绿色“考问”数据中心

数据中心能耗惊人，这是不争的事实。在节能减排的宏观形势下，传统的数据中心正在接受着“绿色”的考问。　　数据中心需要的是能源利用效率更高、更有利于环保的IT产品，要将数据中心构建成一个绿色的“生态系统”。
　　周末闲逛北京南锣鼓巷，除了各具特色的一家家咖啡馆，另外一幅场景也吸引了记者。工人们正在紧张地为胡同大杂院里各户安装电表，据了解这是北京老城区“煤改电”工程的一部分。“煤改电”对于老百姓而言带来的是方便，对于整个城市而言则是减少了有害气体和温室气体的排放。
　　对于IT和信息产业来讲，技术发展的价值取向已经发生重大改变。蘼凼谴?硇酒?际酢⑼?缂际酢⒋娲⒓际酰?故侨砑?芄沟目?⒂胗τ茫??鲆到缫丫??及盐率移?迮欧拧⒛芎暮突肪澄侍夥旁诹酥匾?恢眉右钥悸恰?br /> 　　《计算机世界》报社于2007年7月发起了“中国绿色IT行动倡议书”，希望以此推动IT产品和整个信息产业接受绿色环保的概念，从而身体力行地推动绿色环保。
　　作为绿色IT倡议行动的重要组成部分，2007年10月18日，由《计算机世界》报社、《服务器世界》杂志和《网络存储》杂志共同举办的“2007绿色数据中心大会”在北京召开。致力于数据中心建设的众多IT领袖和技术精英参加了本次大会，围绕数据中心绿色节能趋势以及相关的技术与解决方案进行了热烈探讨。
　　数据中心能耗惊人
　　根据Power and Cooling Survey 2006调查显示，美国数据中心每年的电力成本约33亿美元，而到2010年，这些数据中心的服务器数量还会以每年增加50%的速度扩容。另据Gartner预计，50%现有数据中心的电力和冷却能力将难以满足高密度设备的需求。
　　目前，数据中心的能耗已经达到了惊人的程度。不但数据中心可用的冷却和电源容量已经接近极限，而且数据中心的物理空间也发展到了极限。同时，它所造成的巨大成本也让企业的经济与社会责任压力日益加剧。
　　IBM亚太数据中心及智能化集成服务总经理袁东坡表示，能耗的增加给数据中心带来了三大直接问题: 一是机房过热，二是电力供应不足，三是计算机中心的空间不够。
　　长期工作在数据中心的中国工商银行数据中心系统部副总经理黄文宇对此更是深有感触: “随着工商银行业务的不断扩展，数据中心的容量也在迅速增加。以前，北京的数据中心容量是10TB，现在是400TB。我们发现，以前宽敞的机房现在很拥挤; 以前比较充足的空调现在也不太够用了; 以前进入机房要穿外套，现在穿着短袖衣服进去都会感觉热。”
　　能耗造成的巨大成本压力，不但让各个数据中心的管理者们有些力不从心，而且IT设施的成本与IT设施的复杂性也令数据中心的业务主管感到焦头烂额。
　　戴尔(中国)有限公司服务器产品经理李毅表示，根据戴尔公司进行的一项调查显示，对于数据中心而言，IT基础设施维护越少，企业创新的机会就越多。但是，非常令人遗憾的是，目前大部分数据中心由于受到系统复杂性的制约，以及数据量的不断增加，必须将大约70%的IT预算用于维护现有设施，而只将30%的IT预算用于创新或推动企业新计划。

 

数据中心“绿”在何处　　既然数据中心对于“绿色”的需求如此迫切，那么数据中心到底该如何“变绿”呢?
　　有学者表示，数据中心要实现“绿色”，必须有多方面的考虑。数据中心的机械、照明、电气和计算机系统要有最大化能源效率和最小化环境影响。
　　李毅认为，为了迎接数据中心能源危机带来的巨大挑战，数据中心需要的是能源利用效率更高、更有利于环境的IT产品，要将数据中心构建成一个绿色的“生态系统”。
　　如何使数据中心成为一个绿色的“生态系统”?袁东坡认为，至少要经过五个步骤:“首先，用户本身应该对自己的数据中心进行‘健康’诊断，详细了解现有的设施情况，摸清数据中心耗能的实际水平; 第二阶段是建设，也就是规划、建设或更新一个更高能效的数据中心; 第三阶段我们称之为虚拟化，不是利用硬件，而是利用软件进行虚拟化，它可以节省大量能耗; 第四阶段是管理，目前有很多种管理办法或者管理软件，可以帮助用户对数据中心电能的消耗进行管理; 最后一个步骤就是数据中心制冷，采取比传统的空调制冷更加有效的措施。IBM就有一个在数据中心内外采用水冷制冷的解决方案，它能够在数据中心的制冷环节实现非常高效率的节能。”
　　袁东坡介绍，依照上述五个步骤，IBM目前正在美国科罗拉多州建设新一代的绿色数据中心，这个数据中心是在现有机房的基础上进行了加倍扩充，面积达到3万平方米，每平方米的耗电量达到1000瓦。但是，由于采用了虚拟化技术、风力发电以及先进的水冷制冷技术，使这个数据中心的能耗与以往相比节约了50%左右。
　　对于绿色数据中心的理解，希捷科技中国区总经理杨建初认为，关键在于“平衡”。“服务器和数据设备占据了整个数据中心的大部分耗电量，如果它们能够不断地降低能耗，那么对于构建绿色数据中心非常重要。但是，天下没有免费的午餐，必须很好地评估和平衡耗电与性能的双重要求，才可能实现真正意义上的绿色。”杨建初说。

虚拟化是关键　　在问及什么是绿色数据中心的核心问题时，多位数据中心的管理人员都表示，数据中心节能降耗相关的技术和方案其实是多元化的，其中非常重要的一点就是虚拟化。
　　IBM系统与科技事业部系统架构师梁建球表示，虚拟化可以为数据中心的节能降耗带来明显效果，因为虚拟化可以提高IT设备的使用率，尤其是服务器和存储设备。对于最终用户来讲，虚拟的资源跟原先真实的资源是一样的，同样的界面、同样的功能，只是属性变化了，变得更容易变化和扩展。
　　具体而言，虚拟化技术如何实现数据中心的节能降耗?梁建球认为，虚拟化技术的做法就是合并服务器，它可以把在大量的、低端的、使用率比较低的服务器上运行的应用程序，合并到少量的高端服务器上，从而提高服务器的使用率，能耗自然也就降低下来了。
　　梁建球打了一个生动的比喻，“如果将我们每个人看做是一个虚拟化的服务器，就相当于每个人上班开自己的私家车。这么多人上班，所要消耗的路面资源和能源都相当高，这是非常不环保的。那么，怎样节省对能源的占用呢?最有效的办法就是大家乘坐地铁、公交车等公共交通设施上班。这样就可通过搭载少量的、容量大的交通工具，实现每个人的上班目的。还有一些更加极端的情况，上下班高峰期间，乘客像罐头一样被塞进公共交通车辆内，尽一切可能提高每一个车厢的使用率，整体节能降耗的效果就会更加明显。最终也还是实现了让大多数人准时上班，这和数据中心对于应用需要的响应时间很类似。”
　　梁建球还表示，虚拟化技术使得数据中心智能用电控制管理成为可能。数据中心的虚拟机器可以从一个物理机器移到另外一个物理机器上面，用户只要通过硬件和软件的配合，硬件上支持虚拟化，包括支持不同的用电模式，再利用软件进行部署，实现工作量迁移自动化部署，最终达到对用电的智能化管理。只有对用电情况了如指掌，数据中心才可能找到节能降耗的突破点，否则将很难找到“省电”的机会。
　　梁建球介绍，美国匹斯堡大学的医疗中心通过虚拟技术将1000台低端服务器上的应用集中到20台IBM System x服务器上运行，不但提高了整个数据中心的容量，同时也大幅降低了用电量。
　　日立数据系统有限公司亚太区存储软件解决方案总监郭智仁表示，服务器的虚拟化、网络的虚拟化、存储的虚拟化都将在绿色数据中心工程中扮演重要的角色。未来，通过虚拟化可以把数据跟存储以及运算隔开。对用户而言，不必知道自己的数据存放在什么地方、存放在哪一个磁盘。用户可以越来越快地掌握内容的变化、保护和管理，并能实现对数据存储动态的配置，达到负载均衡。

存储也要绿色　　数据中心一方面要应付各种应用的计算，另一方面还担负着存储、管理和传播数据的重任。所以，从存储入手也是降低能耗的重要途径之一。
　　Copan Systems公司亚太区副总裁Martin Darling认为，“判断一个数据中心绿色与否的两个要素分别是: 能源效率，就是每度电到底能够形成多大的存储容量、能够支持多大的存储容量; 二是需要多大的空间，要实现这样一个存储容量，你的空间是否合理。”
　　杨建初则表示，虽然分析机构StorageIO Group的数据显示，存储设备目前占用整个数据中心硬件部分37%～40%的能源消耗，但是能耗和系统性能又是密不可分的。性能越高所消耗的能源也就越多，降低能耗不等于降低性能标准。对于存储而言，用户必须有所取舍，或者说，必须找到一个降低能耗的“平衡”方法。
　　杨健初认为，寻找这一平衡方法需要考虑四方面的内容: 首先，数据中心管理者要清楚整个系统因为能耗带来的具体发热量和所需要的冷却能力，这样才可能更好地构建数据中心; 第二，要考虑可用性，整个数据中心系统必须是可靠的，不能“三天打鱼、两天晒网”; 第三是成本，随着IT数据爆炸式的增长，大家点点鼠标就可以获得大量的信息和数据，其代价就是在后端的服务器系统、数据中心必须提供非常强大的、海量的数据内容; 第四是社会责任，电能的消耗会带来二氧化碳的排放，所以节省电源对于减少二氧化碳的排放有着重要意义，这也就对企业的社会责任和更低的总体拥有成本(TCO)提出了挑战。
　　基于以上四方面的考虑，杨健初表示，希捷在数据存储节能降耗方面也有相应的不同层面的考虑。“在硬盘驱动器的组件层面，通过对马达、电子零件和控制电路进行优化设计，降低硬盘所需的功耗; 在硬盘层面，我们会更多考虑如何实现更小的体积、如何有助于空气对流，以便在单位体积内达到最大的容量，而且不增加冷却的压力; 在系统层面，主要考虑如何提高电能使用的有效性和整个数据中心的效率。”
　　采访手记：“绿色”的标准缺位
　　来自业界的专家，带来了各种实现绿色数据中心的手段与方案，让人听得“热血沸腾”，感觉“绿色”已经浮现在眼前。但是回到现实，“绿色”距离我们似乎总是一步之遥。
　　“要实现绿色，既容易也不容易，‘花多少钱办多少事’，关键还是在投资。”一位数据中心的管理者如是说。
　　北京气象局为奥运会服务的数据中心曾经想采用水冷制冷系统，但是由于安装、维护的成本问题，不得不仍旧采用传统的空调制冷方式。在面对长期“绿色”还是短期经济效益的两难选择时，有很多数据中心的管理者们大都选择了后者。一位CIO曾经告诉记者，他们在搭建数据中心时，已经考虑到能耗的问题，但是由于业务与领导的要求，不得不暂时隐瞒了能耗问题，而是在事后想办法解决每年的高额电费。
　　造成上述这样尴尬局面的重要原因是，目前没有针对数据中心性能、功耗比的强制性标准，“绿色”完全是靠数据中心管理者们的“良心”，更多是对数据中心社会责任的考量。但是管理者们也是人，面对各种成本、政绩的压力，“良心”难免要有所偏离。这和许多地方的环境问题如出一辙，每个人都在强调为现在的行为负责，关系子孙后代的环保问题自然就不会优先考虑。
　　既然业界这么多有识之士已经认识到“绿色”数据中心的重要性，那就不要再像呼吁绿色GDP一样，多年以来一直是“雷声大、雨点小”，绿色数据中心需要一场电闪雷鸣的急风骤雨。