美国能源部劳伦斯·伯克利国家实验室2007年2月的一项研究发现,美国服务器和数据中心相关设备的耗电量相当于大约1000兆瓦的电厂,而全世界服务器的耗电量相当于14座电厂;运行这些服务器和相关基础设施设备的总电费在美国为27亿美元,在全世界则为72亿美元。IDC的调查也显示,对每一美元的计算机硬件成本来说,大约50美分是花在了电力使用上,这一数字预计在今后4年里还将增长54%。
“数据中心的能耗危机抑制了企业的业务增长。”业内专家表示,“很多数据中心已经达到了饱和,企业的增长能力因此受到了限制,同时,也需要更多的资金投入。由此,企业迫切需要充分利用自身的数据中心能量,提高能源利用效率,实现绿色创新。”为此,近日,IBM宣布启动一项名为“绿色创新工程”计划,这项每年斥资10亿美元的计划主要包括:通过采用新的产品和服务,帮助企业大幅度降低数据中心的能源消耗,改造全球的商业和公共技术基础设施并使其成为“绿色”数据中心。我国政府在“十一五规划”中,曾明确提出要在2006到2010年期间将单位GDP的能源消耗降低20%左右。在建设资源节约型与环境友好型社会的进程中,“绿色创新工程”将大有用武之地。
能效数据中心的业务挑战
“在建立和完善数据中心时,企业往往会忽略一个至关重要的问题——一个好的运算环境是可以提高系统可用性的。”有业内人士特别提出,“如果环境不稳定、不可靠,会直接影响原来投资在计算机、IT上的目的,数据中心很难保障具有高可用性。”这是由于以往很多数据中心的布局和运行程序都不是为支持高密度技术设计的,这会增加因散热问题而发生技术故障的机会。另外,传统数据中心可能在设计、建设、基础设施或位置特点等方面,缺少能够支持新兴监管以及业务领域对于能源的要求。由于并购及地域扩张的原因,在拥有多个数据中心的企业中,其他现有的环境或许不能进行具备弹性的优化处理。还有,当前数据中心的设计和建设,也有可能会限制采用如服务器整合这样的新能效技术的能力。更重要的是,数据中心的运行成本正在从技术成本向能源成本转移,包括额外的能源要求或需求的激增。
五大步骤实现绿色创新
IBM 为金融企业总结出了由5个步骤组成的、可以大大提高能效的方法。
第一步:诊断。通过能源评估、虚拟三维供电管理和热分析,评估现有设施。一般来说,企业难以获得关于数据中心能效的准确而详细的信息,并加以显著的改进。因此,企业需要采用一个全新的尺度对数据中心进行能效评估,并制定一个提高能效的方案,从而使企业的能源成本降低。
比如,数据中心存在显著的热点区域,即高供电密度区域,这是由服务器机架布局上的失误、机房内设计不合理、以及热空气和冷空气不必要的相互混合造成的。“移动测量技术”可以测量数据中心内的三维温度分布。新的移动测量机包括一个位置跟踪系统和一个由多达100个传感器组成的大型网络,能够快速和准确的采集热数据。“高密度计算热分析”可以识别和解决已有和潜在的、有可能造成现有数据中心停电的与热度有关的问题,同时为节约能源和未来扩展提供选择方案;利用虚拟世界来探索数据中心的虚拟三维供电管理,以更加有效地利用能源,减少能耗。
第二步:建设。规划、建设或更新一个高能效的数据中心。“能效自评估”可以为企业提供关于其数据中心能效的免费在线评估;“可扩展模块化数据中心”是一个预先配置的、专门针对500~1000平方英尺数据中心的解决方案,采用能效技术可以在8~12星期内实施,并比传统数据中心的成本降低15%;“布线优化气流评估”可以帮助企业改善数据中心架空地板下空气的流动状况,降低布线成本;设计和建设绿色建筑,将所有建筑子系统集成起来,以一种安全、高效、有助于生态环境的方式来运行,从而达到显著节能的目的。
第三步:虚拟化。对IT基础设施和专门用途的处理器进行虚拟化。金融企业需要改用虚拟化的基础设施,并借助新兴混合系统的优势对专用处理器进行充分利用,以提升能效,降低能耗。虚拟化技术包括主机、UNIX、x86以及存储系统等,它们能帮助企业将相关工作整合到数量较少的计算机上,从而提高利用率;它们还能显著降低电费和维护费用,简化基础设施。
通过采用虚拟化方式提高计算系统的利用率,企业能够显著节约能源。今天,很多计算机系统只能使用其计算能力的5%到10%,而采用全球最尖端虚拟化技术的主机已经能够使企业实现接近100%的服务器利用率;刀片服务器中心不仅能够提供基础设施的物理集成,而且其交换技术的设计还能帮助减少电力消耗。根据最新研究结果,一个配有嵌入式以太网和光纤通道交换机的刀片服务器中心,在一个典型的经过机架优化的服务器上,其每个接口可以帮助企业节省多达50%的能量消耗。
第四步:管理。掌控能源管理软件。新型能源管理软件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%。如果这种软件能够在金融企业的数据中心得到使用,每年则可以节约54亿度电。该软件能够监测用电量,使企业可以制定用电政策,跟踪用电情况,并将数据中心中各部门多收的电费准确退回。由此,每个部门在用电方面都有明确的责任,并可以学习如何来节约用电——通过监测当前用电情况以寻找机会节约用电,以及让企业通过改变服务器的运行状态(工作或待机)来减少用电量的方式节约用电。
第五步:制冷。在数据中心内外采用水冷解决方案。根据IDC的估算,2006年全球花在IT系统运行和制冷方面的费用为290亿美元。通过实施“存储制冷”解决方案,企业可以显著提高端到端制冷系统这一数据中心最大单项用电项目的用电效率。“后门热量交换器”和“冷却门”如今已经应用到很多系统上,虽然不需要额外的风扇或耗费更多的电力,它们却能将数据中心中服务器的热输出降低多达60%,其方法是利用冷却水来耗散计算机系统产生的热量。
绿色创新工程所带来的节约是相当可观的,对一个面积为2.5万平方英尺的数据中心来说,企业可以实现节能42%。根据美国现在的能源结构,这一节约相当于每年减少7439吨的碳排放。“然而,绿色数据中心的建设需要创新的思维。”有关专家认为,“只有从系统和全局的角度思考数据中心的能效问题,并从服务和评估入手,清晰把握企业数据中心的能效的现状和实际需求,切实融合业务与技术,才能实现能效的最大化提升和节能,并真正支持企业的发展和创新。”