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数据中心节能挑战 英特尔浪潮等支招

   【IT168 资讯】众所周知,IT的能耗问题正在日益成为业内最热门的话题之一。据统计,2007年全年,中国IT产品总耗电量估算在300-500亿度,相当于三峡电站一年的总发电量。在IT产品中,一台普通电脑的功率在200瓦左右,而服务器则有可能达到上千瓦。国际数据公司预测,如果不改变现有的设计模式,到2010年,全球计算机消耗的电能将增长75%。日益加剧的能源危机、大量排放的温室气体令我们赖以生存的环境不堪重负,保护绿色家园已逐渐成为迫在眉睫的工作。

    4月24日,英特尔与中国电子学会节能工作推进委员会(CEESC,简称节推委)在北京共同举办了服务器节能研讨会。

节推委与“电脑产业拯救气候行动计划”

    节推委秘书长金羽中在致辞中谈到,IT节能有两层含义,一是IT产业本身如何实现节能,二是传统产业如何利用IT技术来实现节能。考虑到目前我国缺少第三方的权威节能标准,CEESC计划在2008年对我国电子信息产品能效情况进行摸底调查,同时会组织一系列的计算机平台能效会议,帮助广大用户了解IT节能的意义和方法。

    据了解,早在2007年6月,由英特尔公司和谷歌公司倡议并携手超过25家企业和环保机构在美国共同发起了“电脑产业拯救气候行动计划”(ClimateSavers Computing Initiative,CSCI)。同年9月,由中国电子学会、计算机世界传媒集团与英特尔(中国)有限公司联合发起成立了包括13家单位参与的中国电子学会节能工作推进委员会(CEESC),为国家相关部门制定节能降耗标准、产业界研究开发节能新技术和解决方案提供支持。而就在2008年春季英特尔信息技术峰会(IDF)之际,这两大组织正式签署了合作备忘录,宣布双方将在推进电子信息产业节能环保等方面积极开展合作,共享相关技术和信息。

从不同层面解决问题

    英特尔公司数字企业事业部副总裁兼服务器平台事业部总经理Kirk B. Skaugen谈到,数据中心正面临两大挑战:一是电力成本增加,据统计,从2000年到2006年间数据中心的电力本翻了一番,二是利用率低下,表现在机柜空间利用率不足——由于电力不中,机柜中30-50%的空间被闲置了,服务器利用率不足——平均利用率不到15%,电源效率偏低——约1/3的电力在效率低下的电力传输过程中被损失掉。为此,英特尔将从处理器、平台、机柜和数据中心等不同层面来提出相应的对策。

1)处理器

    在处理器方面,英特尔已经不再单纯地强调性能,而是强调性能与功耗的平衡,强调每瓦特性能,而英特尔最新的45纳米处理器正是高能效计算的代表。

    Kirk B. Skaugen举例说,为了应对每秒提供510万次业务运算这样一个应用需求,在2004年,需要6台机柜、126台服务器,占地面积达240平方英尺,功耗高达48千瓦,而到了今天,如果采用英特尔45纳米四核至强处理器技术,仅仅需要1台机柜、17台刀片服务器就能满足了,而且占地面积仅需40平方英尺,功耗只需6千瓦。计算下来,新技术能够为企业在占用空间上减少83%,在年度能源成本上减少87%,每年通过节能要省下5.3万美元。

英特尔处理器“高能效”的特性在首个针对服务器能效基准测试的SPECpower-ssj2008中也得到了淋漓尽致的体现。在参加评测的26款机型中,基于英特尔架构的产品占据了前十名。特别值得一提的是,国产浪潮NF290D2 (2.5 GHz, Intel Xeon Processor L5420) 以910分(每秒每瓦处理的商务事务数量,性能功耗比的衡量单位)的成绩成为每瓦特性能非常好的的双路平台。对此,浪潮集团技术总监胡雷钧谈到,浪潮节能服务器采用了IFA高能效架构,在智能风扇、高效电源、负压散热风道设计等方面进行了多重创新。
2)平台

    在平台方面,英特尔大力推动虚拟化、固态硬盘、电源管理和FCOE存储等技术。

    “我们今天关注的目标已经有所多元化,在服务器产品研发设计过程中,我们会考虑三个核心的因素,即性能、能效和虚拟化。以往我们可能更多关注性能,但现在我们会考虑能耗、每瓦特性能等因素。”Kirk B. Skaugen指出,“我们对虚拟化也非常重视,进行了大量的投资,我们不仅向VMWARE投资了2.18亿美元,也向开源的XEN进行投资,并同微软在WINDOWS的Hyper-V,和SUN在Solaris XVM的开发方面进行了合作。”

    浪潮集团技术总监胡雷钧也谈到,“虚拟化技术实现技术架构简化,提高系统利用率,是一个非常有效的节约能耗的工具。”据了解,目前浪潮已经与VMWARE、SWSOFT、XEN建立了虚拟化联盟,并推出系列本地化四核虚拟化解决方案,通过虚拟化整合TCO节省35-75%。

    英特尔将在第三季度推出企业级固态硬盘SSD技术。和传统的HDD硬盘相比,SSD可以获得多达50倍的每秒I/O吞吐性能(IOPS)和多达4.5倍的功耗节省。

    FCOE则是借助端口整合,降低功耗和成本,减少每台服务器所需的网卡数量。

3)机柜与数据中心

    在机柜与数据中心方面,英特尔将推动电源管理和数据中心配电方面的创新。

    由于UPS、PSU、服务器风扇、VR等部件在实现交直流电的转换过程中,往往会损失掉一部分效能。通过采用更高效的电源和技术,可以让不间断电源(UPS)、配电单元(PDU)、电源单元(PSU)、稳压器(VR)等输配电设备的供电效率大大提高,尽量做到“让输入的能量等于可使用的能量”,而不是让电能在传输过程中变成热量散发掉从而增加空调等散热系统的负担。

    另外,Kirk B. Skaugen还建议用户采用英特尔的环保型机柜,这种环保型机柜的总功率是10000瓦,而标准机柜是12303瓦,相比之下,在成本和性能相同的情况下,可节省18%的能源,每年可节省44314美元。

    其实,在数据中心的基础架构方面同样有很多可创新之处。比如,在一些老的数据中心里,热风与冷风往往混杂在一起,气流不够科学,从而影响散热,而如果将热风区和冷风区隔离开来,就能大大提升散热效果。虚拟化也能起到节能的效果,通过整合,将原来分别运行在多台服务器上的应用整合到一台服务器上,不仅能减少服务器数量,降低能耗,还可以通过动态负载均衡来实现虚拟机的迁移,提高系统高可用性。

小结

    今天的服务器市场,正面临越来越多的挑战,当然也带来了更多的机会。一方面,对服务器性能的要求越来越高,象新兴的互联网应用、视频计算、高性能计算等,对计算性能、存储性能、I/O吞吐能力都提出了更高的要求;其次,服务器的利用率偏低也已是一个不可忽视的现实问题,据统计,平均服务器CPU的利用率只有15%左右,这种偏低的利用率不仅造成了服务器资源的无端浪费,而且对数据中心的空间、成本、管理也带来了许多新的问题;再次,在能源紧缺、国家和社会对环保要求越来越高的大背景下,服务器的能耗问题受到了人们的广泛关注。

     过去,我们在衡量一台服务器时,可能主要是看性能、性价比等因素。但现在,无论是厂商在设计服务器时,还是用户在采购和使用服务器时,“唯性能论”的观点显然都已经大不合时宜了。正如Kirk B. Skaugen所谈到的,“性能、能效和虚拟化”已经成为英特尔服务器产品研发设计的三大核心因素,用户在采购服务器时,也需要对成本、性能、功耗等因素考虑得更全面一些。
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