浅议计算机机房节能论文

2016-12-02

浅议计算机机房节能全文如下：

摘要:节能环保已深入社会各个领域。而如何让计算机机房在设备性能不断提升的同时,能更节能呢?文章通过硬件、虚拟化与环境三个方面对机房节能提出了相关建议,以达到节能的目的。

关键词:机房;节能;方法

一台万元的两路服务器,运行5年的电费将超过8000元,一个1000平方米的服务器机房一年的电费能达多少?答案是100万元。经济高速发展的状态下,能源电力的消耗也节节攀升,根据美国联邦环境保护署统计,2009年全球服务器共消耗了大约2.23亿度电,服务器市场发展到2015年的时候,消耗的电能将增长40%。如果情况不进行任何改变,随着能源价格的上涨,耗电大户服务器的节能问题必然引起广大厂商、用户的密切关注。

绿色、节能、环保已成为企业设备发展的必由之道,能耗问题已经成为用户在采购服务器时非常重视的一个因素,而机房作为各种服务器(塔式、机架式、刀片式)及各种网络设备(如机架式交换机、路由器)的承载之地,这些设备的节能效果如何将大大影响整个机房的能耗。无论是政府从发展经济角度考虑,还是企业从节省后期成本方面考虑,节能问题都已成为业界关注的焦点。所以对于拥用机房的用户来说,节能问题值得重视。而如何让机房在设备性能不断提升的同时,能更加节能呢?

一、设备节能

在设备节能方面,电源转换率较高的电源更节能,选用2.5�硬盘也比3.5�硬盘更节能,优选低电压处理器与内存也能更节能、加强风扇管理……,总之,在很多方面多管齐下,都能让设备在确保性能的情况下更加节能。

从处理器方面来看,近年来,低功耗节能处理器的应用已成厂商关注的重点,为此,Intel和AMD等厂商都纷纷在此方面进行革新。以英特尔在服务器平台推出的最新的Nehalem-EP(代号Gainestown,至强5500)核心处理器为例,和目前主流的Xeon 5400系列至强处理器相比,在主频和功耗上并没有提升(W系列功耗在130W左右,X系列功耗在95W左右,E在80W左右,而低电压的L功耗在60W左右)的情况下,能效比却大大提升。AMD的皓龙处理器亦将节能作为其在服务器领域取得更大突破的重要目标。为此,皓龙处理器采用了多项AMD独有的最新的创新技术,具有高性能、低功耗,兼容性高和可以灵活扩展升级的特性,能为各行业的业务运营带来彭湃动力。如通过使用AMD CoolCore技术处理器可动态关闭其非工作的电路块来降低能耗,独立动态核心技术,这是对AMD PowerNow!TM技术的增强,使每个核心可以根据其应用的特定性能需求来调整时钟频率;双动态电源管理(Dual Dynamic Power Management,DDPM),为CPU核心和内存控制器分别独立供电,支持核心和内存控制器根据应用需要以不同的电压工作。从而能够大大降低数据中心能耗,为用户节省运营成本,使机房更加节能。

在硬盘方面,服务器一般可以支持多种型号的SATA和SAS RAID磁盘控制器,机箱空间内最高可以容纳N个2.5英寸硬盘或者N个3.5英寸硬盘,使用3.5英寸的SAS磁盘的内部存储容量最高可上10TB,使用2.5英寸的SAS磁盘的内部存储容量最高也可轻松达到数TB。目前大多数HDD硬盘的空闲功耗为20W左右,全负载状态下为400W左右。单个硬盘的功耗看起来不高,但数个或十几个硬盘组成的阵列其功耗就很可观了。对此,优先选用低功耗产品或2.5英寸产品,无疑更节能。并且,很多低功耗的硬盘产品功耗已能做到很低,在满载、空闲时的功耗都可控制在数W内,对于采用多硬盘的服务器,长期运行下来可以省下一笔不小的开销,自然也能使机房更加节能。

从服务器的选择上来看,优选具备多种节能措施的节能服务器及刀片服务器产品也能让整个机房更节能。刀片服务器最大的特色是计算密度高,节约空间,刀片服务器上每个刀片模组共用电源、散热、网路等功能,自然也能使机房更加节能。

二、虚拟化节能

面对众多服务器每天消耗的巨大的电力资源,使得企业为此需要负担高昂的电费支出,如果能让一台服务器完成以前需要数台服务器才能完成的工作,那为机房节省的能源将大为可观。对此,虚拟化是此方面的最佳解决之道,其能大大提高服务器的利用率,提升服务器的效能,能够有效的减少机房物理服务器的数量,从而为企业减少大量的采购成本、能源成本和管理成本,能够减少大量的硬件、供电、制冷和管理成本。

目前主流的厂商都将虚拟化技术看成近两年来服务器技术革新的重点。英特尔推出了Intel VT(Virtualization Technology)、AMD推出了AMD-V等硬件辅助虚拟化技术。实际应用表明,虚拟化技术能集中并共享资源,实现降低成本、优化利用率,服务器虚拟化技术已成为服务器发展的大势所趋。

Intel在虚拟化技术的研究上并没有止步于处理器,其进一步推出了针对平台/芯片组的虚拟化技术VT-d(Vanderpool for Directed I/O)。VT-d是I/O的虚拟化,可让I/O资源动态分配给虚拟机,VT-d技术作为一种基于主板芯片组的硬件辅助虚拟化技术,通过在北桥中内置提供DMA虚拟化和IRQ虚拟化硬件,可实现新型的芯片级别的I/O虚拟化方式,所以Intel VT-d能够在虚拟环境中大大地提升I/O的可靠性、灵活性与效能。VT-d推出无疑可提升虚拟化的应用力度,特别是在服务器虚拟化关键业务上的应用程度。并且在Intel最新的服务器平台上,英特尔还进一步推出了针对网络连接的VT-c(Virtualization Technology for Connectivity)虚拟化技术,其由VMDq(虚拟机设备队列)技术、SR-IOV(PCI-SIG单根I/O虚拟化)技术、I/OAT(英特尔I/O加速)技术组成,可提升虚拟系统的效能与网络处理能力,提升I/O性能减少处理器负载,实现更高的效能比。从硬件方面来看,随着Intel以Nehalem-EP平台为代表的新一代VT硬件辅助虚拟化平台的推出,让传统的纯软件虚拟化应用变得更高效。而Nehalem-EP平台作为目前服务器中对硬件虚拟化技术支持最完备的系统,其将对处理器(VT-x或VT-i)、芯片组(VT-d)、I/O及网络设备(VT-c)等一系列虚拟化技术应用与集成,让Intel服务器处理平台的虚拟化效能进一步提高,为客户提供更好的效能保障。

AMD也在硬件辅助虚拟化技术深入研究,通过AMD Virtualization技术亦让AMD皓龙处理器能够简化数据应用,实现更高的利用率,使单个系统能够容纳不同的工作负载及其操作系统、中间件和通信环境,从减少系统资源或能源消耗。从实际应用上来看,AMD推出的AMD Virtualization(AMD-V)硬件辅助虚拟化技术通过直接互连架构(Direct Connect Architecture)和在处理器和内存控制器中引入一个新模型和功能来提高CPU的虚拟应用性能。在实际服务器应用中,AMD的虚拟化技术能提供直接的CPU到内存、CPU到I/O和CPU到CPU的连接,可通过对I/O内存单元灵活管理,防止虚拟机使用DMA来终止与真实硬件的隔离;能够减少程序的复杂性,提高虚拟系统的安全性,并通过兼容现有的虚拟系统管理软件来减少费用。并可简化服务器虚拟化减轻VMware等虚拟软件的工作负担,以大大提高x86处理器的运行能力。

而综合来看,硬件辅助虚拟化的扩大化、普及化正成为虚拟化发展的主要方向,且虚拟化早已成为云计算得以发展的基础。而效能、效率、绿色、节能不仅是服务器发展的主旋律,亦是虚拟化为之追求的目标,其正是顺应这种发展潮流的主导技术,随着其日渐成熟,必将成为行业用户追求价性比、效能比的最佳应用之道。

三、环境节能

除了对硬件及服务器的节能措施进行关注外,其他方面的节能问题也日益引起机房用户的关注。

首先,在机房建筑节能方面,对建筑围护结构进行高水平的保温隔热,对外墙增加强保温隔热,特别是采用外保温在围护结构保温隔热良好的情况下,室内用砖石、混凝土等重质材料建成厚重结构,已成为机房建筑的必需。

其次,应优先选节能高能效的制冷、照明电器和系统,减少输冷能耗,充分利用清洁能源、天然能源(如风能、光能等)。例如,众所周知,空调可占机房设备耗电量的40%,早期的一些机房由于未考虑机房建筑节能,围护结构传热损失比较大,加上一些大楼内机房和办公用房混用,建造时窗墙比例偏大,并大量采用玻璃幕墙,这些因素都增加了空调负荷,导致机房空调系统浪费严重、能耗消耗严重。而随着用户逐步认识到这些问题,不断对机房进行改进,并优选高效机房空调,使得这种窘境正得到逐步改善。

四、其他节能方法

IBM Tivoli Monitoring解决方案就是针对绿色IT议题新推出Tivoli Monitoring for Green Energy,是架构在既有监控平台上的新模块,可监控数据中心内和节能相关的数据,包括电源消耗、二氧化碳排放等等。Maximo Facility Management、Active Energy Manager以及Lotus ActiveInsight 6.1,这些工具可以与Business Intelligence实施能源指示解决方案相集成,有了这些工具,企业用户就可以了解他们存储系统和服务器的能源消耗情况,并且在非高峰时段降低能源使用量。

而HP Thermal Logic不仅提供了内置的工具、精确的监控和控制功能,还可以根据您的需求对电源和散热资源进行集中、共享和分配,从而使您的刀片服务器解决方案绝不浪费一度电和一克冷空气。与传统的1U服务器相比,其可将能耗最高降低47.9%。也就是说,80台刀片服务器与42台标准1U服务器的功耗相同,而其性能和可靠性却没有任何损失。节约的电能可以供3个美国家庭使用一年。

五、结论

机房节能已成为企业用户关注的焦点,而随着能源的紧缺性不断高涨与价格的不断上涨,耗电大户“服务器”的节能问题已经引起广大厂商、用户的密切关注,而如果大家都能未雨绸缪优选一些更节能的产品,那么未来也必将因此能更容易地让自己的企业在绿色浪潮中立于不败之地。

参考文献:

1、唐红亮.计算机机房管理教程[M].电子工业出版社,2006.

2、法兰克.硬盘数据防护备份[M].人民邮电出版社,2001.

3、袁忠良.计算机病毒防治实用技术[M].清华大学出版社,1998.

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