开展绿色IT 数据中心节能40%是必须的

    当前的数据中心有许多技术可以减少数据中心的能源消耗。但是，这些技术的组合通常需要达到节省能源的目标。判断任何节能战略成功的关键是能够准确地衡量这个过程中每一个步骤的结果。知识中心作者Joe Polastre在这里要介绍如何使用电源管理技术在你的数据中心实现节能40%的目标。

 

    每一个人都在谈论所谓的绿色数据中心计划许诺的节省35%至40%到的能源如何能够帮助MIS(管理信息系统)运行显著减少运营开支和对环境的影响。但是，虽然有许多议论，可是并没有听说如何实现这个节省的目标或者如何衡量这种节省的最有效的和最节省成本的方法。同时，许多硬件和软件厂商宣布的这个雄心勃勃的说法使人们很难理解他们具体的解决方案能够为你的整个节能效率增加多少节能的效果。

    本文没有把重点放在新建立的、超节能的数据中心使用的外来技术方面，如谷歌使用的那些技术，而是主要介绍如何改善目前大多数大型企业、大学和政府机构使用的许多老式设施的效率的最佳方法。由于大多数现实世界的设施的预算都是有限的，不能承受关机时间，我们将特别关注提供快速回报和对正常运营影响最小的升级。

    度量、模型和方法

    我们用来理解升级效率的一个流行的效率比例是电源使用效率(PUE)因素，这个定义是数据中心设施本身消耗的电源与数据中心IT设备消耗的电源的比例。

    PUE = 总设施耗电量/IT设备耗电量

    虽然PUE已经广泛地被接受为解释数据中心如何使用其能源的方法，但是，在解释它产生的结果的时候必须要加小心。一个人必须要记住，PUE对于跟踪你在基础设施方面做得变化是非常有用的，对于跟踪减少你的数据中心的IT设备的能源消耗是没有多少用的。因为这是一个非数量比例，减少你的设备电源消耗实际上会导致更高的PUE。

    我们在这个例子中将使用的数据中心是一个支持中型企业的计算和网络的传统的"管理信息系统中心"，这种企业也许是一家保险公司、制造企业或者生物科学企业。这个数据中心的7500平方英尺地面规划是从该公司在80年代末的总部利用率不足的地面中分割出来的。当时的设备非常昂贵，能源非常便宜，房间仍然是那个年代的标准装饰，白墙、白地板和明亮的照明。曾经容纳大型计算机和微型计算机的这个房间让位于一些服务器和硬盘农场。这些设备都是在过去的几年里根据需求和空间允许的情况下增加的。

    我们的模型数据中心的电源消耗随着设备的增加而稳步增长，现在的耗电量大约是1.5兆瓦。虽然整个数据中心的平均PUE是在2.7左右，但是，我们关系的大多数"成熟的"设施的PUE是3.0至5.0。因此，有理由推测我们是在4.0附近运行。

    盘点耗电量

    为了测量进展，人们需要一个基线。因此，第一步是盘点你的所有主要设备的耗电量。这种"剪贴板式的方法"包括使用一个钳式安培表监视每一台设备的电源输入电流以便建立这个设施的耗电量基准线。在一个典型的耗电量为1至5兆瓦的企业数据中心，只有10至20个测量结果将让你计算你的80%至90%的能源预算，尽管不是非常精细。虽然这种大致的耗电量统计可能不太准确(+/-误差20%)，但是，它仍提供一个找出主要电源负荷和节能最大的机会的一个非常好的起点。

    一旦你记录了你的所有主要子系统的电源消耗，你要创建一个矩阵，把这个子系统分组为三个功能类别：

    1.IT(服务器和存储)

    2.其它(冷却和配电损失)

    3.照明

    我们"典型的"数据中心的基准线审计发现，冷却占我们的电费账单的50%，配电损失占14%，照明占2%。我们的服务器仅使用23%的电源，存储阵列使用10%的电源。这意味着在数据中心消耗的1.5兆瓦电源中只有500千瓦或者33%的电源实际用于数据处理。

    这是你在一个成熟的设施中将会看到非常典型的情况。无论你的具体结果是什么，他们都会为你提供一个好主意，告诉你大部分电源将用在什么地方并且帮助你找出现在可以执行的最有益的节能战略。

    利用基准线测量结果，你可以创建一个矩阵，根据数据中心整个电源消耗实现每一个战略的节能的标准化。例如，将你的冷却系统能源消耗减少20%的改进应该提高到50%(减少冷却系统耗电量占整个能源预算的比例)从而使你达到标准化的10%的节省。使用这个矩阵很容易找出你的具体设备的最节能的机会。

    选择第一层升级

    你建立的矩阵现在能够用于选择第一层升级。这种升级是投资低的、中断最少的和高回报的，通常会在三个月或者更少的时间里得到投资回报。在大多数非高级的运营中，生产率最高的第一层技术通常包括下列四个方面：

    1.通过重新排列你的设备机架创建热/冷通道，让冷的前面板在一个通道中相互面对，热通风口在另一个通道中相互面对。

    2.提高冷却器中的水温(一般是55至58度)。水温必须逐步提高以保证你的设备能够容忍这个变化而不出现故障。

    3.提高你的数据中心的空气温度(一般是3至5度)。再说一次，温度要逐步提高，每次提高1度。

    4.找到和关闭不使用的设备。

   升级、分析和重复

 

    你每一次做上述一项改变的时候，你都会打破你的安培表并且记录它产生的节能效果。这个新的矩阵还将显示数据中心的能源消耗方式和组合如何随着升级的结果转变。这个信息将帮助你选择下一个要实施的战略。这个战略将为你的投资提供最大的节省效果。我们测试案例中使用的假设的测量标准显示实施所有这些第一层步骤已经使我们数据中心的PUE从大约4降到了3，使能源消耗减少了大约33%。

    这个矩阵技术还是一个有价值的工具，可以评估厂商有关他们的产品能够为你提供的节能的说法。例如，一个虚拟化软件厂商也许声称他们的产品能够节省80%的能源。但是，如果这个产品仅仅适用于你的三分之一的服务器(消耗你的三分之一的电源)，实际的节省是9%。

    中等的努力计划

    对你的设施进行的第二套改善需要更多的努力、更多的中断和一些适度的资本投资。但是，这些投资仍然能够在不到一年的时间里产生投资回报。这些改善包括下列四个方面：

    1.服务器虚拟化：更有效地使用减少的机器

    2.存储整合：很像服务器虚拟化，这个技术使用一个存储阵列支持多个客户或者业务功能

    3.存储优化：安装软件，允许低优先等级的存储设备(第三层或者备份设备)在不使用的时候停止运行

    4.监视你的存储系统，查找生命结束的迹象。随着设备变老，磁盘因为过量的询盘操作而老化，硬盘轴转速变慢，以及其它性能下降都将增加电源消耗和降低可靠性。大多数专家建议每三年更换一次旋转介质，从而使你的存储阵列的能源账单减少10%。

    更换设备

    最后，现在是考虑更换设备的时候了。用一台新的虚拟化的服务器或者整合的存储设备替换若干台老式的耗电量大的设备应该是你为了分配开支和减少中断的而采取的正常的资本管理周期的一部分。要记住，虽然升级到更节能的设备和使用虚拟化技术将减少你的整个能源消耗，但是，它不会减少你的PUE，也许甚至还将提高PUE。

    你每一次进行第二层改进的时候，你要记住重新审计你的系统。这个时候，你应该开始看到一些显著的变化，包括你的数据中心如何使用电源的变化和电源用在什么地方的变化。这些新的方式将帮助你找到下一个最节省成本的目标机会。

    如果你的设施与目前正在运行的大多数企业数据中心相同，甚至使用这些措施的一少部分都将让你把基准线的能源消耗减少40%。

    进行评估和做出决策

    随着解决了这些问题，如果你需要实施任何高付出的措施，如谷歌等大型互联网公司在一开始就投入数百万美元进行研发，现在是进行评估和做出决策的时候了。运行你在前两个阶段保持的能源基准测试对于你搞清楚哪一个成本更高的升级更值得考虑有很大的帮助。这些升级包括集装箱化、调速轮不间断电源或者高压配电。

    把你的数据中心耗电量减少35%至40%是可行的、节省成本的，并且将使你成为管理层眼中的英雄。你要记住以下四点：

    1.建立一个你的数据中心能源消耗的基准线分类明细，对你进行的改进实施反复的基准测试对于实现最佳效果是非常重要的。

    2.PUE是理解你的数据中心能线图的一个非常好的攻击，但是，除非你理解它实际测量的是什么，否则它会误导你。

    3.不要相信厂商的营销宣传;在你自己的数据中心需求和"个性化"的环境中分析厂商所说的好处。

    4.高付出的战略是非常有效的。但是，他们通常在计划的设备改造或者新的建设方面是最有用的。但是，即使没有这些，大多数数据中心仍然能够实现可观的节省能源的目标。