極端節(jié)能方法2 - 如何降低數(shù)據(jù)中心能耗?
他們往往認為重新啟動會降低服務器的平均壽命,因為電壓會加載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:實際情況是,服務器的組件與汽車和醫(yī)療設備等一些頻繁啟動的設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器的MTBF(平均故障間隔時間)。
第二個錯誤認識是,服務器啟動需要很長時間。對于這種情況,你可以通過關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器以適應增加的負載,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)應用架構都不會拒絕新用戶,這樣一來,用戶根本意識不到他們是在等待服務器啟動。事實證明,當應用受到使用人數(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器以提高你的申請速度”這一信息,用戶是愿意進行等待的。
極端的節(jié)能方法3:使用免費的外部空氣進行冷卻。較高的數(shù)據(jù)中心溫度設置將為你使用第二種節(jié)能方法做好準備,即所謂的免費空氣冷卻。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)中心即可進行冷卻。
與方法1相比,這種方法需要花費一些精力。你必須重新布置通風管道,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備,如空氣過濾器、干燥器、防火風閘和溫度傳感器,以確保外部空氣不會損壞精密的電子設備。
在試驗中,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。在兩組服務器中,第一組使用傳統(tǒng)的冷卻器進行降溫,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,兩組服務器運行了十個月。其中,第二組服務器有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,因此在實際使用中需要采用易清潔并可反復使用的過濾器。
盡管積灰嚴重,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。你也不用擔心數(shù)據(jù)中心電子設備在產(chǎn)生的熱量時會施放出有害物質(zhì)。如今符合《關于限制在電子電器設備中使用某些有害成分的指令》(RoHS)的服務器在生產(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,你需要的唯一技術是采暖通風與空調(diào)系統(tǒng)(HVAC )方面的經(jīng)驗:風扇、通風管道和恒溫器。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?shù)胤骄用衩赓M供暖,節(jié)約的能源成本相當于80戶居民的取暖費用。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也可以使用在服務器上,但是其成本高、可靠性低等缺點阻礙了其在服務器上的部署。幸運的是,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實現(xiàn)快速節(jié)能,你只需將一些應用存儲在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,應當選擇服務器專用固態(tài)硬盤,而不要選擇臺式機專用固態(tài)硬盤。服務器專用固態(tài)硬盤為了提高吞吐量,多采用多通道架構。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到6Gbps,容量可達400GB。盡管SSD 還存在一些設計缺陷,但這主要涉及到臺式機和筆記本電腦固態(tài)硬盤的BIOS密碼和加密問題,而服務器專用固態(tài)硬盤根本不存在這方面的問題。
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