極端節(jié)能方法2 - 如何降低數(shù)據(jù)中心能耗?

　　他們往往認(rèn)為重新啟動會降低服務(wù)器的平均壽命，因?yàn)殡妷簳虞d在主板電容器等一些非熱拔插組件上。這種想法已經(jīng)被證明是錯誤的：實(shí)際情況是，服務(wù)器的組件與汽車和醫(yī)療設(shè)備等一些頻繁啟動的設(shè)備所用的組件是相同的。沒有證據(jù)能夠證明頻繁啟動將降低服務(wù)器的MTBF(平均故障間隔時間)。

　　第二個錯誤認(rèn)識是，服務(wù)器啟動需要很長時間。對于這種情況，你可以通過關(guān)閉啟動時的診斷檢查，從硬盤鏡像啟動，以及利用一些硬件具有的熱啟動功能縮短啟動時間。

　　第三種反對意見是：如果我們必須啟動一臺服務(wù)器以適應(yīng)增加的負(fù)載，這時用戶不希望等待——無論啟動速度有多快。然而，即使程序申請速度非常慢，大多數(shù)應(yīng)用架構(gòu)都不會拒絕新用戶，這樣一來，用戶根本意識不到他們是在等待服務(wù)器啟動。事實(shí)證明，當(dāng)應(yīng)用受到使用人數(shù)限制影響時，只要能夠向用戶發(fā)出“我們正在啟動更多的服務(wù)器以提高你的申請速度”這一信息，用戶是愿意進(jìn)行等待的。

　　極端的節(jié)能方法3：使用免費(fèi)的外部空氣進(jìn)行冷卻。較高的數(shù)據(jù)中心溫度設(shè)置將為你使用第二種節(jié)能方法做好準(zhǔn)備，即所謂的免費(fèi)空氣冷卻。這將方法將溫度較低的外部空氣作為冷卻空氣來源，不再需要昂貴的冷卻器，微軟設(shè)在愛爾蘭的數(shù)據(jù)中心使用的就是這種方法。如果你試圖將溫度維持在華氏80度，而外部空氣只有華氏70度，只需將外部空氣吹入數(shù)據(jù)中心即可進(jìn)行冷卻。

　　與方法1相比，這種方法需要花費(fèi)一些精力。你必須重新布置通風(fēng)管道，以讓外部空氣吹入數(shù)據(jù)中心內(nèi)。此外，還需要安裝一些基本的安全設(shè)備，如空氣過濾器、干燥器、防火風(fēng)閘和溫度傳感器，以確保外部空氣不會損壞精密的電子設(shè)備。

　　在試驗(yàn)中，英特爾通過使用外部空氣冷卻方法成功的降低了74%的能源消耗。在兩組服務(wù)器中，第一組使用傳統(tǒng)的冷卻器進(jìn)行降溫，第二組使用外部空氣冷卻系統(tǒng)與冷卻器聯(lián)合冷卻方式，兩組服務(wù)器運(yùn)行了十個月。其中，第二組服務(wù)器有91%的時間使用的是外部空氣冷卻。英特爾發(fā)現(xiàn)使用外部空氣冷卻的服務(wù)器上積有大量灰塵，這表明該系統(tǒng)除需要安裝大顆粒雜質(zhì)過濾器外，還需要安裝一個細(xì)顆粒雜質(zhì)過濾器。此外，由于需要頻繁更換過濾器，因此在實(shí)際使用中需要采用易清潔并可反復(fù)使用的過濾器。

　　盡管積灰嚴(yán)重，溫度變化范圍較大，但是英特爾發(fā)現(xiàn)使用外部空氣冷卻的服務(wù)器故障率并沒有增加。據(jù)此，以一個功率為10兆瓦數(shù)據(jù)中心為例，每年可節(jié)約冷卻成本300萬美元，以及7600萬加侖水，在某些地區(qū)水的價格非常高。

　　極端節(jié)能方法4：用數(shù)據(jù)中心冷卻后產(chǎn)生的熱空氣為辦公室供暖。你可以通過用數(shù)據(jù)中心冷卻后產(chǎn)生的熱空氣為辦公室供暖的辦法將節(jié)能效果提高一倍。同樣，你也可以使用辦公室里溫度相對低的空氣為數(shù)據(jù)中心降溫。在天冷的時候，你可以獲得充足的暖氣。與此同時，數(shù)據(jù)中心額外的冷卻空氣需求可以完全從外部中獲取。

　　與外部空氣冷卻不同，你可能不再需要目前的取暖系統(tǒng)。也就是說，你不再需要一個一人多高的取暖爐。你也不用擔(dān)心數(shù)據(jù)中心電子設(shè)備在產(chǎn)生的熱量時會施放出有害物質(zhì)。如今符合《關(guān)于限制在電子電器設(shè)備中使用某些有害成分的指令》(RoHS)的服務(wù)器在生產(chǎn)時已經(jīng)不再使用污染環(huán)境的鎘、鉛、水銀和多溴化合物等材料。

　　與外部空氣冷卻方法一樣，你需要的唯一技術(shù)是采暖通風(fēng)與空調(diào)系統(tǒng)(HVAC )方面的經(jīng)驗(yàn)：風(fēng)扇、通風(fēng)管道和恒溫器。你會發(fā)現(xiàn)你的數(shù)據(jù)中心可提供足夠的熱量，能夠替代傳統(tǒng)的取暖系統(tǒng)。IBM位于瑞士Uitikon的數(shù)據(jù)中心為當(dāng)?shù)胤骄用衩赓M(fèi)供暖，節(jié)約的能源成本相當(dāng)于80戶居民的取暖費(fèi)用。TelecityGroup Paris甚至將數(shù)據(jù)中心冷卻后產(chǎn)生的熱空氣常年供應(yīng)一些溫室以支持氣候變化研究。

　　重新布置你的取暖系統(tǒng)可能需要花費(fèi)一周的時間，但是由于成本很低，你在一年內(nèi)，甚至更短的時間內(nèi)即可獲得收益。

　　極端節(jié)能方法5：為頻繁讀取的數(shù)據(jù)集配置SSD(固態(tài)硬盤)。由于讀取速度快、功耗低、發(fā)熱量小，因此SSD在上網(wǎng)本、平板電腦和筆記本電腦上非常流行。SSD也可以使用在服務(wù)器上，但是其成本高、可靠性低等缺點(diǎn)阻礙了其在服務(wù)器上的部署。幸運(yùn)的是，SSD的價格在近兩年出現(xiàn)了大幅下降，數(shù)據(jù)中心可通過部署SSD實(shí)現(xiàn)快速節(jié)能，你只需將一些應(yīng)用存儲在SSD上即可。如果配置合理，SSD可大幅降低磁盤陣列的能源和冷卻成本。其大約可以減少50%的電力消耗，發(fā)熱量幾乎為零。

　　SSD無法克服的一個問題是寫入操作次數(shù)有限。目前適合服務(wù)器存儲的單層單元(SLC)固態(tài)硬盤的寫入次數(shù)約為500萬次。低成本的消費(fèi)級多層單元(MLC)固態(tài)硬盤雖然容量比SLC固態(tài)硬盤要大，但是壽命僅為后者的十分之一。

　　好消息是，你可以從市面上買到接口兼容的固態(tài)硬盤，以替代現(xiàn)有的高能耗、高發(fā)熱量的機(jī)械硬盤。為了迅速降低能耗，可將一些通常只需要讀取的數(shù)據(jù)集存儲在SSD上，如流視頻文件。這樣就不會遇到SSD的寫入次數(shù)限制問題。除了降低能源和冷卻成本外，啟動速度也將大幅提升。

　　此外，在選擇固態(tài)硬盤時，應(yīng)當(dāng)選擇服務(wù)器專用固態(tài)硬盤，而不要選擇臺式機(jī)專用固態(tài)硬盤。服務(wù)器專用固態(tài)硬盤為了提高吞吐量，多采用多通道架構(gòu)。常用的SATA 2.0接口的固態(tài)硬盤傳輸速率為3Gbps，而日立與英特爾聯(lián)合推出的Ultrastar高端SAS固態(tài)硬盤的傳輸速率可達(dá)到6Gbps，容量可達(dá)400GB。盡管SSD 還存在一些設(shè)計缺陷，但這主要涉及到臺式機(jī)和筆記本電腦固態(tài)硬盤的BIOS密碼和加密問題，而服務(wù)器專用固態(tài)硬盤根本不存在這方面的問題。