源转换环节损耗很大。而APC-MGE大力推广的模块化UPS提倡的是“按需配置UPS容量”,通过提升UPS系统的负载率达到提高电源转换效率的目的。
  针对制冷和散热的问题,APC-MGE提出了以“精密制冷”为核心的、专门针对机柜制冷的解决方案。In-row制冷单元可以放在服务器机柜旁边,让冷热空气直接在机柜和空调之间以最短的路径循环,与房间级制冷相比,In-row制冷对冷气的利用率达到了70%。结合采取“面对面、背靠背”的机柜排列方式,形成冷热通道,减少了冷热空气混合,是降低机柜散热能耗问题的绿色解决之道。
  
  记者手记
  “绿色”从身体力行开始
  2007年,有一部热门的好莱坞电影《虎胆龙威4》,让记者很感兴趣的是:一方面年近60岁的布鲁斯•威利斯并未显出老迈,雄风依旧;另一方面就是片中所描述的黑客、网络等热门话题。特别是恐怖分子根据数据中心能耗巨大的特点,通过寻找电力中心,从而轻而易举地找到了美国国家数据中心。
  现在社会各种信息量的爆炸式增长,使得数据中心的负载只会有增无减。据了解,谷歌在全球有三十九个数据中心,新建数据中心全部选择在电力便宜的地区; 腾讯在未来几年数据中心也会急剧膨胀,服务器数量将从现有的2万台增加到10万台;九城公司为了应对《魔兽世界》用户的不断增加,购买的服务器也是动辄数以千计……
  到底该从哪里下手解决由于数据中心规模和数据量增加而带来的能耗问题呢?从硬件吗?软件吗?还是机房呢?还是多管齐下,软硬结合、从里到外来建设绿色数据中心?
  前不久,记者到一家大型企业的信息中心机房去参观,这个企业下属50多个分支机构,所有的数据实现了大集中,本想看看他们的数据中心的“绿色”程度有几分,但是正值机房扩容装修,未能如愿。
  该信息中心的主任陪记者一起吃饭,席间饭店的服务员多次要求来更换餐盘都被他拒绝了,使用餐巾纸时这位主任也显得很“吝啬”,每次都是将餐巾纸一撕为二,分次使用。记者感到奇怪,问其原因。他答道:“环保呀,多洗一个盘子不就得多用水;多用一张纸,不就得多砍一棵树。”
  回答很简单,但是却给记者留下了深刻的印象。至于这家企业的数据中心是否绿色,记者感到毋庸置疑。有这样一位将环保身体力行到生活细微之处的管理者,他所管理的数据中心还能不绿色吗?(汤铭)

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