摘要：隨著互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)IT設(shè)備的更新?lián)Q代，IT設(shè)備的功率密度越來越高，機(jī)房建設(shè)的面積越來越大，機(jī)房建設(shè)的數(shù)量也越來越多，所需要的能源也變得越來越緊張。在全球能源問題日趨突出的情況下，采用新的技術(shù)降低機(jī)房制冷所消耗的電能，建設(shè)綠色環(huán)保數(shù)據(jù)中心，已成為數(shù)據(jù)中心行業(yè)建設(shè)者們關(guān)注的核心問題。
1、 當(dāng)前數(shù)據(jù)中心現(xiàn)狀
我國現(xiàn)有的數(shù)據(jù)中心已超過40萬個(gè)，大部分?jǐn)?shù)據(jù)中心的耗電嚴(yán)重, PUE值普遍在2以上，降低PUE值勢在必行。
數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)多年來一直使用機(jī)房專用精密空調(diào)做為主要制冷設(shè)備。數(shù)據(jù)中心的電能除了供給機(jī)房的IT設(shè)備之外的大部分電能是消耗在機(jī)房的制冷系統(tǒng)上了。雖然機(jī)房精密空調(diào)制冷能效比有所提高，但所耗費(fèi)的電能仍然很高。
2、 數(shù)據(jù)中心的能耗
用數(shù)據(jù)中心的能源利用效率來衡量數(shù)據(jù)中心是不是節(jié)能。
數(shù)據(jù)中心的能耗主要包括，IT設(shè)備的能耗和為維持IT設(shè)備運(yùn)行所需要的基礎(chǔ)設(shè)施和環(huán)境的能耗。如果在PUE為2的情況下，1kw的IT設(shè)備同時(shí)需要1kw的基礎(chǔ)設(shè)施和環(huán)境的電力能耗才能滿足IT設(shè)備的正常運(yùn)行;IT設(shè)備降低1kw的能耗，相當(dāng)于機(jī)房降低了2kw的能耗。所以IT設(shè)備的節(jié)能是降低整個(gè)數(shù)據(jù)中心的有效辦法。推薦選用有能源之星認(rèn)證的IT產(chǎn)品。
數(shù)據(jù)中心的制冷系統(tǒng)也是能耗大的系統(tǒng)，降低制冷系統(tǒng)的能耗能明顯的降低數(shù)據(jù)中心的PUE數(shù)值，在數(shù)據(jù)中心的綠色節(jié)能設(shè)計(jì)上是業(yè)內(nèi)人士最關(guān)注的部分。
UPS系統(tǒng)的效率也對(duì)PUE產(chǎn)生一定的影響，選用效率高的產(chǎn)品也能改善機(jī)房的PUE。
IT設(shè)備直流供電系統(tǒng)減少了UPS系統(tǒng)交直流系統(tǒng)變換所降低的電源效率，現(xiàn)在也被一些大型的IT機(jī)房所采用。
3、 數(shù)據(jù)中心的節(jié)能措施
數(shù)據(jù)中心的節(jié)能越來越受人們的關(guān)注，各種綠色節(jié)能數(shù)據(jù)中心技術(shù)被應(yīng)用和推廣，下面的一些措施可以有效的節(jié)省數(shù)據(jù)中心的能源消耗。
1)調(diào)高數(shù)據(jù)中心的溫度
數(shù)據(jù)中心普遍過度冷卻浪費(fèi)能源，可以將機(jī)房溫度調(diào)的更高;
一般我們將機(jī)房通風(fēng)(computer-room air handling，CRAH)的進(jìn)氣溫度控制在攝氏22°。過度冷卻數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)，這會(huì)帶來電能和金錢的極大浪費(fèi)。過分冷卻數(shù)據(jù)中心，遠(yuǎn)遠(yuǎn)要超過實(shí)際冷卻的需求--27°C，低于美國采暖、制冷與空調(diào)工程師學(xué)會(huì)(以下簡稱ASHRAE)的推薦標(biāo)準(zhǔn)。高端設(shè)備推薦進(jìn)氣溫度從25°C至27°C。
2)關(guān)閉沒有使用的服務(wù)器
虛擬化技術(shù)顯示出整合未經(jīng)使用的處理器，硬盤和內(nèi)存后所獲得節(jié)能優(yōu)勢。
IBM公司也推出了一款稱為Active Energy Manager的產(chǎn)品，它是IBM Systems Director的升級(jí)版本，增加了能量控制選項(xiàng)，通過降低處理器時(shí)鐘頻率或者當(dāng)服務(wù)器處于閑置狀態(tài)時(shí)讓處理器休眠來提高每瓦的性能。
有些公司已經(jīng)可以使用軟件來關(guān)閉一臺(tái)服務(wù)器的組件。推出了一款新的產(chǎn)品，這種軟件能關(guān)閉服務(wù)器不同的部分：比如可以單獨(dú)關(guān)閉磁盤，中央處理器，而內(nèi)存模組和風(fēng)扇還保持工作。
VMware公司在VMware Infrastructure 3.5中也增加了被稱為分布式能量管理(Distributed Power Management)的特性來嘗試關(guān)閉和開啟服務(wù)器。這款軟件的設(shè)計(jì)為了滿足服務(wù)的需求，能自動(dòng)關(guān)閉目前不需要使用的服務(wù)器，當(dāng)計(jì)算資源的需求增多時(shí)會(huì)自動(dòng)開啟服務(wù)器。
3)使用免費(fèi)的外部空氣制冷
采用帶自然冷源的“冷凍水空調(diào)”機(jī)組的設(shè)計(jì)方案：此時(shí)，在空調(diào)系統(tǒng)的前端、配置具備“自然冷卻功能”的冷水主機(jī)，在空調(diào)系統(tǒng)的室內(nèi)制冷末端、選用“冷凍水”空調(diào)機(jī)組。
更高的數(shù)據(jù)中心溫度能幫助用戶更好的利用二級(jí)節(jié)能技術(shù)，利用較低的外部空氣溫度作為冷空氣源制冷的免費(fèi)空氣制冷方法，可以將外部空氣經(jīng)過空氣過濾器，濕氣清除裝置，防火檔板和溫度傳感器等引入數(shù)據(jù)中心來保證內(nèi)部空氣的冷卻。確保外部不是潔凈的空氣不會(huì)破壞敏感的電子元件。
這種方式可能必須經(jīng)常更換過濾器，因此清潔的，可重復(fù)使用的過濾器成本要考慮在內(nèi)。空氣的直接引入也帶來了空氣潔凈度方面的問題，解決的辦法可以采用下面的方式。
采用轉(zhuǎn)輪空調(diào)的數(shù)據(jù)中心，可以很好的解決這個(gè)問題。室外和室內(nèi)空氣是兩個(gè)不同的循環(huán)通道，室外的空氣不直接進(jìn)入到室內(nèi)，這樣就減輕了室外不潔凈空氣的危害。
4)利用數(shù)據(jù)中心熱量給辦公區(qū)域取暖
數(shù)據(jù)中心能夠免費(fèi)為辦公區(qū)域供暖，冬季收集數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的設(shè)備產(chǎn)生的熱量來為辦公空間供暖，可以節(jié)約一定的能源消耗費(fèi)用。
5)在大型數(shù)據(jù)中心里使用直流電
服務(wù)器內(nèi)部使用的是直流電，因此直接給服務(wù)器供電，可以消除服務(wù)器內(nèi)部電源完成的交流電到直流電的轉(zhuǎn)換所降低的電源效率。
6)機(jī)房氣流組織的優(yōu)化
在數(shù)據(jù)中心機(jī)房中，建設(shè)冷通道、熱通道，并配置下送風(fēng)機(jī)房專用精密空調(diào)。通過規(guī)范數(shù)據(jù)中心內(nèi)部氣流組織，提高冷量利用率。
4、 云計(jì)算改變了傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心
中國云產(chǎn)業(yè)發(fā)展國家規(guī)劃指出，三年后“云計(jì)算”年產(chǎn)值規(guī)模將達(dá)到2000億元，其中IaaS市場規(guī)模占150億元。云基礎(chǔ)設(shè)施大規(guī)模建設(shè)主要?jiǎng)澐譃椋捍笮蚐aaS系統(tǒng)支撐;民營公有云數(shù)據(jù)機(jī)房;高校計(jì)算與數(shù)據(jù)中心;政府機(jī)關(guān)政務(wù)云建設(shè);物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)(感知與監(jiān)控)。
云計(jì)算和IT消費(fèi)的激增帶動(dòng)了數(shù)據(jù)中心需求的增加，正因?yàn)槿绱耍瑪?shù)據(jù)中心管理員都在不斷努力尋找方法來提升性能，提高基礎(chǔ)設(shè)施的密度，并增加多租戶功能。隨著越來越多的集成應(yīng)用進(jìn)入數(shù)據(jù)中心，要保持服務(wù)的高水準(zhǔn)，數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)架構(gòu)優(yōu)化是至關(guān)重要的。混合云平臺(tái)越來越受客戶的青睞，通過整合一個(gè)云模型是提高數(shù)據(jù)中心效率的一個(gè)不錯(cuò)的方式，這也是很多用戶將數(shù)據(jù)中心擴(kuò)展到云的原因。數(shù)據(jù)中心空間的競爭為大家?guī)砹诵碌漠a(chǎn)品，更優(yōu)惠的價(jià)格和更多的可用資源，也意味著創(chuàng)建私有云和公共云環(huán)境之間的智能鏈路也變得更加容易。數(shù)據(jù)中心管理現(xiàn)在可以跨越許多不同的云模型，管理人員并沒有過多擔(dān)心物理基礎(chǔ)設(shè)施，他們更關(guān)心的是在上面直接運(yùn)行的工作量。這種數(shù)據(jù)中心優(yōu)化方法，只需要搭建基本的基礎(chǔ)設(shè)施環(huán)境，通過使用云計(jì)算技術(shù)、軟件定義技術(shù)以及分布式基礎(chǔ)架構(gòu)管理，可以更多的服務(wù)則延伸到云中。
數(shù)據(jù)中心優(yōu)化只是確保數(shù)據(jù)中心環(huán)境更好的被使用，并處在最佳的運(yùn)行狀態(tài)。優(yōu)化數(shù)據(jù)中心，如果開發(fā)出一個(gè)更具彈性的平臺(tái)，在提高整體業(yè)務(wù)時(shí)將更節(jié)省錢。
如城市政務(wù)中心的數(shù)據(jù)中心建設(shè)，可以整合多個(gè)部門的數(shù)據(jù)中心，使各個(gè)部門小的數(shù)據(jù)中心整合成大的數(shù)據(jù)中心，而一些部門小的機(jī)房往往在可靠性和節(jié)能方面做的不好。云計(jì)算和數(shù)據(jù)中心整合優(yōu)先進(jìn)行考慮政府部門或大的行業(yè)。在這些部門中數(shù)據(jù)中心占IT支出的很大一部分，所以整合是減少IT開支預(yù)算的重大舉措。由于云計(jì)算在節(jié)約成本以及靈活性方面的優(yōu)勢，會(huì)促進(jìn)云計(jì)算的快速發(fā)展。也使數(shù)據(jù)中心利用率提高的同時(shí)費(fèi)用得到降低。
云計(jì)算采用較少的運(yùn)營成本，消耗更少的能源，但比傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心有更高的利用率。因此，向云計(jì)算的過渡將繼續(xù)加快。云計(jì)算服務(wù)按月付費(fèi)、按需付費(fèi)，使企業(yè)的收入與成本呈正比，無運(yùn)營風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)企業(yè)規(guī)模較小的時(shí)候可以買較小的服務(wù)能力，當(dāng)成長擴(kuò)大的時(shí)候可以買更大的。而不且需企業(yè)自身去購置設(shè)備、同時(shí)降低維護(hù)人員成本，這種服務(wù)方式更有利于大的數(shù)據(jù)中心的運(yùn)營。云計(jì)算虛擬化的應(yīng)用，大量的降低了IT設(shè)備的功耗，同樣也會(huì)顯著地降低總體的數(shù)據(jù)中心能耗。
貢春巖：羅克佳華云計(jì)算專家、國內(nèi)知名云計(jì)算數(shù)據(jù)中心專家，從事數(shù)據(jù)中心建設(shè)工作15年，歷任梅蘭長城機(jī)房設(shè)備工程有限公司設(shè)計(jì)部總監(jiān)、總經(jīng)理，HP公司數(shù)據(jù)中心部(CFS)高級(jí)顧問及工程師。
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