新一代数据中心节能手段虚拟化居首

“一个好的数据中心不是改造出来的，而是规划出来的。”新一代优秀数据中心2008颁奖大会上，网络世界执行总编高辉先生这样说道。这里面透露了两层意思：第一，数据中心在建设之初的规划就已经限定了未来的可扩展性和内里的布局，很难通过改造来进行根本性的调整。第二，由于上述原因，那么如何针对未来数据中心的发展趋势进行相应的规划，就成了每一个数据中心在建设之初面临的问题。

如何走线，如何布置机柜位置，如何安排散热风道，如何安排可扩展的电力布局——这一切都是传统数据中心面对的挑战，而新一代的数据中心还需要面对：如何做到高效节能，以及如何提升对数据中心的管理。

1、数据中心能耗大头是散热

一项由惠普和The Uptime Institute联合进行的调查显示，在全球大多数数据中心里，有将近63%的能耗与IT设备的散热有关。而另一项调查显示，目前一个上规模的数据中心的电能消费，大约三年时间就等于这个数据中心的建设费用——这是一个触目惊心的结果。

因此我们可以理解Google将其数据中心建在北极圈以内，以减少散热带来的庞大电费，同时我们也可以发现初期规划数据中心位置的重要性。那么如何在机房内节能呢？这就回到了如何提高制冷效率的命题上。从目前业内所普遍采用的方法上来看，提高制冷效率最有效的办法就是建立更好的冷热通道。

很多人认为建立冷热通道无非就是机柜的摆放要注意，比如背对背，面对面。让背板的热量散发到一起，形成热通道；制冷设备的冷气从前面板进来，视为冷通道。其实这是一种教条主义的泛泛之词。一个好的冷热通道设计，必然和机房的机柜摆放有关，但也和布线，高架地板以及机房整体设计有密切关系。

康普公司中国区技术总监吴健先生认为，一个机房的好坏，在选址、盖楼、设计布局、空间划分时就已经确定了。

因此一个好的规划，必然会考虑到未来需要提升效率时的方法。例如有的机房为了提高冷热通道的效率，在热通道上方用类似吸油烟机和烟囱的形式最大限度的收集热空气，确保热空气不会和冷空气混合在一起。这就是在建筑设计之初，就为机房考虑到以后对冷热通道的改进。

另一方面，随着目前数据中心的计算密度越来越高，数据中心内的温度变化是随着工作负荷的增减动态变化的。因此如果长时间大规模的用空调制冷设备去维持整个机房这个大环境的温度以保证正常运行的话，是非常大的能源消耗。最近，针对这样的问题，有不少厂商提出了相应的解决方案——参见《降温技术新突破 打造节能数据中心》。在这些解决方案里，我们看到厂商们不约而同的将制冷空调系统紧贴服务器机柜，以减少对周围环境制冷带来的能源消耗，同时通过动态监测，让制冷精确到每一个节点。当某个节点负载高，发热量上升的时候，制冷设备加大对该节点的制冷力度，而平时则维持在一个普通的水平即可。

这是一种“按需调配”制冷资源的解决方案，最大限度的贴近热源，将冷热通道和智能调节结合起来，已达到节能的目的。

2、数据中心的绿色计算取决于IT效率

据统计，数据中心的电力密度在过去10多年间增长了10倍。从1992年的每机柜2.1千瓦，到2006年涨到14千瓦，而很多企业经常因电力限制而无法充分利用其机柜空间。如今，随着多核CPU的应用，和刀片服务器的普及，越来越高的计算密度带来了更庞大的电力消耗。一个机柜里史无前例的达到500多个内核，用电量也跟着水涨船高，如今一个机架里的能耗可以达到50千瓦。

在如此巨大的功耗面前，数据中心想要节能就必须要知道这些功耗都到哪里去了。有一部分肯定是用到制冷了，这一点前文已经提到，那么剩下的呢？剩下的电力是否物尽其用，如何提高其效率成了关键。

在数据中心的IT设备里，UPS不间断电源是不可缺少的一部分。上一代UPS的最高效率满载的时候只有89%，而现在，大部分UPS的效率已经可以达到90%以上，即便在半载，甚至零载的情况下，效率也可以在85%以上。这就是在保证服务的同时，降低了电能的损耗，提升了设备效率。相应的，思科针对数据中心也提出了自己的节能方案——数据中心3.0解决方案。

在思科的方案里，主要是将越来越多的企业数据再集中，也就是将部门级的服务器存储整合在一起组建一个大型的企业数据中心。而思科推出的一系列产品中，最具代表性的就是新一代数据中心交换机（Nexus），抛开其强大的功能不说，单就效率来看。Nexus 7000系列的交换机，每端口的耗电量是22瓦，而万兆网络交换机最初出现的时候，每端口的耗电量大多是100瓦。这就显著提高了能效。

可以看出，数据中心降低能耗有两个途径，其一是降低整体功耗，其二是提高系统效率，两者都可以实现绿色节能的目的。

相比之下，英特尔和AMD等CPU制造厂商在CPU领域无时不刻的为产品的每一个瓦特斤斤计较来解决大型应用的能耗问题就显得富有前瞻性了。

3、虚拟化技术是绿色节能的星光大道

除却IT设备的效率和散热的大面积电能消耗，新一代数据中心还面临着日趋严重的管理问题。随着服务器的整合，企业数据中心的合并，新业务需求的增加，数据中心面临着前所未有的压力。在金融冬天的阴影下，绿色数据中心的概念越发明显，这其中最值得注意的就是虚拟化技术带来的新希望。

首先，在数据中心规划之初，没有人可以预测未来企业究竟需要多少服务器放进数据中心里。也就无法确定数据中心的总耗电量和制冷容量。这就导致有一天所有预留的空位被新服务器插满，以至于再增加业务和服务器时，数据中心已经容不下了。这不是单纯机架上没有空位置的问题，还涉及到电力输送，这个位置的制冷等等。

而虚拟化技术就给这种尴尬带来了解决方案。将物理服务器上的应用迁移到虚拟机上运行。这在过去的一年里已经被众多企业广泛采纳，诸多成功的例子告诉我们他们减少了多少的物理服务器，降低了多少的能耗，节约了硬件扩充成本等等。

但最值得强调的是通过虚拟化技术，用户可以通过虚拟机管理软件规范的管理原来无法如此精确管理的物理主机，还可以实时的加入新主机，并实现主机间的动态迁移等等。这种便捷性大大提高了数据中心的效率。而虚拟化技术也通过负载均衡等充分利用运算资源，在各个虚拟机之间平衡物力资源，提升了IT设备的效率。

此外，由于目前服务器的集中化趋势越来越明显。小的服务器要整合成大的服务器群组，大的部门级服务器要整合为企业级数据中心，分布在不同地方的数据中心要尽量合并。这都是为了减少IT设备的运营成本，整合系统以提升效率的举措。例如英特尔计划将其全球133个数据中心整合为8个。

那么整合的过程就不可避免的遇到扩容，迁移以及兼容性问题。我们不可能关掉正在运行的服务器来做服务器整合。在数据中心的整合中，很多企业要考虑的都是未来业务的成长该如何应对。有些情况下，并不是根据业务成长来扩充设备就可以应对的。虚拟化技术又派上了用场。在数据中心因此能耗大减的同时，企业也获得了灵活的解决方案。

从以上分析看来，一个高效的数据中心，必然也就是一个绿色节能的数据中心。相比过往数据中心一味求大的情况，如今的数据中心真正的开始关心能效，关心实际应用给企业带来的成本负担——从注重性能到注重效能的转变，实是一种质朴的回归。而众多技术人员为之付出的努力，为每一瓦特能发挥更大作用而不断进取，正是推动整个IT产业乃至推动整个人类不断向上的执着。

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