數(shù)據(jù)中心能耗問題一直是諸多IT部門所頭疼的問題之一，對于IDC行業(yè)來說，這更關(guān)乎企業(yè)的盈利，在綠色環(huán)保的大背景下，節(jié)能越來越成為諸多具有社會責(zé)任感的企業(yè)所重點(diǎn)關(guān)注的問題。IBM中國系統(tǒng)中心作為IBM在亞太地區(qū)唯一的綠色數(shù)據(jù)中心，其PUE值在幾年時間內(nèi)就從原來的1.7以上降至現(xiàn)在最低的1.25，其究竟是怎樣做到的呢?在IBM智慧的數(shù)據(jù)中心開放日中，其向我們開啟了綠色節(jié)能的大門。
IBM中國系統(tǒng)中心位于北京市海淀區(qū)上地東北旺中關(guān)村軟件園內(nèi)，是IBM全球五大數(shù)據(jù)中心之一，也是亞太區(qū)最大的數(shù)據(jù)中心，也是唯一的綠色數(shù)據(jù)中心(IBM認(rèn)為PUE在1.5以下才符合綠色數(shù)據(jù)中心的標(biāo)準(zhǔn))。在這個數(shù)據(jù)中心內(nèi)幾乎囊括了IBM所有知名的高端硬件產(chǎn)品，如IBM System z大型機(jī)Z196、基于Power處理器的小型機(jī)，基于英特爾X86架構(gòu)的服務(wù)器，IBM高端存儲系統(tǒng)XIV以及IBM DS8800存儲系統(tǒng)等。
據(jù)IBM全球數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目總監(jiān)Allan Hoeft先生介紹，IBM全球數(shù)據(jù)中心能夠幫助客戶做一些性能、指標(biāo)和概念模型的測試。IBM中國系統(tǒng)中心是IBM公司在亞太地區(qū)唯一擁有Z大機(jī)的數(shù)據(jù)中心，也是唯一能夠提供Z大機(jī)性能指標(biāo)測試的數(shù)據(jù)中心。并且通過IBM數(shù)據(jù)中心還可為用戶展示IBM最新的解決方案和最新發(fā)布的產(chǎn)品。
影響數(shù)據(jù)中心PUE值的因素
PUE值是衡量數(shù)據(jù)中心能效的標(biāo)準(zhǔn)，如PUE值為2的話，那就意味著有一般的電力是花費(fèi)在IT設(shè)備上的，另一半則消耗在非IT設(shè)備上，如散熱、UPS等。PUE的數(shù)值越小，代表數(shù)據(jù)中心的能效越高。Allan Hoeft先生認(rèn)為，一般而言，數(shù)據(jù)中心能效(即PUE值)會受到自然條件(Free Cooling)和數(shù)據(jù)中心等級的影響。
IBM根據(jù)全球不同的地理氣候條件，將Free Cooling分為8個等級，1為最熱，8為最冷的北極地區(qū)，北京的自然條件跟美國紐約類似，其等級大約在4到5之間。通過Free Cooling的作用對數(shù)據(jù)中心進(jìn)行散熱，在不消耗或者少消耗電力的情況下，可給數(shù)據(jù)中心能效帶來不同程度的提升。
除了Free Cooling對數(shù)據(jù)中心的能效有影響之外，數(shù)據(jù)中心本身的安全等級也會對數(shù)據(jù)中心能效產(chǎn)生影響。安全等級越高，代表數(shù)據(jù)中心內(nèi)冗余設(shè)備就越多，其消耗的電力自然而然會隨之上漲，對數(shù)據(jù)中心效率產(chǎn)生的影響也就越大。
上圖顯示為，F(xiàn)ree Cooling和數(shù)據(jù)中心等級共同作用下對數(shù)據(jù)中心能效的影響。在不同的自然條件下，數(shù)據(jù)中心等級的不同，其能效也有一個理論值。即無論采用何種方式，其實(shí)際PUE值不可能超過這個理論值。例如在北京或紐約的環(huán)境下，Allan Hoeft認(rèn)為IBM數(shù)據(jù)中心的PUE能夠控制在1.35或1.35一下，而對于新建數(shù)據(jù)中心，PUE值可能有5-10%之間的浮動，在1.38左右;對于改造的數(shù)據(jù)中心可能PUE值會稍高一些，其PUE值大概會高出20%左右。
IBM綠色數(shù)據(jù)中心節(jié)能措施
一般來說，大型數(shù)據(jù)中心，尤其是IDC行業(yè)，都可以通過優(yōu)化PUE值來達(dá)到提高數(shù)據(jù)中心效率，降低能耗以節(jié)省成本的目的。優(yōu)化PUE值則有利用Free Cooling和采用技術(shù)手段兩種方法。如IBM在美國靠近紐約的Poughkeepsie數(shù)據(jù)中心，通過直接使用河水來進(jìn)行數(shù)據(jù)中心冷卻，并輔以必要的技術(shù)手段，使得其PUE值降到了1.19。類似的例子還有如IBM印度的Bangalore數(shù)據(jù)中心通過大量利用太陽能技術(shù)來降低電力的消耗。技術(shù)手段則包括IBM的熱交換水冷背板、冷熱通道遏制系統(tǒng)等等。而作為IBM亞太地區(qū)唯一的綠色數(shù)據(jù)中心，IBM中國系統(tǒng)中心采用的節(jié)能技術(shù)相信能夠給諸多中國數(shù)據(jù)中心帶來很好的借鑒意義，下面我們就來簡要瀏覽一下。
降低IT設(shè)備本身的能耗
要對數(shù)據(jù)中心能效進(jìn)行優(yōu)化，首要就要知道能量都消耗在哪些地方。上圖是IBM在智慧的數(shù)據(jù)中心開放日活動中展示的一張圖片，通過上圖我們可以看到數(shù)據(jù)中心的電力大多消耗在了UPS和散熱等非IT設(shè)備之上(55%)，真正用于IT設(shè)備的耗電大約在45%左右。而在這之中，處理器只消耗了IT設(shè)備耗電的30%，即使這樣，處理器大部分情況下仍是處于閑置，真正應(yīng)用到業(yè)務(wù)的耗電只占小的一部分。這張圖的目的在于揭示，在每個環(huán)節(jié)，不管是從硬件設(shè)計(jì)、服務(wù)器整體設(shè)計(jì)、機(jī)房設(shè)計(jì)還是系統(tǒng)管理方面都有很大的空間來幫助數(shù)據(jù)中心提高能效。
在IT設(shè)備節(jié)電方面，IBM有著豐富經(jīng)驗(yàn)和產(chǎn)品，例如Power 7服務(wù)器，其可在業(yè)務(wù)不繁忙的時候進(jìn)行節(jié)電，并有多種節(jié)電模式可供選擇，例如偏向性能的節(jié)電，偏向能效的節(jié)電等。并且通過與其他技術(shù)相結(jié)合，在服務(wù)器節(jié)能方面，一臺普通的Power服務(wù)器可以代替40多臺X86服務(wù)器，由此可見，不管是在空間、好點(diǎn)、管理還是軟件費(fèi)用上都有較大的提升。
除了在硬件方面，IBM還在軟件方面做了大量的功課，例如IBM中國系統(tǒng)中心所應(yīng)用到的一個叫動態(tài)能耗管理軟件的產(chǎn)品，其可以通過對業(yè)務(wù)繁忙度進(jìn)行分析，在業(yè)務(wù)不繁忙的時候，自動將CPU的頻率、風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速、所有硬盤的轉(zhuǎn)速以及IUC卡的耗電等都降下去，在保證業(yè)務(wù)不受影響的情況下達(dá)到節(jié)電的目的。據(jù)IBM中國系統(tǒng)中心葉華介紹，中國系統(tǒng)中心內(nèi)的大部分Power 7服務(wù)器可以達(dá)到20-30%的節(jié)能效果，這在大型數(shù)據(jù)中心內(nèi)將起到很好的節(jié)能效果。
熱交換水冷背板——解決數(shù)據(jù)中心熱點(diǎn)
數(shù)據(jù)中心熱點(diǎn)是數(shù)據(jù)中心內(nèi)較為常見的現(xiàn)象，由于機(jī)房內(nèi)只能設(shè)施或者IT設(shè)備放置的位置或者布局不適宜(比如冷熱通道設(shè)計(jì)不合理)，或者某些高耗電、高能耗、高散熱量的設(shè)備放到了同一個區(qū)域，就會出現(xiàn)熱點(diǎn)。在這種情況下，通過降低整個機(jī)房的溫度來解決熱點(diǎn)問題明顯是不適宜的，那么在這種情況下就需要一些特殊的技術(shù)。
首先我們需要將這些熱點(diǎn)找出來。例如IBM中國系統(tǒng)中心內(nèi)就采用的MMT(移動測量技術(shù))，通過這個技術(shù)可以做到實(shí)時的3D熱量分析圖，允許管理員在電腦面前實(shí)時監(jiān)控機(jī)房內(nèi)的熱量變化。并且通過這項(xiàng)技術(shù)還可分析能耗損失在哪些地方，耗電都用于哪些IT設(shè)備之上。
在找到熱點(diǎn)之后，如果是因?yàn)槟撑_設(shè)備的由于耗電量大、散熱量大造成的熱點(diǎn)的話，就可以采用IBM的熱交換水冷背板來解決這一熱點(diǎn)。熱交換水冷背板內(nèi)部全部采用無縫空心鋼管，當(dāng)冷水流過背板中的鋼管直接將這個設(shè)備產(chǎn)生的熱量帶走，以達(dá)到消除熱點(diǎn)的目的。
氣流遏制系統(tǒng)
這個概念現(xiàn)在說的很多，其實(shí)其原理很簡單。傳統(tǒng)觀念認(rèn)為機(jī)房的溫度應(yīng)該越低越好，甚至每個地方的溫度都應(yīng)該很低，但經(jīng)過美國采暖工業(yè)協(xié)會及專家測試發(fā)現(xiàn)，只有IT設(shè)備的入口溫度才是衡量數(shù)據(jù)中心溫度的最為重要的指標(biāo)，而不用擔(dān)心其他諸如排風(fēng)溫度等。而氣流遏制系統(tǒng)就是將冷空氣和熱空氣分別隔離，來保證冷熱空氣不會混合，提供給IT設(shè)備最安全、最有效的環(huán)境。
在IBM中國系統(tǒng)中心內(nèi)，X86集群服務(wù)器采用背靠背擺放，中間通道采用密封設(shè)計(jì)，這就使得產(chǎn)生的熱量不會外溢，影響整個機(jī)房溫度。并且，中間密封熱通道的溫度明顯要高于整個機(jī)房溫度，但卻并不影響服務(wù)器性能。
當(dāng)然，數(shù)據(jù)中心內(nèi)的節(jié)能措施遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于上述所介紹的這些技術(shù)或者解決方案，例如在IBM中國系統(tǒng)中心參觀過程之中，其中還涉及到下送風(fēng)系統(tǒng)、施耐德公司去年發(fā)布的英飛集成系統(tǒng)、模塊化UPS電源等等。葉華也表示，在IBM中國系統(tǒng)中心之內(nèi)還涉及諸多別的解決方案，例如數(shù)據(jù)中心監(jiān)控、機(jī)房環(huán)境問題以及資產(chǎn)的管理、系統(tǒng)軟件、網(wǎng)絡(luò)管理等諸多解決方案。正是這些解決方案共同作用，才使得IBM中國系統(tǒng)中心在能效方面有顯著提升，綠色數(shù)據(jù)中心不僅僅是某一項(xiàng)或者幾項(xiàng)技術(shù)作用的結(jié)果，而是諸多項(xiàng)技術(shù)和解決方案共同作用的結(jié)果。