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如何构建环保数据中心

  【IT168 资讯】“环保”是当今的热门话题,这一概念影响了人们考虑数据中心的方式。全球各地的公司都在通过购买硬件和服务来节约能源和降低成本。但是,关于如何采取行动控制能源消耗的指南却很少。在过去,与空间成本一样,电力一直被视为间接成本。然而,随着能源消耗以及可靠性、供应和生产能力等相关问题的日益显现,电力需要有自己特定的策略。

  几乎每个行业领域的日常非常好的实践都包含有关优化性能和降低成本的项目。那么为什么不以同样的方式来处理能源消耗呢?

  作为 IT 专业人员,我们中有很多人负责确定如何配置和设置服务器、组织购买设备的规格以及升级和构建数据中心的要求。我们甚至在应用程序开发过程中提供早期设计投入。谈到这些项目,我们显然拥有优化和影响任何数据中心能源效率的较好机会。

  任何策略最开始都是了解当前的能源使用情况。您需要了解在数据中心中能源都用在了何处、由哪些特定设备使用以及哪些是有效使用,哪些是浪费。遗憾的是,很难找到适当的能源消耗计量方法来细化使用情况以便人们看到实施后的效果。大多数组织通常只会查看将消耗降到了底线的每月总能源消耗累计帐单。这对于如何节约能源没有多大帮助,因为个人看不到他们的决策产生的影响,他们也无法证明自己做出的更改实际上节约了能源。

  考虑环保数据中心计划时,人们面临的一个首要问题是他们在执行方面是否得到了支持。在本文中,我假定“没有”获得支持。执行支持要求郑重承诺主动为计划提供资源和预算。尽管对环保数据中心的讨论已经很多,但实际上在执行方面通常仍缺少真正的支持。如果您在执行上确实已经得到了支持,那么现在就可以着手准备运行环保数据中心了。

  即便假设您尚未得到所需的支持,您仍然可以采取很多行动以推进环保数据中心计划。那么如何确定实现目标可采取的操作呢?幸运的是,能源效率已经不是新概念,IT 专业人员可以从其他行业得到很多启示。

  能源消耗概述

  在撰写本主题时,我遇到的最大难题之一是了解不同来源提供的数字出现巨大差异的涵义。有些研究表明,数据中心的电力消耗占美国电力消耗的 1.2% 到 2.0%。有些则认为,如果将数据中心本身作为一个行业来看待,美国数据中心在能源使用方面属于前 5 位的行业。同时,电力消耗在美国企业数据中心运营成本中所占的比例高达 15% 到 20%。

  美国节能经济委员会劳伦斯伯克力国家实验室的一项研究表明,数据中心与传统的办公大楼相比,前者的能源消耗是后者的 40 倍。该研究从设施角度详细介绍了如何提高能源效率(请参见 eetd.lbl.gov/emills/PUBS/PDF/ACEEE-datacenters.pdf)。最好先确定您的数据中心会在多大程度上使用此研究提出的非常好的实践。

  毫无疑问,关于电源消耗的观点、研究和数据相当多。然而,经常研究的一个课题依然是大量能源浪费。想一下,为了以最少的成本获得最多的资源购买了多少服务器,这就意味着在预算范围内购买尽量多的 CPU 能力、内存、存储器和冗余电源。这些服务器中有很多在过去 3 到 5 年内的平均使用率只有 10% 到 15%。尽管人们通常只关注 CPU,但实际上其他组件也消耗着不少能源,内存、磁盘、网络接口都是重要的电源消耗因素,它们合起来会超过 CPU 的电源消耗。

  同时,过多的硬件容量(从处理器到冗余电源设备)都可能导致重大浪费。考虑到大多数 IT 部门的风险规避策略,通常要准备额外容量。最安全的决策是准备额外的硬件容量,即使从财务方面考虑可能不是非常好的办法。尽管能源是一个重要因素,但是在计算生命周期成本时却往往被忽略。遗憾的是,并不存在购买有效解决方案的促进因素,因为在部署之后没有提供给决策制定者的成本效益分析。

  然而,有一个折衷的办法。如果高级主管意识到实际使用的数据中心硬件资源是多么少,并开始将服务器合并作为降低成本的办法,则实际上走上了另一个极端。相对于部署后合并服务器,提前适当地确定服务器规模更为简单。

  随着 IT 行业日趋成熟,通过降低成本进行优化成为头等大事。能源消耗是一个指标,高级主管可将其用于衡量有关 IT 硬件生命周期决策的有效性。AMD、Intel、服务器及其组件 OEM 都提供其平台的每瓦特性能。每瓦特性能数可用于通过逆向公式计算操作成本:每性能单位消耗的瓦特数。对于从事开发 IT 解决方案(设施、应用程序开发、架构、实施和业务部门方面)的人员,每瓦特性能回答了“我得到了什么收益”的问题,这样就可以了解各解决方案在能源效率方面的差异。

  为什么通常会忽略影响运营成本和设施成本的能源消耗以及决策呢?您看到有多少数据中心由于能源和散热限制而达到极限容量?曾有一段时间,为数据中心提供充足的物理空间是个问题。然而,现在问题在于您是否有足够的容量对设备进行供电和散热,以及多长时间内容量会不足。

  能源监视系统的重要性

  很难计算准确的能源消耗。在上文中我已提到大多数公司将能源消耗作为一个整体累计,而不是在特定部门之间细化能源消耗。这种将能源视为整体费用的方法会导致大家认为能源成本不属于业务部门的控制范围。然而,这种观点是错误的。

  数据中心每平方英尺使用的能源是普通办公环境的数十倍,因此,在数据中心,即使效率改进特别小,也可以节约大量能源。毫无疑问,成本节省是数据中心实施能源节约计划的主要原因。问题在于最大程度上降低成本的方法通常是减少能源耗损,而数据中心操作的每月设施成本是整体累计计算的。然后,成本会基于物理位置和/或端口连接分为几组,这种方法对于细化运行某个数据中心设备所产生的真正成本没有多大帮助。

  组织很难找到计算单个数据中心设备实际能源使用率的计量解决方案,主要是因为安装能源计量和报告系统需要很多的前期投入。然而,对此类系统的投入会大大降低以后的成本。

  当然,监视系统的能源本身是远远不够的,您还需要规划如何使用收集的数据更好地管理能源消耗,并最终看到投资收益。以加拿大公司 Abitibi Consolidated 为例,该公司是最大的新闻纸和印刷用纸生产商。在 2001 年,由于将对安大略解除电力市场管制,Abitibi Consolidated 面临着市场价格和电力提供方面的波动。为了优化其能源购买,公司实施了监视和计量系统。由于公司通过更有效地购买能源节省了 1% 的能源,新系统的投入在几个月的时间内就收回了成本。

  需要节省多少能源对于数据中心计划能源监视功能升级才算合理呢?Microsoft 的 Windows Server® 2008 开发总经理 Bill Laing 在最近的一次采访中说,启用了默认节能功能的新 Windows Server 版本对能源消耗减少了 20%,这是一项重大节约。请注意,尽管如此,也不能将节约直接计算为消耗电源成本的减少,因为其中还涉及很多其他因素,如构建新数据中心的成本以及当前支持更少的有效配置的其他系统的数量。

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