10 步构建高能效数据中心

绿化数据中心可以说是一件很难推销的事情。多数人担心那会使利润或性能受到影响。例如，一家机构将其设施的碳排放量削减 4100 公吨以上。多数决策者都会觉得这值得称赞，但同时也担忧对企业的影响会不会像对环境的好处一样大。此外，机构需要快速应对新的挑战，这常常会使绿色行动微不足道 -- 关于这一点，只需去问问 Sun 公司 IT 和不动产团队就可得到证实。

当 Sun 公司决定将旧金山海湾区域的超过 200,000 平方英尺数据中心空间合并到加利福尼亚圣克拉拉市的一个新的办公场所时，环境考量属于若干考虑事项之一。时间非常紧迫，目标是在 12 个月内完成这一行动。缩减能源成本和占地面积同样极为重要，而且，该团队知道，如果他们能够达到上述目标，环境效益将会随后显现。为了满足空间和预算要求，新环境需要以较小空间支持同样数量的用户 （甚至更多）。

在其 12 个月的紧迫日程结束时，该团队成功地将 202,000 平方英尺数据中心空间压缩为仅仅 76,000 平方英尺，并且仅仅在第一阶段就将能耗降低 60% 以上。“一个简化的方法是，将新的高能效硬件与创新型用电和散热解决方案结合起来，这使其目标的实现成为可能，” Sun 公司全球实验室和数据中心设计服务 (GDS) 中心主任 Dean Nelson 说。更换硬件使得缩减空间和设备的目标成为可能，同时还使 Sun 公司能够避免耗费超过 900 万美元的建设和基础设施成本。

Nelson 及其团队与 Sun Inner Circle 进行了座谈，介绍了 Sun 公司的最佳做法，并概述了其它数据中心可以实现相似结果的 10 种最佳方法。“我们降低数据中心成本的方法一点也不神秘，” 他说。“我们在整个项目中采用了任何机构都可以购买到的商用产品。”

“我们认为我们的 10 大技巧不仅有助于降低数据中心成本，同时还有助于确保 IT 经理以较少资源做更多事情，” Nelson 说。“项目结束时，在将服务器数量减半的情况下，我们实际上使计算性能提高 450% 以上。”

1. 检查您服务器机架中系统的制造年份
2. 找出并换掉 “耗能大户” 和空间浪费者
3. 研究制定临时和长期置换计划
4. 确保 IT 管理者与其设施管理者之间保持协作关系
5. 通过并行更新避免停电
6. 升级到相似架构以避免迁移问题
7. 看看虚拟化和容器技术
8. 在机架级打开仪表
9. 把冷气吹到热点处，而不是整个环境中
10. 重新思考散热问题并降低建设成本

1. 检查您服务器机架中系统的制造年份
与高级酒不同的是，计算机硬件并非 “越陈越好”。Nelson 指出：“彻底换掉旧系统通常是提高数据中心效率的最容易的方法。旧硬件几乎总是比新系统耗费更大空间和能量。此外，旧系统往往更难有效散热。”

Nelson 及其团队用基于 UltraSPARC T1 、 UltraSPARC IV+ 和多核 AMD Opteron 处理器的系统换掉几乎一半各种旧服务器。除了更新其服务器和存储技术之外，Sun 公司停用了 5,000 多套服务器、交换机和存储设备。

2. 找出并换掉 “耗能大户” 和空间浪费者
Nelson 指出，并非对浪费能源和空间的每个硬件都一定是 .com 时代的产物。“多数数据中心属于难于穿越的不同系统丛林，它们在产生过度用电和散热要求的同时，还浪费空间，” 他说道。“但是，您可以通过用较小而功能更强大的系统置换难使用的系统实现最低 2:1 的整合率。”

该团队确定 2100 台效率低下的服务器和 700 多套效率低下的存储设备，然后就开始更换这些系统。例如，该团队用 58 Sun Fire T1000 和 T2000 系统更换了 88 Sun Fire V880 系统，这减少了能耗和所需的占地面积。除了有助于减少空间要求之外，这些新型服务器用几乎相当于过去一半的空间实现了计算性能提高 450% 以上。与新的存储系统结合在一起，该数据中心现在将电能节约 60% 以上，这相当于每年节约 100 多万美元。

3. 研究制定临时和长期置换计划
寻找并更换明显效率低下的系统前，应制定便于未来扩展的长期置换计划。

“我们的经验告诉我们每三年更换一次系统可以释放资源，” Nelson 指出。“由于可以节约能源，同时还可能获得电费折扣，这样的新颖的计划会非常经济而有效。此外，记录现今的功率和散热要求使机构能够按照整个企业的需要聪明地规划后续步骤。”

4. 确保 IT 管理者与其设施管理者之间保持协作关系
在多数机构里，首席信息技术官不支付电费 --- 不管数据中心耗电量有多大。而是由首席运营官 （COO） 给公用事业公司开支票，而这经常会引起一场计算能力与成本节约哪个重要的辩论。这是完全没有必要的辩论，而且不符合企业内各方的利益。

Nelson 指出，如果首席信息技术官与首席运营官之间密切合作，其结果将会同时提高计算能力和改善成本节约。公司需要确保 IT 部门与设施部门在工作之初就进行协作，以确保了解数据中心规划以及高能效计算如何有助于满足降低成本和提高计算能力的需要。

Nelson 以其团队为例，说明他们如何用单个Sun Fire T2000 更换两台以上 V880 服务器最终提高计算能力和降低营业费用的。

“例如，一台 V880 服务器每年的能源成本为 1,300 美元，占用 18U 空间，” 他说。“将其与 T2000 进行比较，后者每年电费大约 200 美元，占用 2U 空间。然后加上公用事业公司提供的折扣，如PG&E，该公司提供每台服务器 700-1,000 美元折扣，而且设备成本可以忽略不计。”

5. 通过并行更新避免停电
系统升级始终会遭遇系统失败的风险，这并不是多数想降低电费的机构所希望发生的事情。这就是 Nelson 为何强调规划减少硬件更新时发生停电可能性的方法的重要性的原因。然而，正如他所指出的那样，IT 人员经常会在确定将会过时的系统之前添加设备。这经常会导致数据中心发生意外停电，因为新旧系统之间会发生 “争电” 现象。

Sun 公司通过预先对所有新设备进行分级避免了这一情况的发生。准备好硬件并测试应用程序时，进行一次快速切换，以便把流量重新定向到新的硬件。新设备接管流量，而旧设备被关闭。其结果如何呢？不用停电。

6. 升级到相似架构以避免迁移问题
在同时检修操作系统和应用程序时，还能升级到更加高效的硬件系统，这是一件非常具有吸引力的事情。

Nelson 警告不要用这种方法。“如果您有一个基于 SPARC 的系统，而且运行某个版本的 Solaris，请考虑用一个更高效的基于 SPARC 的系统取代该硬件，这样应用程序就迁移到同样的平台，” 他说。“一开始先缩减硬件，仅这一项就可将公用工程成本减半。这样便于您合理地规划对其他技术 （如虚拟化和升级的操作系统） 进行压缩。”

7. 看看虚拟化和容器技术
Sun 将该项目服务器减少的大部分功劳归于利用 Solaris 容器实现虚拟化。此虚拟化方法利用灵活的软件定义的边界隔离应用程序和服务。

根据 Nelson 公司报告，Solaris 容器使您可以在更大程度上减少服务器和存储系统。平均来说，Sun 公司实现 2:1 服务器置换率和3:1 存储置换率，但在某些情况下，Solaris 容器实现最高达 20:1 的服务器置换率。他指出：“通过虚拟化，我们正在取得这样一项成果：即在空间和能源方面的成本节约正在接近于设备的初始价格。”

8. 在机架级打开仪表
原来测量数据中心每平方英尺瓦特数的方法可能显示，房间内的平均温度良好，但事实上，热点遍布整个房间是在损坏设备。多数数据中心测量数据中心周界负载，可以预见，这会使事情不可预测。重要的是，应将测量位置安排得再远一些。需要在机架级进行测量 （每机架瓦特数），以真正实现高能效。

Sun 公司利用IP 可寻址的电源板在机架级测量功耗，这样的电源板报告能源利用率，以便于制定更加精确的能量规划。同样地，每个机架中的服务器和存储阵列具有内置的监测热量释放情况的能力。这样，通过把注意力集中在数据中心的某些区域，进一步降低功耗，而不是像过去那样，当数据中心中某个区域变热时，采取使风扇速度加快的无的放矢的方法。

9. 把冷气吹到热点处，而不是整个环境中
现今的机架密度使得具有传统周界解决方案 （这种方案使空气穿过整个数据中心） 的散热空间成为一个高成本命题。但是，通过利用在每个机架把散热与热源密切耦合在一起的两种方法，Sun 公司能够将散热成本降低高达 50 % 。

这些解决方案包括针对高密度环境设计的 Emerson Liebert XD 散热系统。把这些系统放在服务器机架上方缩短了冷气到达热点的距离，同时还使源头的废热中和作用只在一个地方发生。同时，放在各排机架之间的美国能源转换公司的散热系统捕获来自服务器后端的热气，然后将其传送到机架附近的散热装置那里。

利用这两种紧密耦合的散热方法，Sun 公司消除了某些区域开始变热时随意地将更多空气抽吸到整个数据中心的必要。

10. 重新思考散热问题并降低建设成本
正如 Nelson 指出的那样，多数 IT 经理一定会异口同声地说 “活动地板” 和 “数据中心”。不过，他同时指出，需要按照新型散热技术重新思考传统数据中心设计。

“我们证明根本不必构建一个活动地板环境”，他说道。“随着每机架密度增加，活动地板开始对此问题产生影响，因为它们无法使冷气到达需要其到达的点位。通过利用将散热限制在某一地方的新型散热技术,我们避免了为我们的所有数据中心构建活动地板所需的约 300 万美元建设成本。

由于新的数据中心现在持续节约资金，Nelson 与其团队正准备将这 10 个步骤引入 Sun 公司其他数据中心。而且由于成本节约是实实在在的，因而环境节约也是可以看得见的。此项目使 Sun 公司从其全球碳占地面积中减少超过 4100 公吨碳，加上经营收益，绿色数据中心不再是一个很难推销的东西。