【IT168 专稿】全球最强的超级计算机IBM Roadrunner其计算能力已达到惊人的1.105petaflop/s（千万亿次/秒），在计算机整体计算能力都在突飞猛进的同时，一个颇受用户关注的问题也随之而来，其能效比是不是也这样出色呢？而对于机房用户、企业用户来说，如何才能提升能效比呢？

一、要性能也要低耗能

    能效比是一个来自于空调领域的术语，能效比（EER）原本是指在额定工况和规定条件下，空调进行制冷运行时实际制冷量与实际输入功率之比。这是一个综合性指标，反映了单位输入功率在空调运行过程中转换成的制冷量，空调能效比越大，在制冷量相等时节省的电能就越多。但随着其它行业对能效问题的关注，这个词汇也全面进入其它领域，成为衡量各种电器设备耗能与性能之间优劣的词汇。

    在服务器性能不断提升的同时，能效比问题自然更受关注。在HPC超级计算机TOP500排行榜中，IBM的Roadrunner勇夺了第一名，但是在能效排行榜Green500（该排行榜主要是针对最新的TOP500排行中的HPC能效方面进行测量，然后根据其每瓦所能提供的性能进行排名评选得出）中，Roadrunner只排到了第四名。获得能效排行第一名的是IBM部署于华沙大学的Blade center集群，其每瓦能量可以达到536MFlops的浮点运算量，而1MFlops浮点运算量（MFlops，Million Floationg-point Operations per Second，每秒百万个浮点操作）相当于每秒完成100万的浮点运算。且本次绿色500排行中的HPC平均效率较上次排名增长了10%，由98MFlops每瓦上升到了108MFlops。 

图1 刀片服务器的能效比正在不断提升

    随着服务器产业的不断演进，能效比越来越受到那些规模较大用户的高度关注，例如Google通过对其所有的服务器平台的能效比进行严格的监控，得出结论说能源费用占据了其数据中心TCO中相当大的部分。所以，随着厂家对产品推广与应用的需要，能效比也成为服务器系统最主要的衡量指标之一，成为厂商追求的目标。

    而要想让机器乃至机房实现更高的能效比，不仅需要对机器和数据中心中能耗占用最大的设备电源（供电系统，采用了更多个千瓦的电源的服务器很难成为节能高手）、各种芯片、CPU、空调等等进行优选和重点监控，还需对各类型网络设备，如路由器、交换机、防火墙、负载均衡等设备进行有效优选和耗能监控。

    此外，通过服务器虚拟化，亦可有效的节省空间、电力和冷却资源。而与服务器虚拟化一样，存储虚拟化也可提高能效：数量较少的存储系统提供了更多的容量和更高的利用率，因而减少了空间、电力和冷却资源，系统供电所需的成本每年可减少数万到数十万元。

    这样就可避免服务器或机房成为吞噬电能的电老虎，避免其成为因此大幅增加企业，特别是中小企业投入的销金洞。

二、处理器是能效关键

    高性能处理器的能耗不可小视，特别是对于采用成千上万个CPU的集群系统来说，处理器带来的能耗是惊人的。为此，英特尔不断对其广受欢迎的系列处理器进行革新，以期能获得更佳的能效比。例如，Nehalem系列处理器在进入4核时代的同时，其功耗也是人们关心的重要一环，而通过努力，新的处理器在功耗上不会比酷睿架构有所增加，甚至有些还会更低，比如Nehalem家族中功耗最低的一款移动平台处理器的热设计功耗甚至低于10W，而功耗最高的一款产品的热设计功耗亦会被控制在130W以内。

    其最新的代表者就是至强处理器5500系列处理器，该系列处理器通过采用45纳米高k新一代英特尔微体系架构；采用自动提高处理器频率并根据需要使用英特尔超线程（HT）技术；采用英特尔智能节能技术（Intel Intelligent Power Technology）支持根据工作负载调节功耗，从而高效地管理能源支出；支持集成功率门限（Integrated Power Gates）技术，可在其它运行内核之外，将独立内核降低至接近零功率；采用下一代英特尔虚拟化技术，支持非常好的的虚拟化性能、卓越的可扩充性、增强的灵活性和简化的服务器管理；支持英特尔数据中心管理器（英特尔DCM），为数据中心内的服务器、机架和服务器组提供功率和散热监控及管理能力，管理控制台厂商（ISV）和系统集成商（SI）可将英特尔DCM集成到其控制台或命令行应用中，并为IT机构提供超值功率管理特性等等措施，从而让其处理器在能效比方面表现更为出色。 

图2 至强5400/5500系列处理器成为获取更高能效比的主流解决方案

    目前全球排名前500的高性能计算系统中有399套采用了英特尔技术，而其中的绝大多数系统都配备的是英特尔采用创新型高k金属栅极晶体管技术的四核45纳米英特尔至强5400/5500系列处理器，也就不足为奇。

    另一家X86服务器核心产品提供商AMD在这方面也在不断努力，在其处理器性能不断飞升的同时，处理器的热功耗得到了有效控制，其通过采用AMD领先的动态电源管理技术和直连架构，通过新技术全面优化45nm四核皓龙处理器，可以向客户有效提高动力管理和虚拟化能力，同时带来前所未有的每瓦特性能功耗比。与上一代四核处理器相比，其最新的六核处理器伊斯坦布尔的能效比提高了34%。并且，由于“伊斯坦布尔”的插槽可以兼容旧型号的服务器，所以用户可以将现有Opteron服务器的处理器取出，通过BIOS升级接入最新的处理器产品，从而更直接的大幅提升旧有系统的性能，节省成本。

    总之，无论是Intel还是AMD，面对机房不断增加的能效需求，其新一代的45nm处理器比之上一代的处理器在很多方面都有了重要的进步。其性能在通用服务器上较上一代服务器速度快20%，在高性能计算中快30%以上；而其功耗比起上一代处理器，单位功耗则可降低30%以上，典型的空闲功耗甚至只有数W，可为数据中心带来性能提升与功耗节省的双重优势，可为企业打造低功耗、高密度的卓越计算环境提供更适合的产品。

三、机房节能多面下手

    空调是机房必不可少的设备，机房对于空调品质的专业化要求较为严苛：基站的大量精密仪器在运行时需要大量散热，环境必须保证恒温恒湿；且由于无人值守，空调机必须保证365天24小时的不间断运转。并且，从实用性上来考虑，机房空调最好应具有双重过滤、双击切换、故障辨别与报警、远程网络监控和相序容错等各种常用智能化专属功能，具有节能换新风功能，能效比可达二级能效以上，从而实现设备的资源节约、能耗降低和成本下降，能有效降低能耗。

    对此，大家可选整套的制冷解决方案，以满足从布线间、机房到各种规模的数据中心各种不同IT环境的需求，这种解决方案包括气流分配单元、便携制冷系统和精密制冷系统，具有很好的可扩展性，能够满足多种不同环境的具体冷却要求。机架中任何没有使用的地方都需要使用挡板覆盖，通过阻止热气从同一个机架上的设备进入另一台设备的冷气通风口开控制一个机架中的气流，当有效地使用这些挡板的时候，可极大地减少了IT设备中的风扇耗电量，并且可能会减少数据中心的热点。

    使用节能技术，如HP Thermal Logic技术。惠普（HP）创新性地推出的能量智控技术（Thermal Logic）是为了解决节节攀升的热量与能源消耗的难题的技术。作为下一代HP BladeSystem产品内建的一项创新性的技术战略，能量智控技术使用户能够在供电及冷却之间做出平衡，并提升其数据中心的工作效率。Thermal Logic使用户能够根据需求监控、整合、共享并匹配电力资源。同时还可以根据当前的工作、供电容量以及冷却水平平衡性能、供电与冷却，以达到非常好的性能。用户可以设定供电与冷却阈值以实现非常好的性能或最高效率；或者自动开启冷却或调整冷却水平以应对并解决产生的热量，由此实现最为精确的供电及冷却控制能力。

    HP Thermal Logic不仅提供了内置的工具、精确的监控和控制功能，还可以根据需求对电源和散热资源进行集中、共享和分配，从而使刀片服务器解决方案不浪费一度电和一克冷空气。与传统服务器的风扇相比，冷却同样数量的刀片服务器，能量智控技术所需气流减少50%, 所需电力下降70%。

    此外，从细节上来考虑，如上文提及，可以采用新一代机柜内、服务器间正广泛使用的挡风盲板来提升能效比。这种全新的工程密封解决方案，可消除空气再循环问题。该类产品一般采取插拔式，可叠放，用于密封机柜内服务器间空隙，数据中心的管理者可以采用这种最有效的挡风盲板，优化机房的冷却能力。 

图3 风道的设计已成为机房获取更高能效比的主要手段

    注意空气送风口与回风口设计布局，空气送风口的关键在于将其置于尽可能靠近设备进风口处，将冷空气限制在冷通道内。回风口的关键在于将其置于尽可能靠近设备排气口的位置，并从热通道收集热空气。并且，更重要的是，在暑热难消的季节，最好将空调温度恒定在26-27度，而不是25度或更低，这将为您的整个机房节省大量的电费，并使能效比大为提升。