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企业数据中心里的“绿色生活地图”


x86处理器助阵 

    谈到VMWare的耀武扬威,就必须提及和前者相辅相成的x86处理器:由于英特尔和AMD近年来皆致力于在维持耗电量不变的情况下,将处理器效能节节提升。随着单核、双核、四核乃至于六核心处理器的问世,令单台x86服务器可以支持的虚拟机器更多。也令服务器的整合有望——这意味着省电、省楼板空间。 

    “举例来说,一台四路的六核心服务器,就可以抵过三台、二路的四核心服务器,”推出六核心Xeon处理器(代号为Dunnington)的英特尔企业平台总监Shannon Poulin说。

    除了处理器核心数目、效能提升外,英特尔和AMD也积极将虚拟化技术导入硬件架构。在2005年推出虚拟化技术VT(代号为“Vanderpool”)后,英特尔又陆续推出分别名为“VT-d(Vanderpool for Directed I/O)”和“FlexMigration”的虚拟化技术。VT-d是I/O的虚拟化,让I/O资源亦得以分割给虚拟机器,加快存取速度。

    FlexMigration则比较偏向传统对虚拟化技术的定义,也就是自由挪用跨平台的处理器资源、提高处理器使用率。虽然VMWare的VMotion也能提供类似功能,但是VMotion只能虚拟化同一代的Xeon服务器;在Penryn之后内建的FlexMigration,则确保只要是采用Core Microarchitecture的Xeon处理器服务器,都能够跨代支持虚拟化功能。

    AMD亦有类似FlexMigration的虚拟化技术。名为“AMD-V Extended Migration”的技术,让虚拟机器在不同世代的Opteron系统上线上转移(Live Migration)。过去倘若是不同世代的Opteron系统,必须暂时关闭应用程序的运作后,才能将虚拟机器从一台实体服务器转换到另外一台机器。

    另外,Opteron还提供一名为“Rapid Virtualization Indexing”的技术,宣称前者系将存放在快取里面的数据打上卷标,因此在虚拟机器每次加载(load)数据的时候,被打上卷标的数据可以让处理器得知是从那个虚拟机器而来,这些索引(index)将有助于减少其它的虚拟机器加载数据时的延迟时间。

硬件架构革新

    除了祭出虚拟化技术,服务器厂商也在硬件设计上有所改良,确保机器能够更为散热,进而达到省电功效。 

    IBM即推出了名为“Rear Door Heat Exchanger(RDHX)”的冰水热交换背板,其架设在机柜旁边,声称是最直接最有效率的机柜冷却,可带走60%机柜热量,回避了过去仅开大空调的下吹式水冷系统方式,但是只需传统空四分之一的费用,即可提供相同制冷力。 

    HP的刀锋服务器 BladeSystem C—Class系列亦扬弃传统风扇,而采用主动式冷却风扇 (Active Cool Fan)和热能调节器。宣称可以节省服务器50%的电力消耗及数据中心30%的空调支出。 

    近年来兴起的刀锋服务器规格设计(Form factor),亦被业界视为机房省电的重点。原因即在于,虽然刀锋服务器是高发热源,但若考虑其运算效能。事实上,每一刀锋的能源利用率,是较塔式机种更高,IDC研究经理曹永晖提醒。南亚科技的张武煌也认为,刀锋伺服器具有省电、省空间及易于管理能等多重效益。

系统管理软件 

    系统管理、网络管理及应用管理软件则支持跨OS平台的自动化、智能化的效能管理及资源供应。如CA、IBM Tivoli、HP OpenView等著名的系统及网络管理软件提供效能监控、分析及状况回报等等。 

    但因应服务器虚拟化技术的出现,管理技术也与时俱进。例如虚拟机器的部署、安装修补程序、或效能监控,甚至备份、信息安全等等,如HP Opsware Server Automation System 6.5 Virtualization Director,可提供VMware 和 Solaris 10 虚拟平台上的自动化管理,加入了虚拟系统的发现(discovery)和应用程序依存性对应的功能,以及流程与工作流的自动化。Symantec买下的Altiris的SVS、VMware VMotion与Citrix、甚至微软的System Center也有一系列提供虚拟环境的管理、数据安全产品(如Forefront提供网关、主机及桌面的数据安全,包括防毒、反间谍软件、垃圾邮件等等)。

机房设计

    另一个方法,则是从机器以外的设备,像是冷却及供电系统着手。而HP、IBM两家IT公司则提供号称最专业的机房建置顾问服务,此外,主要SI业者也提供类似服务。 

    新一代冷却系统的原理是让热气吸入水冷式设备经过降温后再排出来,并且缩短送风距离,藉此缩小冷热风温差。此类作法包括IBM、HP及APC。 

    APC提供的机柜式空调InRow Cooling,它是将空调设备置于机柜中,使机器和冷却系统距离不超过2公尺,不但可依机房中热点加强冷却,并可视需求阶段性扩充。IBM的冰水交换背板则是在重点机柜放一块背板。因缩短冷却设备与服务器间的距离,能更有效利用冷风,也避免了冷热风相遇产生露水凝结的损害。 

    APC的“热信道封密系统”,则将机房热通道以隔板更有效隔绝开来,防止热气散逸与冷风混合。APC宣称新技术使机房不需采用高架地板,可省下钢架一平方公尺一万元的成本。一家科技公司就是在木质地板上兴建新的机房。因为电池负载率和发电效率并非成正比,负载率为40%可达到发电效率80%,但前者冲到60%后者只会到90%。因此不能无限制增加负载。APC的产品APC也提供可阶段性扩充容量设计的UPS,强调可依用电扩充规划来安装,以免浪费电力。例如,预计电池负载率20kw预计五年后可能会成长到80%,则1000kw的UPS模块,最多提供80-90颗。

    HP还提供了一称之为“动态智能型散热(Dynamic Smart Cooling, DSC)”的技术,可降低40%的散热成本;还有可以让用户观看数据中心空调系统需要在何处加强散热功能的三D模型,名为“散热区域对映系统(Thermal Zone Mapping, TZM)”。标榜藉由TZM可分析评估数据中心哪些区域较需加强散热冷却功能,运用DSC的下吹式冷却,强化该区域蜂巢板下的冷风,以便着重局部冷却。

    “这让用户不需要在单一机柜温度升高时,就降低整体机房的空调冷却温度;而是仅需要针对特定区域加强冷却效率,”HP亚太区技术解决方案事业群技术顾问管理经理Troy Syn说。

    藉由在并购EYP,HP宣布跨入大型数据中心机房设计服务领域。HP科技与服务事业群顾问服务事业处业务开发部的官员说EYP和HP既有数据中心咨询服务的分野,在于规模的不同。他指出,EYP将专攻大型、负责关键任务的数据中心建置服务,尤其是从无到有者。HP则比较侧重在中小型的数据中心,以改善既有数据中心用电量为主。

    进一步来说,EYP强调的是“设计”。在规划数据中心时,将兼顾机电、空调以及安全性。HP企业系统服务事业群技术规划处副总经理李家瑞表示,过去大家对数据中心的想法是补丁:哪边的服务器过热,就加水冷设备或空调;EYP则从企业整体需求着想:不只是冷却机电设计,还包括了人员的出入管理,确保数据中心的运作更有效率。

    不过,目前HP尚未在这一块交出漂亮的成绩单。该公司表示,在2008年底前,即可望宣布实际为用户规划绿色数据中心的成果。
相较之下,HP的竞争对手IBM,则已经为多间本地用户改造机房,都是藉由IBM为其建立冷热通道、导入Rear Door Heat eXchange水冷式散热技术,解决机房空间有限却要应付服务器数量不断增长,以及高运算量的服务器所形成热点的问题。 不过由于上述技术和服务都索价不斐,加上对用户而言,改造机房需要下定决心,以致于目前绿色机房的成功案例仍屈指可数。


    这么多解决方案无非是要获取IT经理的青睐。不过企业的看法如何?到目前为止,CIO或IT经理们应该都能了解“绿色机房”的诉求。不过实际打开荷包,又是另一回事了。我们也想了解,在花钱购置软硬件时,企业要怎么解决机房耗电太凶、太热的问题。

    一位不愿透过公司及身份的IT经历表示,该公司最近采购一批服务器,因应潮流,的确考虑“绿色节能”刀锋服务器。但是和传统服务器比较,相同效能之刀锋服务器贵上许多,且集中于母柜风险高。该公司精算,刀锋服务器每年约节省电费约40%,约合1~2万元,考虑服务器寿命2~3年,顶多省下6万台币,改换成刀锋机种并不符合成本效益,因此最后仍选择一般服务器。
 

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