作為現(xiàn)代世界耗能大戶的數(shù)據(jù)中心，如何才能經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)保地運(yùn)行？也許你可以在IBM的羅利數(shù)據(jù)中心找到答案。
羅利、杜蘭和查佩爾山三個(gè)城市組成的北卡羅來納州的研究三角園區(qū)景色優(yōu)美，大片的森林，大大小小的湖泊點(diǎn)綴其中。杜克大學(xué)、北卡州立大學(xué)和北卡羅萊納大學(xué)為這個(gè)三角園區(qū)的企業(yè)提供了足夠的研發(fā)人才，成立于1959年的園區(qū)有170多家世界級(jí)的企業(yè)入駐，IBM就是其中的一家企業(yè)，在這里有3800名員工，占地765公頃。投資3.6億美元的“領(lǐng)導(dǎo)型”數(shù)據(jù)中心就位于羅利的園區(qū)內(nèi)。
1997年的時(shí)候，IBM在全球有235個(gè)數(shù)據(jù)中心，如今已經(jīng)縮減到只有12個(gè)，這其中各種費(fèi)用的壓縮總共算下來節(jié)省了41億美元。而羅利的這家在IBM全球的數(shù)據(jù)中心卻有著標(biāo)桿的意義。按照IBM的通用詞匯就是“智慧”，到底有多智慧呢？如何做到如此智慧呢？讓我們走進(jìn)位于羅利的這家數(shù)據(jù)中心，尋找其中的真諦。
模塊化設(shè)計(jì)
IBM的羅利數(shù)據(jù)中心始建于2008年，利用的是當(dāng)?shù)氐囊粋€(gè)廢棄的工廠廠房。這個(gè)占地1萬平方英尺的數(shù)據(jù)中心，有效利用了原建筑中95%的材料，15個(gè)月內(nèi)開始支持客戶運(yùn)營。按照IBM全球信息科技服務(wù)部數(shù)據(jù)中心及智能化集成服務(wù)副總裁Steve Sams的說法，在過去的3年中，IBM已經(jīng)設(shè)計(jì)了500個(gè)模塊化的數(shù)據(jù)中心，在這方面積累了很多的經(jīng)驗(yàn)。“一個(gè)數(shù)據(jù)中心要投資數(shù)百萬甚至數(shù)千萬美元，需要持續(xù)運(yùn)作30年左右，但是IT技術(shù)或者計(jì)算模型卻每兩到三年就發(fā)生大的變化，什么樣的方法既能保持?jǐn)?shù)據(jù)中心的生命力，又能應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)爆炸帶來的壓力呢？”Sams給出的答案是模塊化設(shè)計(jì)，這是保證數(shù)據(jù)中心能夠“隨需應(yīng)變”的關(guān)鍵所在。
按照IBM工程建設(shè)服務(wù)總監(jiān)Philip Calabrese的介紹，占地1萬平方英尺的羅利數(shù)據(jù)中心已建成6000平方英尺，剩下的4000平方英尺可以根據(jù)用戶的需求快速部署。他認(rèn)為模塊化設(shè)計(jì)的目標(biāo)就是讓數(shù)據(jù)中心的規(guī)模可以伸縮，這不僅僅是指服務(wù)器的數(shù)量，還有UPS容量、冷水機(jī)組甚至電氣開關(guān)裝置數(shù)量。一般來講，數(shù)據(jù)中心成本中的60%是機(jī)械與電氣系統(tǒng)，后期運(yùn)營成本卻是前期成本的3~5倍。模塊化設(shè)計(jì)可以有效降低數(shù)據(jù)中心投資的前期成本，延遲40%~50%的數(shù)據(jù)中心生命周期成本。根據(jù)IBM的研究發(fā)現(xiàn)，在數(shù)據(jù)中心建設(shè)初期，能夠增加5%～10%的投資用于應(yīng)對(duì)未來可能的挑戰(zhàn)，就可以支撐未來3～5倍的運(yùn)算需求增長。長期而言，這是一個(gè)相當(dāng)劃算的投資計(jì)劃，
表面來看，這樣的規(guī)劃設(shè)計(jì)思想并沒有什么出人意料的地方，但是如何在各種細(xì)節(jié)上考慮周全，為未來的發(fā)展奠定一個(gè)可以方便擴(kuò)展的基礎(chǔ)，這就需要長期的經(jīng)驗(yàn)積累了。很多人往往簡單地認(rèn)為，數(shù)據(jù)中心就是一個(gè)存放眾多服務(wù)器的大房子。其實(shí)不然，要保證計(jì)算資源能夠“隨需應(yīng)變”，要保證足夠節(jié)約能源，要保證業(yè)務(wù)運(yùn)行的持續(xù)穩(wěn)定等等，這需要數(shù)據(jù)中心承建方有足夠多的經(jīng)驗(yàn)。在人們的心目中，IBM是一家提供計(jì)算機(jī)服務(wù)的公司，其中的工程師肯定都是計(jì)算機(jī)方面的人才，不過這家公司里也有很多建筑工程方面的專家，尤其是在智能建筑方面，他們有長時(shí)間的研究和工程能力。
Jim Fletcher是IBM首席建筑師，在他看來，作為智能建筑的數(shù)據(jù)中心必須要滿足這些條件：持續(xù)不斷地監(jiān)視能源和散熱情況，優(yōu)化數(shù)據(jù)中心的資源利用效率，對(duì)數(shù)據(jù)中心的各種情況能夠?qū)崟r(shí)反應(yīng)和調(diào)整，提供歷史和實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)分析，提升各種資產(chǎn)的生命周期等等。
羅利的數(shù)據(jù)中心毫無疑問是這樣的一個(gè)智能建筑，有超過8000個(gè)分支電路監(jiān)測(cè)點(diǎn)來自動(dòng)監(jiān)測(cè)IT系統(tǒng)運(yùn)行，利用2000多個(gè)傳感器采集機(jī)房空調(diào)問題，同時(shí)還安裝了3萬多個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施和環(huán)境傳感器。有了這些監(jiān)測(cè)設(shè)備和傳感器所提供的數(shù)據(jù)，管理人員可以在數(shù)據(jù)中心的顯示器上看到整個(gè)區(qū)域的溫度、濕度甚至某些區(qū)域的機(jī)器運(yùn)行狀態(tài)。利用這些數(shù)據(jù)進(jìn)行的模擬分析，還可以確定最理想的服務(wù)器部署方式。
節(jié)能多么重要
數(shù)據(jù)中心是耗能大戶，有人統(tǒng)計(jì)到2020年全球能耗的12%將來自數(shù)據(jù)中心。
已經(jīng)有企業(yè)通過安置在數(shù)據(jù)中心屋頂?shù)奶柲茈姵匕寤蛘咄ㄟ^風(fēng)力發(fā)電為其提供部分電力。比如eBay在丹佛市的數(shù)據(jù)中心中安裝了100千瓦的太陽能電池板。電池板部署于數(shù)據(jù)中心的2.1萬平方英尺的屋頂，電池板占據(jù)了約1.8萬平方英尺。夏季用電高峰此系統(tǒng)每月最高可產(chǎn)生500千瓦時(shí)的電量。供應(yīng)數(shù)據(jù)中心辦公區(qū)域的電力只占其產(chǎn)量一半左右。
美國環(huán)境保護(hù)署有一個(gè)Power Usage Effectiveness(PUE)評(píng)比計(jì)劃，可以簡單理解為“年度能源之星”評(píng)比，評(píng)分從1分到100分，分值越高越好。要贏得能源之星的稱號(hào)，數(shù)據(jù)中心的得分要在75分以上，而羅利數(shù)據(jù)中心的得分在90分以上。為什么會(huì)有這么好的節(jié)能效果呢？這還要看看IBM對(duì)數(shù)據(jù)中心的管理。
數(shù)據(jù)中心耗電主要集中在三部分：IT設(shè)備、冷卻和其他。“要建設(shè)一個(gè)真正綠色的數(shù)據(jù)中心，必須有一整套完善的解決方案。”Philip介紹了IBM綠色數(shù)據(jù)中心建設(shè)5個(gè)步驟：首先是評(píng)估現(xiàn)有設(shè)施（能源評(píng)估、虛擬三維供電管理和熱分析），其次是規(guī)劃和建設(shè)高能效的數(shù)據(jù)中心，第三是對(duì) IT 基礎(chǔ)設(shè)施和專門用途的處理器進(jìn)行虛擬化，第四是通過電源管理軟件實(shí)現(xiàn)能耗控制，第五是采用比傳統(tǒng)的空調(diào)制冷更加有效的措施。
在Philip看來，很多數(shù)據(jù)中心存在顯著的熱點(diǎn)區(qū)域，主要是原因是服務(wù)器機(jī)架布局失誤、機(jī)房內(nèi)不合理的設(shè)計(jì)以及熱冷空氣不必要的混合。Tivoli 管理軟件的酷藍(lán)(Cool Blue)節(jié)能技術(shù)方案是羅利的最佳實(shí)踐之一。該軟件能夠監(jiān)測(cè)用電量，客戶可以制定用電政策，跟蹤用電情況。通過監(jiān)測(cè)當(dāng)前用電情況，可以讓用戶尋找節(jié)約用電的機(jī)會(huì)和方式。
很多情況下，服務(wù)器本身的設(shè)計(jì)也是節(jié)能一個(gè)重要方面。比如其水冷式的機(jī)柜后門設(shè)計(jì)，后門熱交換器可以吸收從機(jī)架后端排出的熱量。有時(shí)候，節(jié)能往往來自一些令人意想不到的改變。比如，IBM院士、首席工程師Roger Schmidt是“Heat Exchanger-Rear Door（背式熱交換）”專利的發(fā)明人。說起來，這種專利技術(shù)似乎根本就不那么“高科技”——通過改變機(jī)柜的擺放方式就能將整體溫度降至26.25攝氏度左右，而一般的機(jī)柜溫度是37.5攝氏度左右。
背部是機(jī)柜散熱溫度最高的部位，機(jī)柜背對(duì)背擺放，就可以將熱空氣集中在中間，通過通風(fēng)管道將熱空氣抽走；裝有水冷裝置的機(jī)柜正面則釋放冷氣，這樣就可以做到冷熱空氣隔離并循環(huán)交換，能迅速降低機(jī)柜背部所散發(fā)的熱氣。在羅利數(shù)據(jù)中心，機(jī)柜全部是背對(duì)背擺放，僅這一項(xiàng)技術(shù)就能將機(jī)柜溫度下降10攝氏度左右。也許這不怎么高科技，但是要做到這一點(diǎn)，還真需要有足夠豐富的數(shù)據(jù)中心運(yùn)營管理經(jīng)驗(yàn)。
此外，這里還使用室外較低溫度的空氣對(duì)數(shù)據(jù)中心進(jìn)行冷卻，這樣每年能節(jié)省44%的能源成本；計(jì)算機(jī)機(jī)房空調(diào)水泵和冷水機(jī)組，可以按需進(jìn)行制冷量的調(diào)節(jié)以便大幅降低功耗；而高效UPS系統(tǒng)和配電系統(tǒng)，則帶來了大量的能耗節(jié)省。
重新思考IT與商業(yè)
真正讓數(shù)據(jù)中心足夠智慧，很關(guān)鍵的問題是其本身的計(jì)算效率。這方面就要看云計(jì)算的能力如何了。IBM全球信息科技服務(wù)部市場(chǎng)總監(jiān)David Lapp表示，從2007年到2011年，數(shù)字信息增長了10倍，但是54%的企業(yè)在IT方面維持原來的投入水平。這毫無疑問給企業(yè)的CIO們帶來了挑戰(zhàn)，而云計(jì)算恰恰是應(yīng)對(duì)這種挑戰(zhàn)的有效解決方案。
如今，在IBM全球跨越6大洲的6000多名IBM市場(chǎng)人員日常采用IBM基于云計(jì)算的Marketing Operations解決方案進(jìn)行跨地區(qū)協(xié)作；超過1.9萬名員工采用Blue Insight，這是全球最大的業(yè)務(wù)分析私有云技術(shù)；利用一項(xiàng)研發(fā)測(cè)試云技術(shù)節(jié)省了2000多萬美元；IBM中國研發(fā)中心以及美國和印度呼叫中心團(tuán)隊(duì)的1200多位用戶已遷移到桌面云環(huán)境，使客戶端配置節(jié)省了20%～30%。
David Lapp向我們?cè)敿?xì)介紹了IBM的“Enterprise”和“Enterprise+”智能云計(jì)算服務(wù)模式。“Enterprise” 是一個(gè)敏捷的云基礎(chǔ)設(shè)施，為企業(yè)提供類似IaaS（基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)）的模式，旨在提供能夠快速部署、高安全性的企業(yè)級(jí)虛擬服務(wù)器環(huán)境，適合用于開發(fā)和測(cè)試活動(dòng)。因此，它的客戶主要以研發(fā)為主的企業(yè)，IBM為其提供云計(jì)算服務(wù)的系統(tǒng)和軟件。而“Enterprise+” 則是由IBM所有并運(yùn)營的一個(gè)可以實(shí)現(xiàn)自我配置的云基礎(chǔ)架構(gòu)，主要針對(duì)企業(yè)的核心業(yè)務(wù)流程。通過“Enterprise+”的交付服務(wù)，企業(yè)可以提升工作流的反應(yīng)速度并降低成本。多層次的隔離技術(shù)和99%的可利用性，對(duì)客戶而言意味著可以放心地把業(yè)務(wù)核心流程放到云上去。
在羅利數(shù)據(jù)中心，客戶可以選擇將公共云和私有云結(jié)合在一起。業(yè)務(wù)流程的重新設(shè)計(jì)、跨越異構(gòu)環(huán)境和用戶的無縫整合、完整性與安全性是成功實(shí)施云計(jì)算的三個(gè)關(guān)鍵挑戰(zhàn)，而這也是IBM通過數(shù)據(jù)中心和云計(jì)算技術(shù)要解決的根本問題。
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