【IT168 资讯】这是一个绿色环保的年代，节能减排是大势所趋。随着能源需求及其价格的不断增长，在当前，能源成本成为运营数据中心最大的花费之一。有可靠的证据证明，全球变暖不再是一种理论而是现实，人类社会正处在一个重要的拐点之上。

　　统计数据显示，数据中心对能源有着难以填满的胃口。由美国环保局进行的一项详细研究显示，美国总体耗电量中令人难以置信的有1.5%被用于运营数据中心，而典型数据中心运行费用中平均20%的花销是电费。这项研究显示，目前全美国有600亿度电被用在了运营数据中心上。如果这种趋势继续下去的话，耗电量将在2011年增加一倍以上。

　　由于运营数据中心没有多少地理上的差异，因此使用模式在全球是一致的。虽然美国和西欧目前在数据中心能耗上处于前列，但在亚太地区和中国，数据中心能耗增长速度超过了美国和西欧。一项研究显示，2000到2005年间亚太地区中服务器能耗以23%的速度增长。相比之下，西欧增长速度为14%，美国为14%。如果这种趋势继续发展下去，亚太地区数据中心能耗将在2010年增加到相当于20座100兆瓦发电厂发出的电力，这意味着每年增加87.万吨的温室气体。

　　在国内，节能减排正在得到空前的重视，并成为可持续发展的一项重要保障手段。

　　本文着重阐述减少能源费用、降低温室气体排放的可实施战略。由此，在增加用户收入的同时，还可以为改善环境做出贡献。并论证来自Avocent的技术怎样帮助用户分析和控制数据中心的能耗。

　　数据中心能源消耗分析

　　直观地来看，数据中心消耗的大部分能源用在了运营IT设备上。事实上，情况并非如此。实际的能耗状况是，IT设备占41%;电力传送占28%，冷却设备占31%。

　　可以看出，输送到典型数据中心的电力中，只有不到一半用于完成驱动IT相关设备的工作，而支持设备实际上消耗了更多的电力。

　　让我们考虑一下当添加一台新服务器时发生的情况。显然，这台新服务器将增加能耗，产生更多的热量，而这些热量必须从数据中心中排放出去。增加的能耗加大了对配电基础设施和不间断电源(UPS)的需求，从而造成这些设备消耗更多的能源并产生更多的废热。而要排放这些废热，会消耗更多的电能。

　　Intel进行的研究认为，向数据中心每增加100瓦服务器负载，就需要另外再增加120瓦的电力，使增加的总电力达到220瓦。这意味着支持“基础”100瓦负载需要120瓦额外的“支持”负载。由此可以看出，增加一台服务器，会带来很大的能耗负担。

　　额外的服务器硬件不管从财务角度还是从环境角度看都是昂贵的。事实上，在服务器设备的整个生命周期中，仅电费就将接近于服务器资产的初始成本。

　　监测数据中心能耗的重要性

　　管理数据中心能耗的关键，是具有整体监测数据中心中能耗相关参数状态的能力。事实上，由于耗电计量和计费的集中化，大多数用户可能并不知道自己的数据中心消耗多少能源。

　　了解实际耗电量的重要性在于：

　　● 可以建立数据中心的能耗基线;

　　● 提供评估节能效果的途径;

　　● 提供向管理层证明与节能相关的费用带来的财务收益的途径。

　　最后一点必须强调。大多数用户将电费列在一个公共账目下，这个账目不仅包括数据中心而且还包括其他所有能耗消费者。由于数据中心经理“不支付电费账单”，他们很少有动力把财务资源用在改进能源效率上。因此，了解数据中心消耗的能源数量，可以帮助做出合理的财务决策。

　　数据中心的能耗数据源

　　数据中心中存在大量的可供“挖掘”的获得能耗模式的信息，包括：

　　● 智能配电设备(IPDU)，如Avocent Cyclades® PM42 和来自其他厂商的类似设备，通过RS232串行连接提供电流监测功能;

　　● UPS设备通常具有通过RS232串行连接或通过以太网监测电压、电流和能耗以及UPS维护相关参数的能力;

　　● 来自许多厂商的基于网络的环境监测器，这类产品能够监测数据中心中的温度、湿度甚至提供视频;

　　● 空调设备提供详细的环境和运行信息;

　　● 带外服务处理器技术(如HP集成Lights Out、Dell远程接入卡、Sun高级Lights Out管理、Fujitsu-Siemens集成远程管理卡和IBM远程管理员适配器)提供丰富的运行信息，如湿度、能耗、电源状态和风扇速度。

　　所有这些信息可以为用户提供数据中心的能耗基线和环境信息，使用户可以更好地规划和控制能耗。

　　监测基础设施组件提供的参数十分重要。例如，利用由装备IPMI的组件、专用湿度探头和配电设备提供的温度数据，可以确定成本高昂的过度冷却和危险的冷却不足，从而减少与冷却相关的能耗，并改进系统的可靠性。

　　但令人吃惊的是，事实上目前只有一半的的数据中心能够跟踪这些参数。监测所有这些数据点之所以成为难题是由于：

　　● 数据是由许多不同类型的设备而不仅仅是服务器提供的;

　　● 当今异构服务器环境中的带外监测/控制解决方案是以各种不同的专有格式传送数据;

　　● 设备与监测点之间的通信使用不同的技术，包括传统串行控制台和以太网。

　　监测庞大的不同类型的设备群需要付出巨大的工作量，而这可能会侵蚀掉通过仔细监测获得的费用节省。

　　显然，从人员利用率角度看，分散地监测所有这些数据点不具有成本效率。数据中心用户真正需要的，是一种单一的统一视图。Avocent所提供的解决方案，就是把所有这些不同的信息合并到一个单一视图中。

　　Avocent绿色数据中心之道

　　1.电源管理

　　首先，Avocent提供智能配电设备系列产品。这种设备能够测量输入IPDU的总电流量，同时能够控制IPDU输出到其连接设备的电源。IPDU测量能耗的重要性不能被忽视。如果整个数据中心中的电力利用IPDU分配的话，每个由IPDU供电的设备机柜的能耗可以被精确测量。这就提供了显示每个设备机柜能耗的极其细粒度的视图。耗电量巨大的设备机柜可以被立即确定，配置改变对效率影响可以被立即测量。

　　AvocentIPDU允许设置任务的进度表(因而减少了人力)来远程关闭晚间不使用的服务器，这些传统服务器通常具有高能耗，Avocent电源管理解决方案可以完善地解决这些问题。

　　2.串行和控制台管理

　　Avocent提供Cyclades® Advanced Console Server (ACS)系列。这一系列在传统的控制台串行通信技术与用户的IP网络之间架起一座桥梁，使用户可以从一个位置，访问任意类型设备的所有串行控制台。Cyclades ACS 可以在一台设备上支持48条串行线路，使用户可以从一个位置访问许多设备。任何串行控制台设备都可以利用Web浏览器，通过局域网或WAN/VPN来访问。Cyclades ACS还可以连接调制解调器(拨号、GPRS、GSM)，为不具备局域网或广域网的情况提供万无一失的访问方式。

　　3.服务处理器管理

　　Avocent提供MergePoint® 系列服务处理器管理器。在大型数据中心中，单独地管理和监测各种服务处理器是一项艰巨的任务，需要配置和独立监测几十种不同的设备，并需要掌握管理这些设备的知识。MergePoint服务处理器管理器将专有和开放服务管理协议整合到一个统一的管理平台上。管理员可以定义需要报警(例如过热)的情况，并在这种情况出现时，利用SNMP、即时消息或电子邮件通告有关人员。因此减轻了IT人员的工作负担，监测质量也得到了提高。

　　4.基于IP的KVM交换(KVM Over IP SWITCHING )

　　Avocent DSR® KVM over IP交换机为IT专业人员提供远程访问与管理服务器和网络设备的企业级KVM over IP解决方案。DSR交换机实现对连接的服务器和基于串行线路的设备的BIOS级控制和电源开关。

　　Avocent DSR系列解决方案还提供对远程位置上的所有IT基础设施的控制台访问，减少了本地访问的需要。这样就可以关闭或移除耗电的显示器，节省电力消耗和降低制冷负载。无人职守数据中心同样可以影响制冷环境，因为消除了对数据中心不必要的访问。

　　5.DSView® 3管理软件

　　最重要的，是Avocent提供DSView® 3 管理软件，为数据中心提供一种管理所有IT资产的安全的、集中式的管理解决方案。除了其他许多功能外，DSView 3软件还提供由以下组件构成的管理整个数据中心环境的单一的、安全的、基于浏览器的控制台：

　　-刀片服务器和机箱

　　-包括虚拟中心、ESX服务器和虚拟机在内的VMWare®虚拟基础设施

　　-机架式服务器

　　-DSR® KVM over IP交换机

　　-Cyclades® ACS高级控制台服务器

　　-Cyclades PM智能配电设备(IPDU)

　　-MergePoint®服务处理器管理器

　　-嵌入式服务器管理技术

　　通过部署Avocent技术，电能消耗可以被准确测量，并且来自多家厂商的以多种方式进行通信的设备信息可以被整合在一起。这就使得可用于准确评估并能减少数据中心能耗的参数被低成本和高效率地收集起来。

　　数据中心的电源管理

　　如前面谈到的，数据中心的支持类基础设施将向IT相关能源负载征收120%的“基础设施税”。消除不必要的IT负担，是在尽可能减少电费的同时减少数据中心的排放所必不可少的。监测服务器利用率可以被间接地作为一种电源管理工具来使用。事实上，数据中心中的多数服务器利用率低下，只在在9%到15%之间。当从每台设备能耗的角度考虑时，这类利用率不足的服务器的代价极其高昂。通过一段时间的对服务器利用率的系统监测，可以确定利用率不足的服务器。然后，运行在利用率不足的服务器上的应用可以被考虑为整合的候选对象——将多个服务整合到一台硬件上。

　　可以利用两种整合战略来提高利用率：

　　● 服务整合，即额外的、无干扰的运行在相同操作系统上的服务器应用被转移到同一台物理服务器上，来提高总体系统利用率。

　　● 服务器整合，即完整的服务/操作系统组合被安装在一个虚拟机中和其它服务/操作系统组合一起共享一个物理服务器。

　　利用这种方法，空闲的机器可以被分配为用于使用模式变化时的“冷待机”备件并被关闭电源。应当对整合在一起的应用进行连续的监测，以确保客户预期的服务水平。如果连续的监测过程显示预期的性能水平没有得以保持，应用可以被分配给某一台冷待机的服务器。这种服务和服务器整合过程将立竿见影地减少能源费用，同时带来更好的物理资源利用率。一个额外的副作用是：未使用的服务器将被发现——8%到10%的服务器实际上毫无用途!

　　在处理高负载时，许多用户利用所谓的服务器负载平衡技术，将工作负载分配给许多不同的服务器。其实，分配的是一个“虚拟”IP地址，客户机器使用这个虚拟IP地址访问服务。实际的服务器处于负载平衡器后面。负载平衡器通过多种算法将服务器请求分配给负载最轻的服务器。作为一个整体的服务器群集可以被监测。在轻负载时，可以关闭服务器群集的成员的电源来节省能耗。当负载增加时，可以让更多的服务器上线来满足需求。以这种方式进行的高效率服务器管理的结果是节省了电力。

　　以上讨论的战略存在一个共同的主线——这就是实施这些战略，设备必须被监测和控制。此外，同样重要的是，这些战略以尽可能高效的方式来加以管理，以避免由于增加管理开销而侵蚀节省的费用。部署Avocent技术可以帮助确保最优的效率。

　　以下是可以提供帮助的技术。

　　第一，部署像Cyclades PM IPDU这样的智能配电设备(IPDU)，提供对连接设备供电的远程控制和监测。这样做的好处是：可以远程地设定各个连接的设备的开关机时间;连接在IPDU上的设备的总耗电量可以被监测;当出现异常能耗情况时可以发出报警;温度和湿度等环境条件可以被监测。

　　Cyclades IPDU最好利用IP-KVM交换机或利用Cyclades ACS这样的控制台服务器进行远程控制。远程电源控制是实施数据中心电源管理战略所必不可少的，因为它提供从一个中央位置实施这个战略的能力。

　　第二，IPMI这样的带外服务处理器技术以及类似的厂商专有技术提供电源管理功能。例如，服务器可以利用IPMI远程关闭或打开电源。此外，一些服务器厂商提供专有功能，如自动增加或降低服务器CPU时钟速度来适应服务器上的应用活动水平，这当然会减少能耗。

　　由于服务处理器技术的多样性、数据中心可能拥有的服务器数量以及远程控制必不可少的事实，部署Avocent MergePoint这样的服务处理器管理器，是面向服务处理器战略得以扩展和成功的关键。

　　第三，整合策略取决于在应用和操作系统级上监测服务的活动水平，以确定合适的候选整合对象。监测服务器活动是一个持续的过程，因为系统负载将随着时间而变化，因此服务需要转移到能力更强或更弱的硬件上。

　　监测服务器工作负载可利用以下技术实现：

　　● 通过使用命令行技术的远程访问和控制台、telnet/SSH、控制台服务器或其他远程接入技术;

　　● 通过使用Avocent DSR系列这样的提供对服务器屏幕/键盘/鼠标的远程访问的IP-KVM设备;

　　● 通过使用Avocent的LANDesk产品这样的能够利用通用信息模型(CIM)、Windows Management Instrumentation (WMI)、基于Web的企业管理(WBEM)和Wired for Management (WfM)这类监测技术作为测量点的服务器管理软件。

　　在一个位置上，对数据中心所有的信息都可以进行分析和控制，这一点非常重要。Avocent的DSView 3软件将控制台服务器、服务处理器管理器、IP-KVM设备和配电设备集成在同一个位置来提供高效率的管理，LANDesk也被集成在DSView 3中。
 

　　虚拟化技术实现的服务器整合如何节省电力

　　服务器在数据中心中之所以泛滥，很大程度上是由于历史上为每个新IT服务分配一个独立的硬件的作法造成的。这种作法造成不同服务之间的隔离和更简单的部署体验，但是从能源消耗角度考虑时，这是个昂贵的方式。

　　现代服务器装备了高性能多核CPU。这种情况以及大规模虚拟化技术的出现，为数据中心运营者提供了单位能量消耗完成更多工作量的机会。明智地应用服务器整合流程可以将所需要的物理服务器的数量减少90%。

　　让我们来分析一下通过适度的应用服务器虚拟化实现的节能和减少温室气体。我们假设：从10台“入门级服务器”作为基准入手(每台服务器耗电190瓦)，整合完成时，我们拥有两台中档服务器，每台服务器耗电425瓦。整合率为5:1。

　　基准服务器的总能耗：

　　(190 + (1.2 x 190)) x 10 = 4180瓦，4.18千瓦

　　4.180 x $0.12 x 24 x 365 = 4394美元电费/年

　　产生的温室气体为38吨

　　中档服务器的总能耗：

　　(425 + (1.2 x 425)) x 2 = 1,870瓦, 1.87千瓦

　　1.87 x $0.12 x 24 x 365 = 1966美元电费/年

　　产生的温室气体为16吨

　　节省：

　　电费节省为2524美元/年，节省57%

　　避免排放的温室气体为22吨，减少57%

　　显然，服务器整合可以降低运营成本，但仅在正确的管理基础上。因为增加了新的管理控制台和确定特定服务器和应用具体位置的困惑，虚拟化可能会导致低效率的管理。

　　Avcent提供的工具可以帮助控制和管理虚拟化工作。

　　首先，分配来支持虚拟机的硬件可以利用IPDU设备加以控制。当需要更多的硬件时，可以接通硬件的电源。当对硬件的需要减少时，可以关闭硬件的电源。IPMI也发挥控制设备的作用。

　　其次，DSView® 3软件可用作统一管理控制台：

　　● 在同一个位置可以监测VMware ESX服务器和Virtual Center;

　　● 直接运行在硬件上的服务实例可以和虚拟服务在同一个控制台上来监测;

　　● 服务器硬件参数、IPMI、IP KVM交换机等可以与更高层服务在同一个控制台上被直接监测;

　　● 交换机和路由器等网络设备可以被监测。
 

　　结束语

　　由于能耗成本占典型数据中心运营预算的20%，因此出现了节省资金和帮助环保的好机会。从低效率的能耗中节省下的资金，可以让企业重新配置资金，提高投入产出比。

　　本文给出了一些您可以用来评估您的能耗模式和减少能耗费用的方法。但是，若想使节能计划具有成本效率，就必须重视管理的效率。Avocent的绿色数据中心方案，提供端到端IT基础设施管理解决方案包括硬件和软件，可以帮助确保最高的效率，使您取得应当的费用节省。