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应对IT产业能耗危机 规划绿色IT生态图

原创 Linux操作系统 作者:Java_simon 时间:2009-07-21 10:33:00 0 删除 编辑

IT产业链环环相扣,面对能源消耗危机,只有链条上的各个环节都发挥自己的力量,相互协调,才能形成完整的绿色架构。这才是一幅真正的IT绿色生态图。
CPU走向高能、低耗
CPU是计算机的心脏,而有数据统计,目前计算机中耗能最高的两个部件就是CPU和内存,因此,CPU厂商在节能方面的努力程度,直接影响计算机整体的节能效果。为了降低CPU的功耗,IA架构CPU的两个最主要生产厂商,Intel和AMD都努力创造节能技术,甚至以此作为竞争的利器。
Intel近两年来在处理器技术上亮点颇多。在晶体管制程方面,45纳米、高-K金属栅极硅制程技术使得Intel能够制造更快、更“酷”的环保型处理器。戈登?摩尔对45纳米技术大加赞赏。他认为这将使Intel制造的晶体管性能提高20%,能耗却降低30%。
处理器技术方面,增强型英特尔Speedstep技术(按需配电技术),可让系统动态调整处理器电压和内核频率,从而降低能耗而减少产生的热量。这样,由于风扇不需要如此快速地运转,因而静音功能得到加强。
AMD的新一代节能技术在其巴塞罗纳处理器上得以体现。在“巴塞罗那”上,AMD首次采用了CoolCore技术、独立动态核心技术(DICE,DynamicIndependentCoreEngagement)和双动态电源管理(DDPM,DualDynamicPowerManagement)。
除了IA架构处理器外,Sun公司推出的UltraSPARCT1、UltraSPARCT2处理器也在RISC架构处理器,乃至整个IT业界树立了节能处理器的新形象。在UltraSPARC处理器中,Sun使用的基于芯片多线程(CMT)技术可以让CPU在较低的频率工作时,亦能提供很大的吞吐量。采用UltraSPARCT2处理器的服务器曾经一度让Sun重新赢得了服务器市场。
从总体看来,小到半导体制程,大到CPU架构设计,作为IT领域最核心技术之一的处理器领域的节能设计,总是能令人鼓舞。
服务器:电源、散热是关键
从某种角度说,今天我们生活的世界是架构在服务器上的。服务器降低能耗,将会是IT节能减排的主要工作。在惠普的节能技术中,服务器是重要的一环。惠普通过在服务器中采用低功耗CPU处理器和2.5英寸硬盘(功耗最高可降低50%)来实现服务器整体能耗的降低。惠普先后推出了节能型HPProliant工业标准服务器(功耗可降低18%),以及节能型HPBladeSystem刀片服务器(电源与散热成本可降低25?30%)。同时,惠普的绿色存储设备可使得用户在电源与散热方面的成本最高降低45%。与此同时,国内服务器厂商在绿色节能方面同样做出了积极动作。联想服务器从设计伊始就处处体现了绿色环保和节能设计的思想。诸如系统无铅化生产、系统国际化环保认证、电源模块和系统的电磁辐射控制、智能控温降噪设计等。
联想表示,随着CPU、内存、芯片组等元器件的集成度越来越高、性能越来越强,发热功耗也越来越大。而采用传统的散热解决方案,散热与噪声将成为不可调和的矛盾。因此,联想的一款服务器万全T/R280就采用了NoiseKillerDesign智能降噪技术,通过良好的散热设计、散热仿真以及散热验证,使得系统在散热成本、可靠性、噪声等方面达到更高水平。
国内另外一家服务器厂商浪潮则推出“器、用、管”三位一体的效能技术,主要从创新硬件技术、硬件平台与应用合理对接、创新的管理技术三个层面帮助用户真正实现节能、降耗。
例如,通过主板控制模块实现散热功率与系统温度联动,实现散热功耗与系统负载最佳匹配;通过采用谐振技术,实现交/直流电源之间的高效转换。
在高性能计算领域有很深耕耘的曙光,在自适应节能框架(APMA)之下,于2007年推出了自适应功耗管理系统。自适应功耗管理系统可以根据实时功耗确定服务器工作电源个数,使电源工作在最佳效率曲线上,还可以优化服务器操作系统内核,通过优化程序执行队列或者根据负载情况动态调整CPU频率,并对多服务器节点任务调整优先级。
现在很多时候,谈及绿色IT,人们首先想到的就是服务器和数据中心。目前服务器厂商也从多个层面对服务器进行了节能降耗设计,而不同厂商往往有着自己独特的特点。笔者认为,对于服务器厂商来说,绿色计算从电源、机箱、散热设计等方面着手是正确的选择。因为在数据中心当中,真正在绿色方面有所作为的恰恰是这些方面。绿色理念已经成为这些服务器厂商提高竞争力的一个机会。
值得一提的是,构建绿色数据中心的过程中,控制电源的电能损耗,提供一个绿色的电源设备是关键点。在这方面,APC-MGE的解决方案值得借鉴,APC公司的UPS采取了新双变换逆变技术,该技术相对于原有设计,能够减少50%的损耗。另外,低功耗的控制器、驱动设备和缓冲电路则能减少30%的空载损耗。这些新技术对于在低负载率下提高UPS效率有着至关重要的作用。同时,APC-MGE大力推广的模块化UPS的应用,提倡“按需配置UPS容量”,通过提升UPS系统的负载率达到提高UPS效率。
网络:另一个角度的绿色
网络是分布在IT架构之间的神经,它对各种IT设备起着联络作用。对于网络设备和服务供应商来说,在设备中采用节能技术是亲近“绿色”的方法之一,但同时,用更高效、完备的网络服务,让企业在网络上解决原本需要消耗大量燃油和差旅费解决的问题,也是另一种节能减排的方式。以H3C为例,在产品设计中,H3C普遍采用业界先进厂家、先进工艺、高集成度、低功耗芯片,并结合芯片的低功耗特性开发智能管理软件,在提升系统性能的同时还大大降低了整机功耗。以太网交换机产品的以太网端口具备休眠模式,在无link的情况下自动关闭端口,使功耗降到最低,当有数据传输时又能自动唤醒端口,使其正常工作。

 此外,H3C还在产品设计方面采用高效节能电源,以降低产品能耗;通过智能散热方案,H3C还能改善产品的噪音和能耗。H3C还认为,提升产品可靠性、延长产品的使用寿命是对绿色设计的最大贡献。据悉,H3C在产品可靠性设计方面投入巨大,有专门的团队负责产品端到端的可靠性设计工作和热设计工作。在产品设计初期,为产品制定严格的可靠性要求,在产品研制中采取FMEA、HALT、热仿真、热测试等方法和手段,改进产品的可靠性和热性能,生产制造环节引入HASA方法,目的就是提升产品的可靠性水平,提高产品的健壮性,从而达到预期的使用寿命要求,提高设备的使用寿命,就是减少电子产品对环境的污染,保护了环境。
思科公司最近发布了思科ASR1000紧凑型汇聚路由器、思科Nexus7000交换平台和针对中国成长型企业特点的Catalyst2918交换机、Navigator路由器,他们希望这些产品能够引领未来网络以创新、绿色为基调的发展方向。致力于为企业通信提供智能解决方案的Avaya公司,在技术和解决方案等产品的研发过程中同样秉承节能降耗理念。他们不仅在设备和操作软件上为企业提供节省电能消耗的产品和解决方案,而且,通过部署远程办公、移动办公,提高企业工作效率;通过使用电话会议等减少能源消耗和二氧化碳排放量,也是Avaya另外一个层面的绿色科技理念。腾博(TANDBERG)视通是另外一家致力于为企业提供以网络为基础的环保方案的IT供应商。在腾博(TANDBERG)视通看来,最简单易行的绿色行动就是视频会议,以减少因出差带来的能源消耗。他们甚至强烈呼吁设定一个显著减少二氧化碳排放的目标,从而让企业将环保作为一种企业责任。
网络作为最具有代表性的IT基础设施,它孕育着IT的未来。对于“绿色网络”的话题,若像要求芯片和服务器厂商一样要求网络设备和服务供应商提供更加低能耗的产品,似乎有些强人所难,但是,网络这个充满机遇的词汇,也将会给绿色带来新的契机。
绿色存储是增肥还是减肥
IDC前不久公布的数据显示,2010年创建的数字信息总量将达到988EB(1EB=10亿GB),约为2006年的6倍。按照现有的存储容量增长速度,届时,人类的数据存储池将会“决堤”。为此,增加存储设备将成为不可避免的趋势。在规模效应面前,绿色也成为存储设备不能回避的话题。
众所周知,近年来H3C在IP存储市场成长迅速,在亚太IP存储市场颇具竞争力,其通过各种先进的绿色存储技术的应用,从环保节能的角度出发设计生产能效更佳的存储产品,降低数据存储设备的功耗,提高存储设备性能。还设计运行温度更低的处理器和更有效率的系统,生产更低能耗的存储系统或组件,降低产品所产生的电子碳化合物。H3C的绿色存储系统可为企业节省很大的能源支出,不仅降低了企业的业务成本、提升了业务成效,为企业驾驭海量数据,同时有效帮助企业实现了企业与环境的可持续、和谐的共同发展。日立存储在绿色节能领域有自己的一套办法。日立可调整模块化存储与工作组模块化存储存档系统,可支持磁盘根据需要运行和关闭。此外,在数据中心或分布式计算环境下,日立的节能存储服务还能够降低存储阵列的耗电量,进而可以减少冷却成本。
华为科技有限公司和赛门铁克公司年初联合成立了华为赛门铁克科技公司(简称“华为赛门铁克”),华为赛门铁克虽然成立不久,但是在绿色存储这一热点领域,他们也有不少动作。华为赛门铁克推出的OceanStor系列产品采用了大容量、高密度的24盘位设计,采用节能型原器件,如自动降频的CPU、动态调速的风扇、大容量低功耗磁盘等,减少系统功耗,降低系统散热量。在系统所有热敏位置都布置温度监控部件,通过这些部件实时收集各个热敏位置的温度,根据温度变化,依据专有算法,实时调整风扇转速,节省系统功耗。而且OceanStor系列产品基于成熟IPD集成开发流程研发产品,能够提高资源利用率,减少重复投资;同时,OceanStor系列产品满足RoSH等环保标准的生产流程和原材料,备件可回收再利用,绿色环保理念贯穿于产品整个生命周期。
值得一提的是,与存储密切相关的虚拟化技术厂商也对绿色IT生态环境建设起到了至关重要的作用。VMware在虚拟技术领域如火如荼。通过将物理机转化为功能完备的虚拟机,VMware虚拟化技术能够避免服务器剧增现象,减少数据中心的供电和制冷消耗。每个VMwareESXServer实例能够支持100个以上虚拟机,大多数用户都能够在一个单独的硬件上运行10个或更多应用程序。
另外,VMware虚拟机能独立于底层硬件而运行,在广泛的物理服务器上都受到支持。每个VMware虚拟机代表一个完整的系统(具有处理器、内存、网络、存储器和BIOS),这样,您就可以在同一硬件上并行运行Windows、Linux、Solaris和NetWare操作系统和各种软件应用程序。通过在高配置的x86服务器上运行多个工作负载,企业的IT组织就可以将服务器硬件的使用率从10?15%增加到80%左右。利用VMware基础架构,用户能够大大降低数据中心内的IT硬件数量和电量消耗。
思杰应用交付基础架构涵盖了一系列最新技术,能够帮助客户有效降低能耗。XenSource通过采用虚拟化技术大幅减少物理服务器数量,从而显著降低了数据中心的能耗。同样,NetScaler也可以通过卸载Web服务器工作负载减少服务器数量。存储从2006年开始,就成为IT产业的一个大热点。存储涉及到服务器、硬盘等多项高端技术,但笔者个人认为,对存储进行高效、优化的管理,才是节能降耗的关键。管好海量数据,对绿色IT的贡献同样不小。
PC、笔记本:节能马虎不了

 如果谈IT绿色,可能PC、笔记本的节能是我们接触最多、最直接的。在这个领域的产品也是五花八门。惠普商用笔记本凭借专业的IT技术和对环境负责的态度,提供了三个方面的绿色解决方案。在材料方面,惠普采用不含汞(Hg)的光源作为LED背光显示。此项技术通过减少危险材料的使用,减少汞对环境的危害。通过采用可重复利用的镁质机身,不仅让机身重量更轻,材料还可100%回收。
在节能方面,惠普笔记本符合能源之星4.0规范的要求。LCD背光显示器是节能高效的背光液晶显示器,可将电池续航时间延长10%;有效的电源管理可显著降低用电成本。在产品回收利用方面,惠普商用笔记本具备了创造性的回收和再利用计划,例如租赁和以旧换新计划。同时,惠普商用笔记本还使用了易于回收的镁质机箱。惠普商用台式机一直秉承节能环保的设计理念,其中包括能源管理方案、整体散热设计和降低风扇功耗机制等一系列专业的节能环保解决方案。

如惠普旗舰产品HPCompaqdc7800率先应用了惠普推出的节能型解决方案,是业内具有高效节能电源配置台式机的典范。在选择低功耗的处理器的基础上,HPCompaqdc7800采用的电源还通过了80Plus(高电源转换效率)计划的第三方测试,符合能源之星4.0规范。在电能利用效率的测试(PFC)中,能源转换效率可达80%以上。这就使得HPCompaqdc7800的电源效率比常规产品提升了10?15%,从而使企业用户直接节省同等比例的电力成本。已经成为国际品牌的联想,在收购IBM公司Think部门之后,推出了许多环保型的产品和技术。举例来说,2007年,联想发布了配有太阳能电池板的台式机——蓝天(ThinkCentreA61e),这是业界迄今为止体积最小、最安静、最节能的台式机之一;A61e的底座面积仅相当于普通电话本大小,省电,安静,多种节能选择,还配备了45瓦AMD速龙64X2双核处理器以及AMD闪龙单核处理器。此外,联想的多种产品采用了节能处理器及可重复使用或可回收利用的材料,同时不断评估自身环保性能,不断推出能耗更低、更为环保的个人电脑产品。
国内另外一家PC厂商方正电脑,在笔记本的电源管理上具有专利发明,方正设计的笔记本电脑在处于外接电源供电的状态时,会自动切断对电池的供电,既防止了电池反复充电,节省了电耗,也延长了电池的使用寿命。而在PC方面,发现大众型的200W机箱电源在完整运转情况下的最大功率也只达到150W时,方正科技马上加大对电源升级技术的研究。即将推出的新电源,功率降低到150W,不仅有效地节约电耗,同时也大幅度减少了原材料使用。
与此同时,秉承“创新,为你”理念的三星笔记本电脑,在推行绿色经营方面,其产品的生产过程围绕RoHS及ECO,这两大认证标准严格把控,从而保证产品从最初级的材质选取到成品整机的检测等,都是在“绿色的流水线”上生产。

三星笔记本电脑研制并生产的新型燃料电池,可避免有害物质污染、提高笔记本续航能力。戴尔公司的笔记本电脑和台式机同样相当节能,目前正在设计中的新产品计划在2010年推出。戴尔认为该产品可以比现今的产品节省高达25%的能源。该公司目前提供经80PLUS认证的电源,80PLUS规格符合美国环保署的能源之星4.0标准的电源要求。
戴尔还提供免费的、易于使用的软件工具和白皮书,帮助企业对绿色计算进行规划和管理。戴尔的OpenManage系统管理产品通过提供各种功能,实现更高的效率,并且在各种PC客户端中维持节能配置,从而帮助企业降低电能消耗。PC和笔记本的计算性能越来越高,这是人们对个人计算能力需求不断提高的结果。今天很多个人电脑已经远远超过过去服务器的计算能力。所以,今天IT厂商在笔记本和PC节能上所下的功夫,丝毫不比在服务器上的小,在空间紧凑的笔记本上更是如此。
打印机 与“无纸化”同方向
别看打印机不起眼,但是它同样是不可或缺的绿色环节。在无纸化办公尚无法完全实现的时候。节省打印纸,对硒鼓墨盒等进行回收处理,也是重要的环保举措。
早在2004年,HP就致力于开发和推广节约型办公设备,其中最具代表性的就是具备节能、双面打印等特性的节约型激光打印机。HP全线的网络打印产品提供了标配或选HP推出“0”秒预热技术,利用创新的陶瓷加热技术,实现更高效的打印。它不但省时,而且还能提高组件的耐用性,降低拥有成本,更节省了打印时间和成本。陶瓷定影加热技术不仅使打印速度大大提升,相对于一般打印机在预热过程中的耗时耗电,能以更短的时间启动打印,更降低了打印状态下的电量损耗。
此外,惠普推出了化学生成的球形碳粉技术,碳粉分布精确度更高,与传统碳粉相比可以降低碳粉用量。例如,爱普生喷墨打印机均采用分体墨盒技术,用完一色更换一色墨盒,避免了之前一体墨盒浪费的现象。同时,爱普生还致力于提高商品在客户使用环节中的节能性,提出了“不仅在产品运转中,而且还要着眼于电源关闭时、待机时的电能消耗,推进实现整体节能商品的开发”的方针。 
另外,爱普生从产品设计阶段开始就考虑节省资源和再生利用的便利性。通过资源的有效利用及改善工艺,减少废弃物,减少包装材料的使用量,为建设循环型社会做出自己的贡献。
同样拥有打印机产品的联想公司也在打印机中采用了环保型的新技术,例如,聚合碳粉技术和长寿命鼓技术。聚合碳粉与普通碳粉相比,具有能耗更少,并且可以减少40%造成温室效应和酸雨的二氧化碳、氧化氮和氧化硫的排放,使得办公环境绿色环保;长寿命鼓技术使硒鼓寿命达到1.2万?5万页,是普通激光打印机硒鼓的4倍?6倍以上。此外,东芝公司的打印机也在绿色和节能方面做出了创新。东芝打印机部分产品使用了100%的墨粉循环技术,从而有效降低废粉对环境造成的影响。另外,东芝还可以帮助用户实现无纸化传真,并有效降低用户的纸张用量,以此来减少对环境的影响。即使通过简单的双面功能,也能帮助降低50%的纸张消耗。
无纸化办公的潮流依然汹涌,人们提倡无纸化的初衷就是为了环保,但是在尚无法完全实现的时候,在打印机技术中充分考虑节约能源和纸张,也是对绿色IT的一种诠释,它与无纸化办公所指的方向是相同的。
投影机:亮度与能耗,谁是鱼谁是熊掌
对于投影机来说,我们一直希望它能够有更高的亮度,但是,这似乎是与降低能耗是一对矛盾。联想表示,目前这个问题是行业内的难题,因为亮度和能耗是相关的,目前投影机降低能耗的节能模式全部都是降低了亮度。
在投影机方面,目前主要的节能方法是,在没有信号的情况下自动关机,因为在关机情况下,电源功耗小于5W,这也是国家节能认证的要求。另外,设置节能模式,启动节能模式会降低亮度(降低流明)。另外一家投影机设备生产商,爱普生的投影机均采用3LCD技术,相比单片DLP,3LCD技术本身就具有节能的特点;另外,爱普生新近研发的既小又高效的“E-TORL”灯泡,内部增加了一个副反光罩,改变了反射镜形状,可以有效地聚集、投射光线,减少光的泄漏和散射,从而提高了光的利用率,同时相应减少热量产生。
投影机的节能降耗,给IT厂商提出了一个难题,那就是能耗与亮度这对矛盾。其实,不仅仅如此,在通往绿色IT生态环境的途中,必然会有坎坷。不过,在巨大的危机面前,坎坷也算不得什么。绿色IT为我们打开了一扇通往应对气候危机的大门,但是这扇门,恐怕还是要靠远见卓识的CIO带领今天的企业,顺利穿过去。

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