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分析:如何应对数据中心电力危机(上)

   【IT168 专稿】编者按:或许,我们的企业还在考虑如何上新的服务器、存储设备,丝毫没有为电力负载而担心。但这几年长三角、珠三角频频爆发的电荒,让我们意识到了电力等能源不是能无止境地提供的。而且,细算一笔账就会发现,其实电费的花消已经成为了企业数据中心运维的一笔重要负担。

    正所谓“他山之石,可以攻玉”。国外企业对IT设备功耗的重视以及对空调系统的改进,还有他们降低能耗的新思路,我们的企业很值得借鉴。

    去年底当Joyent公司的戴维.杨告诉其电力供应公司,Joyent的在线服务即将启动,需要在它150个系统的数据中心里再增加10台服务器时,杨被拒绝了。南加利福尼亚当地的电力部门告诉Joyent公司,不能为其提供额外的电力。于是,Joyent的数据中心升级计划不得不处于等待状态。

    “在这个时期我们不得不寻找另外的办法。”杨说。他对计算能力的迫切需求促使他不得不寻找第二家电力供应商。

    在过去的几年里像杨这样的困境变得越来越普遍。电力成本和有效性已经成为IT管理者在建设数据中心时首要考虑的问题,其它的一些考虑因素还包括地震引起的可靠性、IT设备购买成本和员工的素质等。

    例如,Google公司就注意到过去计算基础架构的三次升级导致了电力消耗几乎翻了一番。Google最近披露在俄勒冈州建立了一个远程的新主数据中心,在那里的电费是Google公司总部——硅谷的几分之一。但是廉价的电力并不能解决所有的问题,去年Google公司的工程师Luiz André Barroso就预言,如果处于电荒中的数据中心不采取改进措施,电力成本的上升将导致固定资产贬值,“除非利润巨大”。Barroso还警告了数据中心对电力需求的不断增长,“我们不能光考虑所有计算设备的健康运行,而不考虑地球的健康。”

    危机时刻保持冷静

    IDC分析师米歇尔.贝利说,美国企业2005年大约花费了58亿美元在服务器的电费上,另外又花费了35亿美元或者更多来给这些服务器降温。相对而言,这些服务器的购买费用才是205亿美元。

    “这是个大问题,”贝利对着长长的电费账单说,“在这些系统的生命周期内,设备运行的电费、降温费用和购买设备的费用几乎是相当的。”     
   

    “刀片等高密度服务器的使用,能让我们在一个更小的地方部署更多的计算能力,但散热也成为了问题。”一家名叫Valtus的专门提供计算机绘图的公司的代理总裁约翰.惠特说。在许多案例里,刀片服务器使得在一个装满设备的组装房间里保持适宜的温度很难实现,这意味着ITj经理们需要新的数据中心,甚至里面只有一半的设备。

    最近的电荒并不是任何单一因素,而是多种因素组合在一起的原因造成的。但其核心就如调研机构Robert Frances集团首席运营官杰拉德.墨菲指出的那样:摩尔定律预言下处理器每12个月性能就翻番,但这也带来了功耗和散热的增长。

    芯片功耗在十年前并不是问题,当时最新的芯片只需要8瓦特的功耗,而它的上一代产品只要4瓦。但随着功耗的逐渐增长,事情发生了变化,直到2、3年前达到了一个临界点。今天,芯片的功耗差不多都在90到110瓦之间,这个数值是前几年的两倍。它们运行起来更热,这就要求数据中心进行额外的降温。但这还不是全部,随着刀片服务器的大规模使用,事情正变得更加糟糕。尽管刀片服务器一度被认为是解决数据中心功耗和密度的功能较多药。

    全新的IT服务的爆炸式增长也带来了组合的能耗问题,比如呼叫中心利用IT实现自动销售、计算价格、以及其它商用计算。应付这种增长的通用办法就是在数据中心里增加服务器。当然,人们讨论功耗时还没有涉及原油的价格,自2002年以来,它已经增长了3倍。

    降耗第一步:替换老机器

    降低能耗消费的第一步就是对数据中心里每台设备进行登记造册,认真记录每个设备的功耗和散热所需要的能耗。这样的调查能让IT经理们清除目前数据中心能耗使用的比例,以及根据当前设备增长的情况,预测未来多长时间会把所有的能耗用完。计算结果会得出来一个直接的关系,如果数据中心还能运行18个月,那就有足够的时间来对现有设备进行改造。如果只有6个月,那就必须马上采取有效的措施来改善这种情况。

    降低能耗一个最简单的方法就是有计划地购买产品。选择一家供应商,AMD、Dell、IBM、Intel、HP、Sun,或者其它,选择好一个新产品的周期购买,既能降低功耗,又让工作能按时完成。

   

    Joyent公司就计划用Sun公司的系统取代原来大量的老的至强服务器以解决能耗问题,大约会有25个新的机箱盒子,差不多是原来的20%,起重要作用的就是Sun的Sparc T1处理器。Sparc T1能同时处理32个线程,Sun的工程师形容它就像一辆豪华的大巴,相比那些小的运输工具能运载更多的乘客但产生较少的尾气。

    杨说第三方调研机构在研究Joyent公司的升级计划后认为每台基于Sparc T1平台的服务器每年能让Joyent公司节省1200美元,其所有的机器综合起来会减少30000美元的开支。

    美国太平洋天然气及电力公司对Joyent公司新数据中心调查的部分结论,意味着服务器效率的提升,也给杨带来了转机。

    事实上,Sparc T1服务器对于像Joyent公司的数据库、身份识别、邮件服务器等多线程应用是个合理的选择。多线程应用并不是单线程应用的简单堆叠,因此对于其它的应用,Joyent 公司还是依靠Sun 公司基于AMD Opteron处理器平台的服务器。

    杨估计那些占到剩余80%数量的基于Opteron 处理器的服务器,相比原来老的服务器,在同样瓦特情况下能提升35%的计算能力。

    刀片和虚拟化也是选择

    降低功耗还有许多其它的选择。在AMD和Sun联合起来推动功耗降低之前,Intel就Xeon和Opteron的功耗比较了多年,那时主动权在Intel手里。在遭受短暂的挫折后,Intel带着Woodcrest 卷土从来,相比上一代主流的Xeon处理器,Woodcrest 性能大约增加了1倍,功耗却降低了35%。

    这期间,HP和IBM也尝试着用刀片设计来解决功耗和空间问题,但是在如此高密度的环境中刀片的散热是个问题。一个解决办法就是减少机箱中的服务器数量,或者让服务器只运行需要用到的芯片。但分析师们认为这样会降低机器的使用效率。

    “人们长期以来习惯了一个应用一台服务器的模式。”IDC的贝利说。这样的结果导致了数据中心往往有数百台服务器,而每台服务器只是使用了部分资源。问题是一台服务器即使只有10%的使用率,但耗能却要用到80%左右,这显然是不划算的。

    贝利和其他IT顾问建议企业把一些小的应用通过虚拟化技术整合到一台服务器上以减少开支。这种趋势的代表,就是IBM一直倡导运行虚拟技术的大型机,这能让许多用户用一台机器代替大量的服务器,虽然单台大型机的价格有些贵。

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