数据中心节能方法

目 录 面 临 的 问 题1 解 决 的 方 法2 未 来 的 趋 势34 我 们 学 到 了 什 么 从 一 个 故 事 开 始 ：孙 先 生 是 某 大 学 信 息 中 心 主 管 ， 每 到 岁 末 ， 他 都 要 为 信 息 中 心 上 百 万元 的 电 费 耗 神 ， 这 几 年 ， 信 息 中 心 所 花 的 电 费 ， 已 经 接 近 IT硬 件 的 采购 成 本 了 。 一 名 Google的 工 程 师 也 曾 警 告 ， 如 果 现 代 计 算 机 的 耗 电 量不 改 善 ， 电 力 成 本 将 远 远 超 过 最 初 的 硬 件 价 格 。 面 临 的 问 题v 根 据 IDC的 估 算 ， 从 运 行 成 本 控 制 的 角 度 看 ， 在 IT行 业 中 ， 能 源 消 耗 成 本 已 经达 到 其 硬 件 采 购 成 本 的 25 。 而 数 据 却 正 以 52%的 复 合 年 均 增 长 率 不 断 攀 升 。当 企 业 及 大 中 型 机 构 面 对 不 断 变 化 的 业 务 压 力 ， 以 及 呈 指 数 级 快 速 增 长 的 数据 时 ， 需 要 对 数 据 中 心 环 保 、 节 能 方 面 的 特 性 予 以 足 够 的 考 虑 和 重 视 。 有 数据 表 明 ， 数 据 中 心 的 散 热 开 支 占 总 电 费 的 50% 60%， 全 球 大 约 85%的 数 据中 心 过 度 供 应 超 过 一 倍 以 上 。 一 道 简 单 的 数 学 应 用 题v “ 匹 ” HP是 空 调 机 组 压 缩 机 的 输 入 电 功 率 。 1HP 735W。 v 空 调 的 制 冷 量 的 大 小 Q HP （ 压 缩 机 输 入 电 功 率 ） * COP（ 空 调 机 组 能 效 比 ） ； 1匹 的 制 冷 量 大 致 为 2000大 卡 ， 换 算 成 国 际 单 位 制 W乘 以 1.162 所 以 ： 1匹 2000大 卡 2324W 通 常 情 况 下 ： 22002600W-1匹 、 32003600W-1.5匹 、 45005100W-2匹 一 般 情 况 可 以 根 据 160W 250W/m2来 计 算 ， 然 后 根 据 估 算 的 冷 负 荷 来 选 择 相 应 的 空 调匹 数 即 可 。v 1度 1千 瓦 时 ， 计 算 公 式 为 ： W=p*t,用 电 量 (度 ) 功 率 (千 瓦 ) 使 用 时 间 (小 时 ),一 个功 率 为 1千 瓦 的 用 电 器 连 续 工 作 1小 时 消 耗 的 电 量 为 1度 。v P（ 电 功 率 ） U（ 电 压 ） I（ 电 流 ） v 空 调 启 动 时 不 管 房 间 面 积 大 小 都 是 满 功 率 运 转 ， 因 此 一 匹 的 空 调 耗 电 量 由 输 入 功 率 735 瓦 根 据 1度 =1000瓦 /小 时 计 算 为 0.825度 /小 时 。v 工 业 用 电 ： 北 京 地 区 大 工 业 用 电 尖 峰 价 格 为 0.995元 /度v 开 24小 时 的 3HP空 调 电 费 为 ： 0.825*3*24*0.995=59.1元 一 台 3HP空 调 一 年 的 电 费 估 计 为 ： 59.1*365=21571.5元 附 加 知 识 ： v 一 台 PC耗 电 ， 要 看 其 配 置 ， 目 前 主 流 台 式 PC耗 电 250W左 右 。v 一 台 服 务 器 系 列 也 就 多 瓦 之 间 决 定 企 业 成 败 的 因 素v 效 率 的 高 低 ， 最 少 的 投 入 干 最 多 的 事 。 开 源 节 流 做 企 业 根 本 目 的 就 是 为 了 盈 利 ， 时 刻 抓 住 企 业 的 赢 利 点 这 才 是 最 重 要 的 ， 否则 其 他 环 节 就 会 受 到 负 面 应 影 响 ， 企 业 的 生 存 就 会 遇 到 最 严 重 的 危 机 。 要 有战 略 眼 光 ， 最 大 化 的 提 高 成 本 的 效 率 。 衡 量 数 据 中 心 能 耗 效 率 的 重 要 参 数v PUE是 关 键 构 建 绿 色 节 能 的 数 据 中 心 ， 既 是 社 会 发 展 的 需 求 ， 同 时 也 是 企 业 发 展 的 需 求 。不 仅 利 民 ， 同 时 也 可 以 减 轻 企 业 的 IT运 维 成 本 。 绿 色 节 能 是 趋 势 ， 应 该 引 起用 户 足 够 的 重 视 。 从 技 术 的 角 度 而 言 ， 就 是 要 想 方 设 法 提 高 数 据 中 心 的PUE(数 据 中 心 的 整 体 功 耗 /IT设 备 的 功 耗 )值 。 解 决 方 法绿 色 IT： 数 据 中 心 节 能 方 法 之 Top 10v 1.关 闭 空 闲 设 备 。v 2.构 筑 虚 拟 化 。v 3.合 并 计 算 。v 4.使 用 或 者 启 用 CPU能 源 管 理 功 能 。v 5.利 用 高 效 率 的 IT设 备 供 电 装 置 。v 6.使 用 高 效 率 的 不 间 断 供 电 装 置 （ UPS） 。v 7.为 服 务 器 采 用 208伏 特 或 者 230伏 特 配 电 。v 8.采 纳 制 冷 方 面 的 最 佳 实 践 。v 9.评 估 你 数 据 中 心 的 利 用 率 和 效 率 。v 10.优 先 行 动 降 低 你 数 据 中 心 的 能 源 需 求 。 v 1.关 闭 空 闲 设 备 。 服 务 器 在 空 闲 时 能 源 消 耗 在 最 大 能 耗 的 30%到 40%之 间 。 IT组 织 应 该 关 闭 那些 不 需 要 执 行 任 务 的 服 务 器 。 如 果 有 人 抱 怨 ， IT部 门 应 该 查 看 使 用 较 少 的 那部 分 应 用 是 否 可 以 被 虚 拟 化 。 v 2.虚 拟 化 。 一 般 企 业 的 服 务 器 利 用 率 通 常 浮 动 在 5%和 15%之 间 。 直 接 附 加 存 储 的 利 用 率位 于 20%到 40%之 间 。 网 络 存 储 的 利 用 率 在 60%到 80%之 间 。 虚 拟 化 可 以 增加 硬 件 利 用 率 大 约 5到 20倍 ， 使 组 织 可 以 降 低 产 生 能 源 消 耗 的 服 务 器 数 量 。 数 据 中 心 节 能 方 法 之 Top 10 v 3.合 并 计 算 。 IT部 门 应 该 尽 可 能 整 合 服 务 器 ， 存 储 和 网 络 。 他 们 应 该 用 刀 片 服 务 器 替 换 机架 式 服 务 器 ， 因 为 可 以 共 享 电 源 ， 风 扇 ， 网 络 和 存 储 等 资 源 。 刀 片 服 务 器 与相 同 计 算 能 力 的 服 务 器 比 较 ， 需 要 的 能 源 少 10%到 25%。 他 说 ， IT组 织 还 应 该整 合 存 储 ， 对 不 同 的 负 载 量 使 用 分 层 存 储 。 v 4.使 用 或 者 启 用 CPU能 源 管 理 功 能 。 许 多 硬 件 产 品 带 有 内 建 的 电 源 管 理 功 能 ， 但 是 从 没 用 过 。 他 说 ： “ 大部 分 主 流 供 应 商 已 经 使 用 它 相 当 一 段 时 间 了 。 你 只 是 可 能 不 知 道 它 已经 被 开 发 或 者 服 务 器 自 身 带 有 这 样 的 功 能 罢 了 。 ” 这 种 功 能 支 持 CPU通 过 在 多 种 性 能 状 态 间 动 态 切 换 来 优 化 电 源 消 耗 。 它 会 基 于 运 行 在 芯片 上 的 指 令 数 量 来 降 低 其 输 入 电 压 和 频 率 。 这 样 能 节 约 组 织 高 达 20%的 服 务 器 能 源 消 耗 。 v 5.利 用 高 效 率 的 IT设 备 供 电 装 置 。 戴 尔 、 富 士 通 、 惠 普 和 IBM 都 在 努 力 地 设 计 效 率 最 高 的 产 品 。 这 就 意 味 着从 芯 片 组 到 风 扇 到 电 源 到 气 流 等 所 有 的 一 切 都 必 须 是 讲 究 能 效 的 。 来 自 专 家的 一 个 建 议 是 ： 如 果 你 要 购 买 一 台 能 效 高 的 服 务 器 ， 确 保 使 用 率 很 高 ， 那 你就 必 须 充 分 发 挥 服 务 器 的 所 有 功 能 。 许 多 制 造 商 都 开 始 把 产 品 投 入 了 80-plus 俱 乐 部 ， 来 得 到 80%以 上 的 效 率 。 ” 希 望 改 进 其 电 源 供 应 单 元 能 源 效 率的 IT组 织 可 以 提 升 他 们 整 个 能 源 交 付 基 础 设 施 的 效 率 。 这 会 降 低 约 15%的 数 据中 心 耗 能 和 制 冷 需 求 。 v 6.使 用 高 效 率 的 不 间 断 供 电 装 置 （ UPS） 。 UPS效 率 会 在 80%到 95%之 间 浮 动 。 “ 如 果 你 使 用 比 较 老 化 的 UPS系 统 ， 可 能 只有 80%的 效 率 ， 而 如 果 你 用 更 新 的 UPS系 统 将 其 替 换 的 话 ， 可 以 达 到 95%的 效 率。 这 里 有 巨 大 的 收 益 。 这 件 事 可 能 看 起 来 是 这 样 的 ， 如 果 你 运 行 的 系 统 是 早在 80年 代 或 90年 代 就 构 建 的 ， 那 么 通 过 替 换 其 中 一 些 老 化 的 系 统 ， 会 有 极 大的 能 源 改 善 可 能 性 。 ” v 7.为 服 务 器 采 用 208伏 特 或 者 230伏 特 配 电 。 利 用 像 208伏 特 或 者 230伏 特 这 类 高 压 电 源 配 置 ， 而 不 是 标 准 的 120伏 特 配 电 ，这 样 可 以 把 服 务 器 电 源 效 率 从 82%提 高 到 84%或 者 85%。 所 有 你 必 须 做 的 就 是 确保 在 你 部 署 你 的 服 务 器 ， 给 你 的 机 架 部 署 配 电 时 ， 采 用 高 伏 特 配 电 能 力 以 及服 务 器 实 际 拥 有 的 能 力 。 也 就 是 说 对 服 务 器 尽 可 能 采 用 高 电 压 。 v 8.采 纳 制 冷 方 面 的 最 佳 实 践 。 许 多 数 据 中 心 可 能 利 用 热 通 道 或 冷 通 道 配 置 来 提 高 制 冷 效 率 ， 但 是 他 们 也 有一 些 比 较 小 的 方 面 可 以 改 进 效 率 。 可 以 在 服 务 器 机 架 上 的 空 插 槽 中 安 装 简 单的 “ 挡 板 ” 。 他 说 ： “ 那 是 保 证 冷 通 道 中 的 冷 空 气 不 要 混 合 到 热 通 道 中 的 热空 气 非 常 有 效 的 方 式 ， 那 样 可 以 使 温 度 混 合 的 速 度 比 原 来 慢 。 ” IT组 织 还 应 该 密 封 电 缆 开 孔 ， 以 尽 量 减 少 气 流 环 绕 。 IT组 织 应 该 考 虑 空 气 处理 和 冷 水 机 组 上 的 使 用 ， 利 用 像 变 频 驱 动 这 类 高 效 的 技 术 ， 可 以 在 制 冷 需 求下 降 时 调 整 空 调 系 统 的 电 机 运 行 速 度 。 v 9.评 估 你 数 据 中 心 的 利 用 率 和 效 率 。 除 了 关 闭 未 使 用 的 IT设 备 ， IT组 织 还 应 该 淘 汰 未 使 用 的 软 件 应 用 ， 重点 采 纳 需 要 额 外 CPU周 期 的 更 有 效 率 的 软 件 。v 10.优 先 行 动 降 低 你 数 据 中 心 的 能 源 需 求 。 IT组 织 应 该 识 别 并 优 先 采 取 降 低 数 据 中 心 能 源 需 求 需 要 的 行 动 。 他 说IT组 织 应 该 在 着 手 这 些 效 率 提 升 前 获 得 公 司 高 层 管 理 者 的 支 持 ， 形 成跨 职 能 部 门 的 小 组 来 为 IT运 营 制 定 能 源 战 略 。 企 业 的 绿 色 化v无 纸 化 办 公v视 频 会 议v电 子 废 物 回 收 未 来 趋 势vIBM、 HP、 EMC等 厂 商 都 有 绿 色 数 据 中 心 方 面 的 技 术 、 产 品和 解 决 方 案 ， 都 已 推 出 了 成 熟 的 绿 色 IT方 案 。 v 在 尽 可 能 降 低 投 入 、 降 低 能 耗 的 前 提 下 扩 展 数 据 运 营 的 能 力 ， 以 满 足 企 业 的发 展 需 求 ， 是 越 来 越 多 的 CIO 无 法 回 避 的 问 题 。 绿 色 环 保 的 数 据 中 心 就 是 其中 最 佳 方 法 之 一 。v 绿 色 数 据 中 心 (Green Data Center)是 指 数 据 机 房 中 的 IT系 统 、 机 械 、 照 明 和电 气 等 能 取 得 最 大 化 的 能 源 效 率 和 最 小 化 的 环 境 影 响 。 总 的 来 说 ， 我 们 可 以从 建 筑 节 能 、 运 营 管 理 、 能 源 效 率 等 方 面 来 衡 量 一 个 数 据 中 心 是 否 为 “ 绿色 ” 。 绿 色 数 据 中 心 的 “ 绿 色 ” 具 体 体 现 在 整 体 的 设 计 规 划 以 及 机 房 空 调 、UPS、 服 务 器 等 IT设 备 、 管 理 软 件 应 用 上 ， 要 具 备 节 能 环 保 、 高 可 靠 可 用 性 和合 理 性 ；v 数 据 中 心 的 绿 色 节 能 趋 势 ， 既 是 响 应 国 家 “ 节 能 减 排 ” 的 号 召 ， 同 时 也 符 合企 业 自 身 的 利 益 ， 因 为 高 额 的 能 耗 费 用 和 风 险 给 企 业 带 来 很 大 的 压 力 。 如 果不 注 意 数 据 中 心 的 能 耗 问 题 ， 其 很 容 易 形 成 一 个 恶 性 循 环 ， 这 个 恶 性 循 环 提醒 我 们 无 时 无 刻 不 能 忽 略 绿 色 节 能 的 重 要 性 。 因 此 ， 可 以 说 ， 绿 色 数 据 中 心是 关 系 到 企 业 安 全 稳 定 快 速 发 展 的 头 等 大 事 。何 为 “ 绿 色 数 据 中 心 ” 在 新 的 计 算 时 代 IT厂 商 为 企 业 勾 画 了 一 个 清 晰 的 智 能 化 数 据 中 心 的 蓝 图 ， 这个 蓝 图 中 包 含 了 硬 件 智 能 基 础 构 架 、 数 据 智 能 数 据 管 理 、 应 用 智 能 负 载 管 理以 及 IT管 理 流 程 智 能 基 础 架 构 管 理 ， 这 往 往 也 是 新 一 代 的 CIO们 所 追 求 的 。未 来 是 这 样 的 我 们 学 到 了 什 么“ 生 存 还 是 死 亡 ， 这 是 一 个 问 题 。 ”v今 天 的 思 考 决 定 了 明 天 的 命 运 ；v世 界 上 唯 一 不 变 的 就 是 变 化 ；v效 率 的 高 低 是 企 业 成 败 的 关 键 。