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电力供应是数据中心的命脉,而且大多数数据中心所需要的电力供应呈现每年递增的趋势。这是因为越来越多功率较大的服务器也就意味着需要更多的电力供应来维持其正常运转。随着大多数能源转换成为热量,数据中心需要更多电力来对运行环境进行冷却使之降到合理的温度范围内。越来越多的数据处理和归档意味着需要更多的数据存储空间,试想一下:存储系统也需要电力——为他们提供能源,同时还要进行散热。
这是因为以下三个主要原因:
首先,使用大量能源并不是非常“绿色”的行为。当公众逐渐开始审视一家企业的碳足迹时,作为一个能耗大户并不是什么光彩的事情。
第二,从实践角度来讲,电力成本非常昂贵,不断增加数据中心功率的成本飞速增长:电力成本在数据中心总运作成本中占到了相当大的比例。
第三,最关键的问题是向任何一座数据中心提供的电力都是有限的——至少从中短期来说。也许你可以随意向数据中心增加一台硬件设备,但是最终究竟有多少能源能够提供给这座数据中心实际上是有限制的。一旦数据中心达到了这个限制就无法正常运作。
不过还好,我们可以采取很多措施来减少能耗、大幅缩减电力成本、在数据中心架构限制内正常运作。
1、服务器虚拟化
数据中心能耗中有将近一半是来自服务器设备,所以削减服务器数量可以大大降低电能使用量。因为一台利用率为30%的设备和一台利用率为60%的设备的功能差不多,所以整合服务器和提高利用率能够给数据能耗带来很大改观。
2、升级更新制冷系统
根据Data Center Users Group研究显示,HVAC系统是数据中心能耗第二大来源,大约占到了数据中心总能耗的37%。目前数据中心效率往往都低于应有的水平。这是因为空调系统只有在非常小的操作范围内才可以达到最佳工作效率。因为大多数数据中心每年产生的热量越来越多,所以制冷系统不得不在最佳效率范围外运转。总之,用新式的、模块化、高效的制冷设备来淘汰掉那些陈旧的设备能够节省不少能耗。
在有些气候条件下,我们还可以使用那些利用外部冷空气来替代发电产生冷空气的节能装置。这减少了直流压缩机循环,因此也剩下不少电力消耗。
3、改造数据中心
如果过去几年时间内你的数据中心规模一直保持快速的增长速度,那么很有可能其中一些服务器设备没有经过任何计划就被放置在了某个角落。这可能导致越来越多孤立的热源出现,那么任何一种制冷系统都无法有效地对整个环境进行冷却。
对数据中心的服务器位置重新进行排列之后,虽然产生的总热量没有变化,但是可以大大减低整体环境冷却需求。同时你可以利用这个改造数据中心的机会来对那些空气泄露的地方进行修补,例如为了让线缆与独立服务器进行连接而在地方上凿出的洞口等,这就好比开着空调的同时还将车窗打开一样。
4、升级存储设备
数据存储设备较高的能耗也不容忽视。对存储系统进行升级和更新可以大大降低能耗量。一般来说,新磁盘要比旧磁盘能效更高,一个高容量磁盘的能耗要低于总容量相同的两个低容量磁盘的能耗。存储虚拟化可以大大提高能效,因为它可以提高可用存储设备的使用率,同时避免过度分配(运转不需要的磁盘实际上是对电力的浪费)。对一部分设备我们可以用SATA磁盘来取代光纤通道驱动器,因为后者每TB的能耗大约是前者的两倍。
5、升级变压设备
将直流电源转换成为数据中心所需的交流电时会涉及到变压设备,而很多能源就是消耗在了这个环节上。想一想笔记本电脑的外置充电器有多热——这些都是在浪费能源。许多廉价的变压设备效率仅为80%,但是通过将这些变压设备的能效升级到90%,你就可以大幅缩减能源浪费。
6、将现有的服务器设备采用低能耗的服务器处理器
当你的服务器硬件快要达到使用年限的时候,采用特殊的低能耗CPU以及低能耗部件(例如磁盘驱动器以及上文提到的变压器)无疑是一个很好的做法。例如,英特尔的Woodcrest双核至强处理器的能效大约是单核至强处理器的三倍。
7、运行监控软件
没有必要运行不需要的服务器设备,所以准确掌握现有运行情况是确定哪些应用应该迁移到其他设备起到了关键的作用。使用软件监控可以查找出孤立的服务器:数据中心运行的服务器设备不应该运行无用的工作负载。
8、提高温度
数据中心内部的硬件设备不断发生变更,所以你有可能比实际所需水平对数据中心进行制冷。将数据中心温度提高1度,同时保持在合理的操作范围内,那么你就可以大副缩减能耗水平。有了一个高效的设备和新式模块化系统就可以对同一台设备设定不同的温度,来保证没有一个较大的区域被过度冷却。
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