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细节决定成败 绿色数据中心实施分析

原创 Linux操作系统 作者:Java_simon 时间:2009-10-12 09:43:34 0 删除 编辑
近来,随着人们对节能和效率的不断重视,IT行业也兴起了"绿色"潮流:绿色计算、绿色存储、绿色数据中心等等,不一而足。而伴随着云计算和虚拟化的出现,绿色数据中心也进入了IT业内人士的视野。那么,绿色数据中心到底能为IT企业带来什么利益,实现绿色数据中心又需要具备什么样的条件,它的实现需要经历哪些步骤?下面,本文将带着这些问题为广大IT从业者揭开绿色数据中心的层层面纱。

  一、绿色数据中心的内涵

  本质上说,绿色数据中心是IT技术发展的产物,也是IT应用发展的必然。绿色数据中心是基于社会发展和环保节能的角度而提出的一种新观点,它代表的是一整套的系统框架和设计理念,其中,包括有地理位置、环境、物理建筑、基础设施、员工、系统搭建和维护等众多元素。简单地说,绿色数据中心就是指设备、照明、电力与电脑系统均遵循最大能源节约及最低环境影响的设计重点。绿色数据中心的构建与执行,必须符合先进的技术与策略。

  任何一种事物的出现,必然有它存在的理由,绿色数据中心也不例外。绿色数据中心并不是人们凭空臆想出来的概念,它是当今数据存储发展的必然结果。根据全球数据中心资料显示,如果不提高数据中心的效率,以现有的数据中心的发展趋势发展下去,那么数据中心的电费和用电需求将在未来10年时间内翻倍。

  由于能源价格的上涨,未来数据中心的电费将大于数据中心的硬件投资,这样一来,数据中心需要越来越多的电力消耗,能源问题也将逐渐成为数据中心发展的绊脚石。另一个方面,随着全球对绿色环保要求的提高,数据中心绿色化已势在必行,在未来的10年里,全球一半左右的数据中心将受电力和空间的约束。低能耗、高效率的绿色数据中心将有很大的发展前景。

  既然如此,那么绿色数据中心到底扮演着什么角色呢?根据美国环保局2007年4月公布的一份报告中指出,目前服务器能耗占全球总能耗的1%,并估计在接下来的5年内,服务器能耗将增加一倍。IDC2006年9月的报告也显示,IT设备能耗支出的增长比IT设备采购支出的增长快4倍。随着能耗的不断增长,数据中心的成本随之攀高。如今,若将服务器的能耗成本与相关基础设施成本(包括数据中心发电机、电源和空调系统)加在一起,则一台服务器的电源与散热总成本将是服务器购买成本的2 倍。显然,不断攀升的能耗成本,催高了数据中心运营成本,这是个巨大的变化。而在我国的能源结构中,火力发电占80%,日益增加的电能消耗,意味着更多的碳排量和更大的环境污染。

  从数据中心角度来看,绿色数据中心还意味着数据中心设备更能节约空间提高空间利用率,还能让数据中心内的支撑系统接地更安全,电气连接和布线更可靠,以及降低内部环境空气污染、噪音污染、电磁干扰和辐射污染。现在,数据中心的能耗成本已不能像以往那样被忽略,这样一来,绿色数据中心在降低企业能耗成本、提高资源利用率和工作效率并保护环境方面,可以起到十分重要的作用。

  二、绿色数据中心的实现

  绿色数据中心能够给企业用户带来巨大的潜在利益,也能满足节能减排保护环境的愿景,可以说无论是政策层面、市场需求层面还是技术层面,绿色数据中心的实现似乎毫无阻力。然而事与愿违,正所谓好事多磨,绿色数据中心的普及和应用却存在它固有的瓶颈--绿色数据中心的实现并不存在绿色通道。

  由于绿色数据中心是一个系统工程,单靠购买某个或者成套的数据中心设备并不能实现完整意义上的绿色数据中心。实现数据中心的关键,就是从长远科学的角度对数据中心进行优化设计和改造,深入了解数据中心的支撑系统和内外部运行环境,并对它们进行全面的测试和评估。

  不存在绿色通道的理由之一就是,实现的关键本身就具有不少难题。由于数据中心的支撑系统和运行环境涉及的专业领域非常广泛,涵盖了电力、电子、计算机、机械、化工、热能等方面,而一般企业客户的技术人员的知识结构往往比较单一,加上工具和手段等方面的限制,因此很多企业用户往往无法独立实施。而且,测评过程中免不了要对系统和设备进行操作,一旦操作不当,必然会对数据中心机房带来风险。如果数据中心机房在测试评估过程中出现了任何系统故障,都将给企业带来巨大的损失,从而严重扰乱企业实施绿色数据中心的信心和规划步骤。

  不存在绿色通道的理由还表现在,很多企业从传统数据中心向新一代数据中心转变或者迁移的过程中,会面临来自各方面的压力和问题:首先是成本造成的压力。绿色数据中心的实现能够给企业成本的降低带来立竿见影的效果,但是全面实现绿色数据中心却还需要结合与绿色IT密切相关的低功耗芯片技术、虚拟化技术、刀片技术、电源与散热节能技术来进行;同时,也需要利用虚拟化技术实现服务器和存储性能的最大发挥,在能源管理方面也需要进行大胆创新。

  其次,面临风险和安全控制问题。随着数据中心IT设备的不断增加,以及企业业务量的迅速递增,IT系统复杂性不断提升,业务运营所承担的风险在不断增加,安全隐患的威胁也越来越多,这就使得如何防范风险成为了各行业数据中心急需面对的课题。

  目前,我国大部分数据中心灾备建设仍很薄弱,特别是一些传统陈旧的数据中心基础设施更是缺乏灾难恢复机制,一旦遭遇灾难所造成经济损失也是不可估量的,因此在新一代数据中心建设中,如何实施安全策略及容灾计划,防范与控制风险也是刻不容缓的,同时也是最为重要的一个环节,虽然绿色、节能是构建新一代数据中心不可或缺的因素,但它并不是新一代数据中心全部内容,如何规避风险、保证数据中心稳定持续发展、并不断推动业务成长才是新一代数据中心发展目标及实现的价值。

  迄今为止,并没有任何一种单一的行之有效的良方来帮助实现绿色数据中心,这也说明了仅仅依靠搭建某个"绿色通道"来实现绿色数据中心是十分不现实的,也是不能实现的。惠普为企业数据中心提出的"从芯片到冷却器的整体节能优化"可以在一定程度上帮助企业从芯片级、服务器级、存储设备级、机柜级到数据中心各个层次实现节能,从而全面部署节能优化,使企业建立绿色数据中心成为可能。

  三、绿色数据中心的实施

  实施绿色数据中心的首要步骤,就是对企业自身的实际需求和应用范围进行综合评估。在此基础上,为绿色数据中心的实施制定科学、合理的长远规划。制定规划时,需要考虑以下一些议题:节能环保、虚拟化与集中管理、最佳楼面执行方法、引进和采用先进技术和管理理念。

  随着社会的发展,节能环保会越来越受到人们的关注,与此相关的产品和技术也必然会不断涌现。绿色数据中心本身就符合节能环保的应有之义。从规划一开始就考虑该议题,显然会为将来获得更有利的群众基础和政策支持提供便利条件。

  虚拟化技术是推动数据中心绿色应用的重要标志,使用较少的硬件和较少的电源实现更大的处理能力的虚拟化技术将是未来广泛应用的技术。通过适当的分析与集中管理,许多低使用率设备能整合为单一服务器,不仅缩减原始设备的电力耗损,更节省成本支出。

  Uptime Institute 针对19家数据中心调查的白皮书指出:一般室内仅有40%的冷空气能循环进入服务器而发挥冷却效果,因而造成数据中心更多的能源耗费。故当您规划新数据中心或升级已有架构时,务必利用现有数据中心楼面空间,安排最佳的设计执行计划。

  当然,采用先进技术和管理经验,对于部署绿色数据中心的规划亦十分重要。首先要去寻找把能源消耗和冷却方案纳入研发策略的合作伙伴。其次,选择基于生命周期成本,把服务器的能源使用也考虑在内的IT设备。环保技术的范例之一是MAID(大规模磁盘阵列存储)。通过MAID技术,大规模磁盘阵列存储设备均能在使用时才开始运作,不必随时处于启动状态。

  这项技术通过数以千计的磁盘设备,聚集成大量存储空间,每兆位元的成本却只等同于磁带费用。惠普的动态功率调整技术(DPS, Dynamic Power Saver)则是一种节能技术,它可以实时监测机箱内的电源消耗,并根据需求自动调节电源的供应。IBM的Provisioning Software可以在服务器不被使用时将其置于待机状态而使服务器的能量消耗减少80%。 当然,运用了这些先进技术之余,相应的管理方法也需要跟进。在对人员培训和设备维护方面,需要有专门的技术人员进行指导。

  实施绿色数据中心的第二个步骤则是严格控制成本,注重数据中心的整体成本和环保措施。建造绿色数据中心和建造普通数据中心的成本基本相差不多,很多所谓的"绿色实施",比如更高效的服务器,更高的整合程度,虚拟化技术的应用以及高效的冷却设备,很快都成为了当前数据中心建设的标准,因此"绿色"和"传统"数据中心建设成本的区别有时并不明显。

  对于环保问题,数据中心的建设不仅仅是服务器、存储等设备的节能环保,数据中心本身的建设也要遵循环保规范。软件同样也是实现数据中心绿色节能环保的主要手段。软件为绿色数据中心做的最大贡献体现在,软件可以改变数据中心中数据系统的架构,从而带来服务器使用数量以及服务器中各种硬件设备的减少,由此实现绿色数据中心的目标。

  接下来的具体实施步骤为:

  第一,数据中心应配置保证电源,至少配置N+1的UPS电源,确保市电中断以后能确保设备正常运行。如果条件可以,应该再配置一台发电机,确保市电中断时间过长造成的影响。

  第二,数据中心要配置机房专用的精密空调,并做好整体监控,能够根据机房环境和湿度的变化随时对空调的运行进行调节。

  第三,数据中心要建设专用的送风通道。数据中心的设备由于能耗大,发热量也大,下送风方式效果最好,因此必须在机房设置地板,建立专用的下送风通道。

  第四,要进行专门的规划。要根据公司的发展做好规划,最好能对机房进行全面的规划,然后根据业务发展的需要分步实施。只有这样,机房的建设才会正规,才不会出现电源线缆发热的情况。

  第五,安装并使用能耗监测工具。目前,有不少厂家纷纷推出了此类工具。比如Avocent公司的电源管理软件Dsview 3 Power Manager和IBM的Power Executive软件,前者可以帮助用户实时监测数据中心IT设备的能耗和能源使用情况,后者则可帮助客户通过智能技术来有效管理数据中心电力消耗,从而可以确定实际能耗和系统温度。

  除了这些步骤以外,还需要加强IT部门同设施部门的沟通,并及时追踪和管理能源消耗,做好评估和反馈报告,从而不断完善和提高"绿色"水准。

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