綠色“考問(wèn)”數(shù)據(jù)中心
2018-06-11 來(lái)源：
數(shù)據(jù)中心需要的是能源利用效率更高、更有利于環(huán)保的IT產(chǎn)品，要將數(shù)據(jù)中心構(gòu)建成一個(gè)綠色的“生態(tài)系統(tǒng)”。
周末閑逛北京南鑼鼓巷，除了各具特色的一家家咖啡館，另外一幅場(chǎng)景也吸引了記者。工人們正在緊張地為胡同大雜院里各戶安裝電表，據(jù)了解這是北京老城區(qū)“煤改電”工程的一部分�！懊焊碾姟睂�(duì)于老百姓而言帶來(lái)的是方便，對(duì)于整個(gè)城市而言則是減少了有害氣體和溫室氣體的排放。
對(duì)于IT和信息產(chǎn)業(yè)來(lái)講，技術(shù)發(fā)展的價(jià)值取向已經(jīng)發(fā)生重大改變。無(wú)論是處理芯片技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、存儲(chǔ)技術(shù)，還是軟件架構(gòu)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，整個(gè)業(yè)界已經(jīng)開(kāi)始把溫室氣體排放、能耗和環(huán)境問(wèn)題放在了重要位置加以考慮。
《計(jì)算機(jī)世界》報(bào)社于2007年7月發(fā)起了“中國(guó)綠色I(xiàn)T行動(dòng)倡議書(shū)”，希望以此推動(dòng)IT產(chǎn)品和整個(gè)信息產(chǎn)業(yè)接受綠色環(huán)保的概念，從而身體力行地推動(dòng)綠色環(huán)保。
作為綠色I(xiàn)T倡議行動(dòng)的重要組成部分，2007年10月18日，由《計(jì)算機(jī)世界》報(bào)社、《服務(wù)器世界》雜志和《網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)》雜志共同舉辦的“2007綠色數(shù)據(jù)中心大會(huì)”在北京召開(kāi)。致力于數(shù)據(jù)中心建設(shè)的眾多IT領(lǐng)袖和技術(shù)精英參加了本次大會(huì)，圍繞數(shù)據(jù)中心綠色節(jié)能趨勢(shì)以及相關(guān)的技術(shù)與解決方案進(jìn)行了熱烈探討。
數(shù)據(jù)中心能耗驚人
根據(jù)Power and Cooling Survey 2006調(diào)查顯示，美國(guó)數(shù)據(jù)中心每年的電力成本約33億美元，而到2010年，這些數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器數(shù)量還會(huì)以每年增加50%的速度擴(kuò)容。另?yè)?jù)Gartner預(yù)計(jì)，50%現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心的電力和冷卻能力將難以滿足高密度設(shè)備的需求。
目前，數(shù)據(jù)中心的能耗已經(jīng)達(dá)到了驚人的程度。不但數(shù)據(jù)中心可用的冷卻和電源容量已經(jīng)接近極限，而且數(shù)據(jù)中心的物理空間也發(fā)展到了極限。同時(shí)，它所造成的巨大成本也讓企業(yè)的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)責(zé)任壓力日益加劇。
IBM亞太數(shù)據(jù)中心及智能化集成服務(wù)總經(jīng)理袁東坡表示，能耗的增加給數(shù)據(jù)中心帶來(lái)了三大直接問(wèn)題: 一是機(jī)房過(guò)熱，二是電力供應(yīng)不足，三是計(jì)算機(jī)中心的空間不夠。
長(zhǎng)期工作在數(shù)據(jù)中心的中國(guó)工商銀行數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)部副總經(jīng)理黃文宇對(duì)此更是深有感觸: “隨著工商銀行業(yè)務(wù)的不斷擴(kuò)展，數(shù)據(jù)中心的容量也在迅速增加。以前，北京的數(shù)據(jù)中心容量是10TB，現(xiàn)在是400TB。我們發(fā)現(xiàn)，以前寬敞的機(jī)房現(xiàn)在很擁擠; 以前比較充足的空調(diào)現(xiàn)在也不太夠用了; 以前進(jìn)入機(jī)房要穿外套，現(xiàn)在穿著短袖衣服進(jìn)去都會(huì)感覺(jué)熱�！�
能耗造成的巨大成本壓力，不但讓各個(gè)數(shù)據(jù)中心的管理者們有些力不從心，而且IT設(shè)施的成本與IT設(shè)施的復(fù)雜性也令數(shù)據(jù)中心的業(yè)務(wù)主管感到焦頭爛額。
戴爾(中國(guó))有限公司服務(wù)器產(chǎn)品經(jīng)理李毅表示，根據(jù)戴爾公司進(jìn)行的一項(xiàng)調(diào)查顯示，對(duì)于數(shù)據(jù)中心而言，IT基礎(chǔ)設(shè)施維護(hù)越少，企業(yè)創(chuàng)新的機(jī)會(huì)就越多。但是，非常令人遺憾的是，目前大部分?jǐn)?shù)據(jù)中心由于受到系統(tǒng)復(fù)雜性的制約，以及數(shù)據(jù)量的不斷增加，必須將大約70%的IT預(yù)算用于維護(hù)現(xiàn)有設(shè)施，而只將30%的IT預(yù)算用于創(chuàng)新或推動(dòng)企業(yè)新計(jì)劃。
數(shù)據(jù)中心“綠”在何處
既然數(shù)據(jù)中心對(duì)于“綠色”的需求如此迫切，那么數(shù)據(jù)中心到底該如何“變綠”呢?
有學(xué)者表示，數(shù)據(jù)中心要實(shí)現(xiàn)“綠色”，必須有多方面的考慮。數(shù)據(jù)中心的機(jī)械、照明、電氣和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)要有最大化能源效率和最小化環(huán)境影響。
李毅認(rèn)為，為了迎接數(shù)據(jù)中心能源危機(jī)帶來(lái)的巨大挑戰(zhàn)，數(shù)據(jù)中心需要的是能源利用效率更高、更有利于環(huán)境的IT產(chǎn)品，要將數(shù)據(jù)中心構(gòu)建成一個(gè)綠色的“生態(tài)系統(tǒng)”。
如何使數(shù)據(jù)中心成為一個(gè)綠色的“生態(tài)系統(tǒng)”?袁東坡認(rèn)為，至少要經(jīng)過(guò)五個(gè)步驟:“首先，用戶本身應(yīng)該對(duì)自己的數(shù)據(jù)中心進(jìn)行‘健康’診斷，詳細(xì)了解現(xiàn)有的設(shè)施情況，摸清數(shù)據(jù)中心耗能的實(shí)際水平; 第二階段是建設(shè)，也就是規(guī)劃、建設(shè)或更新一個(gè)更高能效的數(shù)據(jù)中心; 第三階段我們稱之為虛擬化，不是利用硬件，而是利用軟件進(jìn)行虛擬化，它可以節(jié)省大量能耗; 第四階段是管理，目前有很多種管理辦法或者管理軟件，可以幫助用戶對(duì)數(shù)據(jù)中心電能的消耗進(jìn)行管理; 最后一個(gè)步驟就是數(shù)據(jù)中心制冷，采取比傳統(tǒng)的空調(diào)制冷更加有效的措施。IBM就有一個(gè)在數(shù)據(jù)中心內(nèi)外采用水冷制冷的解決方案，它能夠在數(shù)據(jù)中心的制冷環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)非常高效率的節(jié)能�！�
袁東坡介紹，依照上述五個(gè)步驟，IBM目前正在美國(guó)科羅拉多州建設(shè)新一代的綠色數(shù)據(jù)中心，這個(gè)數(shù)據(jù)中心是在現(xiàn)有機(jī)房的基礎(chǔ)上進(jìn)行了加倍擴(kuò)充，面積達(dá)到3萬(wàn)平方米，每平方米的耗電量達(dá)到1000瓦。但是，由于采用了虛擬化技術(shù)、風(fēng)力發(fā)電以及先進(jìn)的水冷制冷技術(shù)，使這個(gè)數(shù)據(jù)中心的能耗與以往相比節(jié)約了50%左右。
對(duì)于綠色數(shù)據(jù)中心的理解，希捷科技中國(guó)區(qū)總經(jīng)理?xiàng)罱ǔ跽J(rèn)為，關(guān)鍵在于“平衡”�！胺⻊�(wù)器和數(shù)據(jù)設(shè)備占據(jù)了整個(gè)數(shù)據(jù)中心的大部分耗電量，如果它們能夠不斷地降低能耗，那么對(duì)于構(gòu)建綠色數(shù)據(jù)中心非常重要。但是，天下沒(méi)有免費(fèi)的午餐，必須很好地評(píng)估和平衡耗電與性能的雙重要求，才可能實(shí)現(xiàn)真正意義上的綠色�！睏罱ǔ跽f(shuō)。
虛擬化是關(guān)鍵
在問(wèn)及什么是綠色數(shù)據(jù)中心的核心問(wèn)題時(shí)，多位數(shù)據(jù)中心的管理人員都表示，數(shù)據(jù)中心節(jié)能降耗相關(guān)的技術(shù)和方案其實(shí)是多元化的，其中非常重要的一點(diǎn)就是虛擬化。
IBM系統(tǒng)與科技事業(yè)部系統(tǒng)架構(gòu)師梁建球表示，虛擬化可以為數(shù)據(jù)中心的節(jié)能降耗帶來(lái)明顯效果，因?yàn)樘摂M化可以提高IT設(shè)備的使用率，尤其是服務(wù)器和存儲(chǔ)設(shè)備。對(duì)于最終用戶來(lái)講，虛擬的資源跟原先真實(shí)的資源是一樣的，同樣的界面、同樣的功能，只是屬性變化了，變得更容易變化和擴(kuò)展。
具體而言，虛擬化技術(shù)如何實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心的節(jié)能降耗?梁建球認(rèn)為，虛擬化技術(shù)的做法就是合并服務(wù)器，它可以把在大量的、低端的、使用率比較低的服務(wù)器上運(yùn)行的應(yīng)用程序，合并到少量的高端服務(wù)器上，從而提高服務(wù)器的使用率，能耗自然也就降低下來(lái)了。
梁建球打了一個(gè)生動(dòng)的比喻，“如果將我們每個(gè)人看做是一個(gè)虛擬化的服務(wù)器，就相當(dāng)于每個(gè)人上班開(kāi)自己的私家車。這么多人上班，所要消耗的路面資源和能源都相當(dāng)高，這是非常不環(huán)保的。那么，怎樣節(jié)省對(duì)能源的占用呢?最有效的辦法就是大家乘坐地鐵、公交車等公共交通設(shè)施上班。這樣就可通過(guò)搭載少量的、容量大的交通工具，實(shí)現(xiàn)每個(gè)人的上班目的。還有一些更加極端的情況，上下班高峰期間，乘客像罐頭一樣被塞進(jìn)公共交通車輛內(nèi)，盡一切可能提高每一個(gè)車廂的使用率，整體節(jié)能降耗的效果就會(huì)更加明顯。最終也還是實(shí)現(xiàn)了讓大多數(shù)人準(zhǔn)時(shí)上班，這和數(shù)據(jù)中心對(duì)于應(yīng)用需要的響應(yīng)時(shí)間很類似�！�
梁建球還表示，虛擬化技術(shù)使得數(shù)據(jù)中心智能用電控制管理成為可能。數(shù)據(jù)中心的虛擬機(jī)器可以從一個(gè)物理機(jī)器移到另外一個(gè)物理機(jī)器上面，用戶只要通過(guò)硬件和軟件的配合，硬件上支持虛擬化，包括支持不同的用電模式，再利用軟件進(jìn)行部署，實(shí)現(xiàn)工作量遷移自動(dòng)化部署，最終達(dá)到對(duì)用電的智能化管理。只有對(duì)用電情況了如指掌，數(shù)據(jù)中心才可能找到節(jié)能降耗的突破點(diǎn)，否則將很難找到“省電”的機(jī)會(huì)。
梁建球介紹，美國(guó)匹斯堡大學(xué)的醫(yī)療中心通過(guò)虛擬技術(shù)將1000臺(tái)低端服務(wù)器上的應(yīng)用集中到20臺(tái)IBM System x服務(wù)器上運(yùn)行，不但提高了整個(gè)數(shù)據(jù)中心的容量，同時(shí)也大幅降低了用電量。
日立數(shù)據(jù)系統(tǒng)有限公司亞太區(qū)存儲(chǔ)軟件解決方案總監(jiān)郭智仁表示，服務(wù)器的虛擬化、網(wǎng)絡(luò)的虛擬化、存儲(chǔ)的虛擬化都將在綠色數(shù)據(jù)中心工程中扮演重要的角色。未來(lái)，通過(guò)虛擬化可以把數(shù)據(jù)跟存儲(chǔ)以及運(yùn)算隔開(kāi)。對(duì)用戶而言，不必知道自己的數(shù)據(jù)存放在什么地方、存放在哪一個(gè)磁盤(pán)。用戶可以越來(lái)越快地掌握內(nèi)容的變化、保護(hù)和管理，并能實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)動(dòng)態(tài)的配置，達(dá)到負(fù)載均衡。
存儲(chǔ)也要綠色
數(shù)據(jù)中心一方面要應(yīng)付各種應(yīng)用的計(jì)算，另一方面還擔(dān)負(fù)著存儲(chǔ)、管理和傳播數(shù)據(jù)的重任。所以，從存儲(chǔ)入手也是降低能耗的重要途徑之一。
Copan Systems公司亞太區(qū)副總裁Martin Darling認(rèn)為，“判斷一個(gè)數(shù)據(jù)中心綠色與否的兩個(gè)要素分別是: 能源效率，就是每度電到底能夠形成多大的存儲(chǔ)容量、能夠支持多大的存儲(chǔ)容量; 二是需要多大的空間，要實(shí)現(xiàn)這樣一個(gè)存儲(chǔ)容量，你的空間是否合理�！�
楊建初則表示，雖然分析機(jī)構(gòu)StorageIO Group的數(shù)據(jù)顯示，存儲(chǔ)設(shè)備目前占用整個(gè)數(shù)據(jù)中心硬件部分37%～40%的能源消耗，但是能耗和系統(tǒng)性能又是密不可分的。性能越高所消耗的能源也就越多，降低能耗不等于降低性能標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于存儲(chǔ)而言，用戶必須有所取舍，或者說(shuō)，必須找到一個(gè)降低能耗的“平衡”方法。
楊健初認(rèn)為，尋找這一平衡方法需要考慮四方面的內(nèi)容: 首先，數(shù)據(jù)中心管理者要清楚整個(gè)系統(tǒng)因?yàn)槟芎膸?lái)的具體發(fā)熱量和所需要的冷卻能力，這樣才可能更好地構(gòu)建數(shù)據(jù)中心; 第二，要考慮可用性，整個(gè)數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)必須是可靠的，不能“三天打魚(yú)、兩天曬網(wǎng)”; 第三是成本，隨著IT數(shù)據(jù)爆炸式的增長(zhǎng)，大家點(diǎn)點(diǎn)鼠標(biāo)就可以獲得大量的信息和數(shù)據(jù)，其代價(jià)就是在后端的服務(wù)器系統(tǒng)、數(shù)據(jù)中心必須提供非常強(qiáng)大的、海量的數(shù)據(jù)內(nèi)容; 第四是社會(huì)責(zé)任，電能的消耗會(huì)帶來(lái)二氧化碳的排放，所以節(jié)省電源對(duì)于減少二氧化碳的排放有著重要意義，這也就對(duì)企業(yè)的社會(huì)責(zé)任和更低的總體擁有成本(TCO)提出了挑戰(zhàn)。
基于以上四方面的考慮，楊健初表示，希捷在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)節(jié)能降耗方面也有相應(yīng)的不同層面的考慮。“在硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的組件層面，通過(guò)對(duì)馬達(dá)、電子零件和控制電路進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，降低硬盤(pán)所需的功耗; 在硬盤(pán)層面，我們會(huì)更多考慮如何實(shí)現(xiàn)更小的體積、如何有助于空氣對(duì)流，以便在單位體積內(nèi)達(dá)到最大的容量，而且不增加冷卻的壓力; 在系統(tǒng)層面，主要考慮如何提高電能使用的有效性和整個(gè)數(shù)據(jù)中心的效率�！�
采訪手記：“綠色”的標(biāo)準(zhǔn)缺位
來(lái)自業(yè)界的專家，帶來(lái)了各種實(shí)現(xiàn)綠色數(shù)據(jù)中心的手段與方案，讓人聽(tīng)得“熱血沸騰”，感覺(jué)“綠色”已經(jīng)浮現(xiàn)在眼前。但是回到現(xiàn)實(shí)，“綠色”距離我們似乎總是一步之遙。
“要實(shí)現(xiàn)綠色，既容易也不容易，‘花多少錢辦多少事’，關(guān)鍵還是在投資�！币晃粩�(shù)據(jù)中心的管理者如是說(shuō)。
北京氣象局為奧運(yùn)會(huì)服務(wù)的數(shù)據(jù)中心曾經(jīng)想采用水冷制冷系統(tǒng)，但是由于安裝、維護(hù)的成本問(wèn)題，不得不仍舊采用傳統(tǒng)的空調(diào)制冷方式。在面對(duì)長(zhǎng)期“綠色”還是短期經(jīng)濟(jì)效益的兩難選擇時(shí)，有很多數(shù)據(jù)中心的管理者們大都選擇了后者。一位CIO曾經(jīng)告訴記者，他們?cè)诖罱〝?shù)據(jù)中心時(shí)，已經(jīng)考慮到能耗的問(wèn)題，但是由于業(yè)務(wù)與領(lǐng)導(dǎo)的要求，不得不暫時(shí)隱瞞了能耗問(wèn)題，而是在事后想辦法解決每年的高額電費(fèi)。
造成上述這樣尷尬局面的重要原因是，目前沒(méi)有針對(duì)數(shù)據(jù)中心性能、功耗比的強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，“綠色”完全是靠數(shù)據(jù)中心管理者們的“良心”，更多是對(duì)數(shù)據(jù)中心社會(huì)責(zé)任的考量。但是管理者們也是人，面對(duì)各種成本、政績(jī)的壓力，“良心”難免要有所偏離。這和許多地方的環(huán)境問(wèn)題如出一轍，每個(gè)人都在強(qiáng)調(diào)為現(xiàn)在的行為負(fù)責(zé)，關(guān)系子孫后代的環(huán)保問(wèn)題自然就不會(huì)優(yōu)先考慮。
既然業(yè)界這么多有識(shí)之士已經(jīng)認(rèn)識(shí)到“綠色”數(shù)據(jù)中心的重要性，那就不要再像呼吁綠色GDP一樣，多年以來(lái)一直是“雷聲大、雨點(diǎn)小”，綠色數(shù)據(jù)中心需要一場(chǎng)電閃雷鳴的急風(fēng)驟雨。
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