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教您如何以环保方式管理数据中心

如何在不启动高成本的新环保项目的情况下极大地降低电费，并保护环境。

2009 年 01 / 02 月

能源、二氧化碳和成本：都彼此相关

以环保方式管理数据中心很大程度上是说如何高效地利用能源，因为当您降低能耗时，您同时降低了用电成本和二氧化碳排放。

教您如何以环保方式管理数据中心并不一定意味着实施几年后才能收回成本的昂贵的长线项目。

没错，系统与二氧化碳之间存在一种直接联系 — 尽管多数计算服务最终用户没有意识到这种联系。每当人们进行 Google 搜索或在 Twitter.com 上从 Mapquest 或 "tweets" 获得方向时，系统都会有效地导致少量二氧化碳释放到大气之中。每封电子邮件、每个医疗过程、每个电话、每张薪金支票、每次网上购买、每张机票和每次电子长途电话付费都会涉及一个或多个数据中心。每个系统都用电，可用电能的生产会排放大量二氧化碳。将各次网上互动和交易乘十亿，就能得出数据中心基础设施用电和环境影响的巨额成本。

这就是数据中心里需要迅速提高能效的原因。从世界范围来看，数据中心总能耗预计在 2005 年到 2010 之间翻番。服务器能耗翻番就会需要额外能量，此额外能量相当于增加 10 个以上 1,000 兆瓦发电厂。而且，现在，据分析公司 IDC 报告，每美元计算机硬件大约 50 美分花在了能源上，而且在今后四年里，这会增加 54%，即增加到 71 美分。

因此，有充足理由降低数据中心能耗，但问题是如何着手进行。答案是，首先要仔细研究电在数据中心里的实际使用情况。

数据中心的能源用在了什么地方

服务器和存储系统并不是数据中心里使用能源的唯一设备。散热设备用电通常与系统本身一样多。加上数据中心照明用电、配电损耗以及其他因素，您就会发现数据中心大部分用电用在了非 IT 设备上。下面的图表说明了这一点。

数据中心的能源用在了什么地方 (http://www.thegreengrid.org/home)

每种类型的用电都是降低总电耗和二氧化碳排放的机会，因此，考虑全面十分重要。

在图表最下面列出数据中心照明用电，因为人们在那里工作。然后来自电网的大量电能馈送到写字楼里并进行转换。由于许多数据中心的任务非常关键，而且由于来自电网的电并非完全可靠，因此使用一个不间断电源 (UPS) 作为备份。最后，电流过配电装置 (PDU)，在那里向外分配到设备机架。这些系统接收了送来的电，将其转变成不同的电压（在此过程中损耗一些电能），并给组件供电。大量电最终转换成热量（以及少量噪音和机械振动）。

要消除系统产生的热量，我们需要计算机室空调 (CRAC) 和工业冷却器。而且我们需要加湿器，因为空气调节过程使得空气中的湿度减小。因此，把这一切都加在一起，IT 设备本身仅仅使用全部能量的大约三分之一！换句话说，每瓦 IT 设备用电需要两瓦以上电来转换它。

提高效率

一旦您完全明白了能源在您数据中心的使用位置，您就可以采取行动在各个方面提高能效。下面介绍几个您可能会考虑采取的具体行动的示例，这些示例来源于 Sun 公司在全世界经营和管理企业数据中心的经验

选择更加高效的系统。 如果您可以在您所部署的系统上节约几度电，那么就会节约下用于散热或在传递过程中损耗的更多电。像芯片多线程 (CMT)、更慢磁盘驱动器和自动断电技术这样的先进技术都是降低数据中心系统能耗的很好选项。
利用评级系统计算能耗。像能源之星 (Energy Star)、80 Plus、EPEAT 和 Climate Savers Computing 这样的环境评级系统已在台式机产品上长期采用，而且现在 Sun 和其他公司设计出越来越精确的能耗计算器，这些计算器可以帮助计算具体服务器配置的预期能耗。这些计算器可以对多个供应商的产品进行一些一对一比较，而且还可以帮助您确定设备（如 PDU 和 CRAC）的大小（这之所以重要，是因为系统过大会使效率非常低下）。
尽可能全面地进行整合。10-15% 的系统利用率在企业数据中心中仍然非常普遍，而且服务器使用绝大部分最高功率，不管其负荷为 15% 还是 80%。通过虚拟化和其他技术，其中许多系统可以进行整合 — 哪怕是运行任务最为重要的工作负载的系统。Sun 公司最近承接的一个项目将通过虚拟化把 1,185 台服务器整合为仅仅 90 台，仅在减少用电方面就实现一年的投资回报 (ROI)。
使配电更加高效。Lawrence Berkeley 实验室和 Sun 公司发起的一项研究考查了获得更高效高压电配电的新方法，并对高压交流电和直流电及其潜在节电数量进行的比较。第一位预估是高压直流电比高压交流电多节约 5-7%。客户和供应商也在寻求最大限度地减少从电源到设备之间发生的功率转换次数。
通过散热来进行创新。随着客户和供应商探索新的选项，例如，把散热技术直接集成到服务器机架之中，甚至只是使用变速风扇（而不是单速风扇），以及更有效地利用凉爽的外部空气（亦称为“新风散热”），散热一下子成为一个主要创新领域。即将出现的是“自由散热”，或新一代服务器，用来抵抗更加恶劣的环境，因而不需要传统的散热解决方案。Sun 公司比以往更关注其最新系统。由于可以接受高达华氏87度（摄氏30度）的服务器入口温度，新一代服务器可以在全世界大多数地方全天候地使用外部空气。Sun 公司还在试验液体散热，而且这同样会产生巨大变革。
提高代码效率。更少代码 — 更高效地执行 — 意味着处理工作负载时会减少 CPU 周期。对于大型计算庄园而言，效率提高10% 意味着机器将减少 10%，而能源节约 10%。因此，鼓励软件工程师尽可能最大限度地减少代码和提高执行效率
经常更新技术。计算技术继续遵循一条指数级升高的曲线。将此特性与诸如功率状态和只升级旧设备这样的新特性结合在一起通常会节约大量能源，足以给整个项目提供资金

Sun：树立榜样

Sun 公司不断调查研究每个可能的机会，以降低其系统的能耗并最大限度地提高数据中心效率。而且，我们可以充分利用我们的经验，阐释节能工作的结果会有多么重要。

Sun 公司最近在英国、印度和美国都构建了新的高能效数据中心，把总共 152 个数据中心（占地202,000 平方英尺）压缩成 14 个新的中心（76,000 平方英尺），结果使总能耗降低 60%，这使公共设施费用在前九个月就减少 860,000 美元。新的数据中心还降低了现有设施的建设要求，降低成本 900 万美元。Sun 公司全球实验室和数据中心设计服务总监 Dean Nelson 指出，新设施将使碳排放每年减少 3,227 公吨。

Sun 公司还在设计环保型产品方面处于领先地位，这些产品可减少对环境的负面影响，但却不会牺牲性能、可扩展性和可靠性。此全部焦点不仅适用于我们的产品，而且也适用于我们的服务。我们将继续扩大我们的为客户创造巨大成本效益的服务的范围，同时还要重视保护环境，因为这对相关各方都有好处。

例如，Sun 公司的环境创新和虚拟化解决方案正在帮助世界各地的客户减缓 IT 对环境的影响。凭借创新技术和服务，以及对绿色 IT 的业经证明的理性承诺， Sun 公司为客户提供了一条降低能源成本和 IT 对环境的影响的清晰而可行的途径。

Sun 还确立了明确的与产品相关的环境效率目标，在今后几年里我们将努力实现这些目标：

Sun 公司打算推出可提高性能 30 倍的新产品，与 2003 年提供的产品线比，这些产品的能耗只有十分之一，且产生的热量也只有一半。
我们将在 Sun 公司所有工厂里实施一个瘦客户端 IT 架构（其中加工工作将在网络上进行），以极大地降低能耗和材料消耗。

我们鼓励您了解 Sun 公司降低数据中心能耗的努力的更多情况，并使您自己的行动计划付诸实施。绿化数据中心并不一定成本很高，也不一定消耗时间，它不需要给您已经工作任务很重的员工增加负担。您会发现绿化数据中心比您想象的简单。