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绿色数据中心从高端走向大众


哥本哈根气候大会在全球掀起节能风暴,背后却是一场绿色伏击战。在国内,有一批企业早已意识到绿色环保中所蕴藏的商机,并投资研发试图抓住这种商机。万科等房地产企业提前布局 ,抓住绿色环保商机,认识到中国未来绿色建筑领域的发展潜力巨大,绿色环保将是未来地产行业的核心竞争力。在住宅产业化基础上开发绿色建筑,使用太阳能光伏发电、风力发电、潮汐发电甚至垃圾发电,以最大程度地开发替代能源。在绿色环保方面,万科提前准备了近10年,这是一次商业机会的伏击。


GE在绿色环保方面早做好了伏击这次商业机会的准备。2005年,GE提出绿色创想战略,通过GE先进的清洁技术和解决方案,帮助政府、企业和社区应对环境和经济的双重挑战,开拓可持续发展之路。


与南车戚墅堰机车有限公司正式建立战略合作伙伴关系,提供Evolution机车可减少尾气排放并具备更高的能效。GE在绿色环保方面先行一步的战略给它带来了丰厚的利润。意识到绿色环保潜在商业价值并大力投入的企业家还有不少,他们往往都是行业中的翘楚,迅速抓住了这个新的商业机会。哥本哈根会议这只在欧洲煽动翅膀的“蝴蝶”,正在引发国内企业的绿色升级。


哥本哈根气候大会的激烈程度也引起全世界人民的关注,大会期间,股神巴菲特孤注一掷砸向铁路股,正在宣告着未来世界经济向低碳经济迈进的走势。随着人们对节能和效率的不断重视,IT行业也兴起了"绿色"潮流:绿色计算、绿色存储、绿色数据中心等等,不一而足。


绿色数据中心几年前就进入了我们浩德科技的视野,这个已经倡导数年的效能解决方案,在我们的不懈努力下,已从高端走向大众。


企业打造绿色的数据中心也为绿色经济时代开启了大门。这不仅意味着一种企业所应该负担的社会责任,也意味着一种实实在在的利益:可以据此降低企业的能耗,降低企业成本。


每年服务器以及数据中心相关设备的耗电成本(服务器自身、制冷、UPS等)支出是一笔沉重的负担,很多企业也已经认识到了能耗支出在数据中心中的比重,绿色数据中心的概念已经得到了普遍的认同,IT企业也都拿出了相应的解决方案和产品。企业也应该努力找寻符合自身条件的绿色数据中心建设方式。只是,可以预见,建设绿色数据中心是一个长期而艰巨的工作进程,如何才能因地制宜,根据自身的情况迈向“绿色”数据中心,是值得企业思考的问题。


本质上说,绿色数据中心是IT技术发展的产物,也是IT应用发展的必然。绿色数据中心是基于社会发展和环保节能的角度而提出的一种新观点,它代表的是一整套的系统框架和设计理念,其中,包括有地理位置、环境、物理建筑、基础设施、员工、系统搭建和维护等众多元素。简单地说,绿色数据中心就是指设备、照明、电力与电脑系统均遵循最大能源节约及最低环境影响的设计重点。绿色数据中心的构建与执行,必须符合先进的技术与策略。


绿色数据中心并不是人们凭空臆想出来的概念,它是当今数据存储发展的必然结果。根据资料显示,目前服务器能耗占全球总能耗的1%,并估计在接下来的5年内,服务器能耗将增加一倍。IT设备能耗支出的增长比IT设备采购支出的增长快4倍。如今,若将服务器的能耗成本与相关基础设施成本(包括数据中心发电机、电源和空调系统)加在一起,则一台服务器的电源与散热总成本将是服务器购买成本的2 倍。如果不提高数据中心的效率,以现有的数据中心的发展趋势发展下去,那么数据中心的电费和用电需求将在未来10年时间内翻倍,能源问题也将逐渐成为数据中心发展的绊脚石。


显然,随着能耗的不断增长,数据中心的运营成本随之攀高。而在我国的能源结构中,火力发电占80%,日益增加的电能消耗,意味着更多的碳排量和更大的环境污染。


由于能源价格的上涨,未来数据中心的电费将大于数据中心的硬件投资,这样一来,数据中心需要越来越多的电力消耗,能源问题也将逐渐成为数据中心发展的绊脚石。


从数据中心角度来看,绿色数据中心还意味着数据中心设备更能节约空间提高空间利用率,还能让数据中心内的支撑系统接地更安全,电气连接和布线更可靠,以及降低内部环境空气污染、噪音污染、电磁干扰和辐射污染。现在,数据中心的能耗成本已不能像以往那样被忽略,这样一来,绿色数据中心在降低企业能耗成本、提高资源利用率和工作效率并保护环境方面,可以起到十分重要的作用。随着全球对绿色环保要求的提高,数据中心绿色化已势在必行,在未来的10年里,全球一半左右的数据中心将受电力和空间的约束。低能耗、高效率的绿色数据中心将有很大的发展前景。


绿色数据中心能够给企业用户带来巨大的潜在利益,也能满足节能减排保护环境的愿景,可以说无论是政策层面、市场需求层面还是技术层面,绿色数据中心的实现似乎毫无阻力。但是绿色数据中心的普及和应用却存在它固有的瓶颈,绿色数据中心的实现并不存在绿色通道。


由于绿色数据中心是一个系统工程,单靠购买某个或者成套的数据中心设备并不能实现完整意义上的绿色数据中心。实现数据中心的关键,就是从长远科学的角度对数据中心进行优化设计和改造,深入了解数据中心的支撑系统和内外部运行环境,并对它们进行全面的测试和评估。


绿色数据中心实现的关键本身就具有不少难题。由于数据中心的支撑系统和运行环境涉及的专业领域非常广泛,涵盖了电力、电子、计算机、机械、化工、热能等方面,而一般企业客户的技术人员的知识结构往往比较单一,加上工具和手段等方面的限制,因此很多企业用户往往无法独立实施。而且,测评过程中免不了要对系统和设备进行操作,一旦操作不当,必然会对数据中心机房带来风险。如果数据中心机房在测试评估过程中出现了任何系统故障,都将给企业带来巨大的损失,从而严重扰乱企业实施绿色数据中心的信心和规划步骤。



绿色数据中心实现的过程中,很多企业从传统数据中心向新一代数据中心转变或者迁移,会面临来自各方面的压力和问题:首先是成本造成的压力。绿色数据中心的实现能够给企业成本的降低带来立竿见影的效果,但是全面实现绿色数据中心却还需要结合与绿色IT密切相关的低功耗芯片技术、虚拟化技术、刀片技术、电源与散热节能技术来进行;同时,也需要利用虚拟化技术实现服务器和存储性能的最大发挥,在能源管理方面也需要进行大胆创新。


其次,面临风险和安全控制问题。随着数据中心IT设备的不断增加,以及企业业务量的迅速递增,IT系统复杂性不断提升,业务运营所承担的风险在不断增加,安全隐患的威胁也越来越多,这就使得如何防范风险成为了各行业数据中心急需面对的课题。


目前,我国大部分数据中心灾备建设仍很薄弱,特别是一些传统陈旧的数据中心基础设施更是缺乏灾难恢复机制,一旦遭遇灾难所造成经济损失也是不可估量的,因此在新一代数据中心建设中,如何实施安全策略及容灾计划,防范与控制风险也是刻不容缓的,同时也是最为重要的一个环节,虽然绿色、节能是构建新一代数据中心不可或缺的因素,但它并不是新一代数据中心全部内容,如何规避风险、保证数据中心稳定持续发展、并不断推动业务成长才是新一代数据中心发展目标及实现的价值。


没有任何一种单一的行之有效的良方可以实现绿色数据中心,这也说明了仅仅依靠搭建某个"绿色通道"来实现绿色数据中心是不现实的,也是不能实现的。浩德科技为企业数据中心提出的整体节能优化可以在一定程度上帮助企业从芯片级、服务器级、存储设备级、机柜级到数据中心各个层次全面部署节能优化,建立绿色数据中心。


实施绿色数据中心的首要步骤,就是对企业自身的实际需求和应用范围进行综合评估。绿色的数据中心是一个节能的数据中心,但是建设绿色数据中心不只是因为要节能那么简单。设想这样的一个数据中心,因为业务的需要不断增加设备,因为数据管理的需求不断增加容量,设备的不断增加将会导致耗电增加,很快机房设计的电流、空间、承重等问题就会凸现,于是我们又要开始考虑新机房的建设,还有数据中心搬迁的问题。如何从根本上解决这一问题,或者减少这一问题出现的可能性呢?这就是绿色数据中心的建设目的。简单地说,绿色数据中心的建设就要减少设备的需求数量。怎么达到这一目的呢?对于计算节点而言,一方面要提高单位空间的计算能力,另一方面要整合计算节点,做到一机多用,充分利用空闲的计算资源,从而节省计算节点的数量; 对于存储节点而言,就要从根本上减少存储空间的需求。只有减少了存储空间的需求,才能减少存储设备的数量,从而达到节能、少占用空间的目的。在此基础上,为绿色数据中心的实施制定科学、合理的长远规划。制定规划时,需要考虑以下一些议题:节能环保、虚拟化与集中管理、最佳楼面执行方法、引进和采用先进技术和管理理念。 随着社会的发展,节能环保会越来越受到人们的关注,与此相关的产品和技术也必然会不断涌现。绿色数据中心本身就符合节能环保的应有之义。从规划一开始就考虑该议题,显然会为将来获得更有利的群众基础和政策支持提供便利条件。一个现代化的数据中心将是 “自动化的绿色数据中心”。当数据中心的主动建设越来越清晰地成为我们IT建设任务时,我们需要静下心来好好分析一下数据中心建设的各种需求,并描绘出数据中心的发展蓝图,从而为我们未来的工作制定方向。


对不同的数据类型在不同的存储架构下实现不同的数据管理功能进行详尽的分析比较,并充分考虑业务流程的要求,以达到“管理简便、安全可靠、灵活扩展、经济实惠”的建设目的。数据的类型通常有三类:结构化数据、半结构化数据、非结构化数据。这些数据的类型其实体现了IT架构的需要。所以,我们需要搭建一个既支持结构化、半结构化数据的存储,也能够支持非结构化数据的存储平台,因为我们对未来上什么业务、业务需要什么类型的数据、不同数据类型的数据比例是多少并不清楚。一个任务可能是结构化数据,也可能是非结构化数据;更多的是两者都有,只是根据业务的不同,导致不同类型的数据比重不同。考虑到业务生命周期(研发、测试、割接、生产、维护、升级)的流程阶段,我们可能希望生产系统采用NAS+SAN,而研发系统采用NAS+iSAN,以达到成本控制的要求。因此为了未来良好的业务可扩展性,一款能够同时支持NAS+SAN+iSAN的存储成为了我们数据中心IT存储架构建设的关键。这样的统一存储平台不仅仅由于产品的一致而降低管理难度、减少管理成本,同时由于在同一产品上能够灵活地支持不同的架构,同时满足不同的应用,使未来的扩展变得异常灵便。而且,单一存储能够同时支持SAN+iSAN+NAS的模型,也有利于实现“绿色数据中心”。需要采用NAS网关和iSCSI网关的支持才能实现多种存储模式共存,但完成不同数据类型的数据存储访问要求更多的设备,从而消耗更多的电能。全新的、高生产力的、具备前瞻性的、高度灵活扩展的新数据中心,将为在日益激烈的市场竞争环境下企业的发展保驾护航。


虚拟化技术是推动数据中心绿色应用的重要标志,使用较少的硬件和较少的电源实现更大的处理能力的虚拟化技术将是未来广泛应用的技术。通过适当的分析与集中管理,许多低使用率设备能整合为单一服务器,不仅缩减原始设备的电力耗损,更节省成本支出。 虚拟化可以作为整合数据中心、降低整体能耗的一剂良方。通过虚拟化方式实现服务器的整合。通过部署虚拟化,成功地提升了服务器的利用率,也减轻了数据中心的空间压力和能耗压力。虚拟化整合服务器带来的服务器总量增长速度的下降,也减缓了改造数据中心制冷设备的压力。除了利用服务器虚拟化技术进行服务器的整合,还可以通过大型主机虚拟化的方式进行数据中心的整合,也可以利用存储虚拟化技术进行存储资源的整合和统一管理。



一般室内仅有40%的冷空气能循环进入服务器而发挥冷却效果,因而造成数据中心更多的能源耗费。故当您规划新数据中心或升级已有架构时,务必利用现有数据中心楼面空间,安排最佳的设计执行计划,以最少的空间实现最大的利用。随着企业数据的不断暴涨,我们需要越来越多的空间; 而伴随着企业信息化和智能化的完善,业务系统的增加也会产生更多的空间需求。同一份数据既需要用于本来的业务,也需要用于分析统计、数据挖掘,还需要进行数据管理,比如备份、容灾、法规遵从等。如何做到用最少的空间达到最大的效用,不仅可以实现绿色节能,有利于设备投资上的成本控制,还会通过加快流程,提高生产率而实现管理成本的控制。要想实现“最少空间最大效用”的目的,惟一方法是空间共享、动态占用、数据多用途。此方法包含数据管理的复杂内容.当然,采用先进技术和管理经验,对于部署绿色数据中心的规划亦十分重要。首先要去寻找把能源消耗和冷却方案纳入研发策略的合作伙伴。其次,选择基于生命周期成本,把服务器的能源使用也考虑在内的IT设备。


应该采用动态功率调整技术实时监测机箱内的电源消耗,并根据需求自动调节电源的供应。IBM的Provisioning Software可以在服务器不被使用时将其置于待机状态而使服务器的能量消耗减少80%。运用先进技术之余,相应的管理方法也需要跟进。在对人员培训和设备维护方面,需要有专门的技术人员进行指导。


其次,实施绿色数据中心必须严格控制成本,注重数据中心的整体成本和环保措施。建造绿色数据中心和建造普通数据中心的成本基本相差不多,很多所谓的"绿色实施",比如更高效的服务器,更高的整合程度,虚拟化技术的应用以及高效的冷却设备,很快都成为了当前数据中心建设的标准,因此"绿色" 和"传统"数据中心建设成本的区别有时并不明显。 对于环保问题,数据中心的建设不仅仅是服务器、存储等设备的节能环保,数据中心本身的建设也要遵循环保规范。软件同样也是实现数据中心绿色节能环保的主要手段。软件为绿色数据中心做的最大贡献体现在,软件可以改变数据中心中数据系统的架构,从而带来服务器使用数量以及服务器中各种硬件设备的减少,由此实现绿色数据中心的目标。


数据中心建设蓝图中还有必不可少的一环是考虑现在或未来容灾的要求,尤其是提高非对称容灾的能力。为了能够满足容灾的可扩展性,要求建设时考察存储产品的非对称容灾能力,而不是建设完成后再寻求弥补方案。非对称容灾实现的是在不同档次的存储产品间(高中低)、不同类型的磁盘介质间(FC和SATA)实现动态选择,全部或部分数据进行一对多、多对一、多对多及串联复制的能力。非对称容灾能力的存在提供了对未来业务数据进行容灾支持的灵活性,从而方便了对目前数据中心建设的选型决定。许多时候,企业之所以采用同样(或相似)设备实现对称容灾,其实是受限于产品的制约。非对称容灾可谓是许多企业的真实需求,采用非对称容灾也可以达到绿色节能的目的:生产中心采用低密度、小容量、高转速的FC磁盘,以保证性能;容灾中心采用高密度、大容量、低转速的FC或SATA盘,来完成容灾要求。这样容灾中心将使用更少的设备,消耗的电能也更低。


接下来的具体实施步骤为:


第一,数据中心应配置保证电源,至少配置N+1的UPS电源,确保市电中断以后能确保设备正常运行。如果条件可以,应该再配置一台发电机,确保市电中断时间过长造成的影响。


第二,数据中心要配置机房专用的精密空调,并做好整体监控,能够根据机房环境和湿度的变化随时对空调的运行进行调节。


第三,数据中心要建设专用的送风通道。数据中心的设备由于能耗大,发热量也大,下送风方式效果最好,因此必须在机房设置地板,建立专用的下送风通道。


第四,要进行专门的规划。要根据公司的发展做好规划,最好能对机房进行全面的规划,然后根据业务发展的需要分步实施。只有这样,机房的建设才会正规,才不会出现电源线缆发热的情况。


第五,安装并使用能耗监测工具。帮助用户实时监测数据中心IT设备的能耗和能源使用情况,通过智能技术来有效管理数据中心电力消耗,从而可以确定实际能耗和系统温度。


除此以外,还需要加强IT部门同设施部门的沟通,并及时追踪和管理能源消耗,做好评估和反馈报告,从而不断完善和提高"绿色"水准。

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