改善數據中心能效的十大準則

節能降耗。無疑是當前IT產業非常關注的焦點。Gartner預測，2008年，IT預算總額的48％將用于能源，這個比例實在高得驚人。特別是在數據中心領域，提高效率，降低功耗更是這幾年最熱門的話題。

NetApp專家為此也提出了十大提高數據中心能效的準則，并依此成功設計出了達到美國環保署(EPA)建議的2011年數據中心最高能源利用率標準的數據中心，讓我們對此信心倍增!其實，這十個準則并不像人們想象中那么難以觸及，相反它們很多都是簡單易學，且經濟可行的。

在2007年8月發布的報告中，美國環保署(EPA)表示形勢不容樂觀。美國環保署的估計數字顯示，要是能效方面保持目前這個趨勢，全美數據中心的能耗量到2011年幾乎要翻一番。而NetApp利用現有的十個準則，通過跨部門團隊與地方電力公司之間的合作大大提高了數據中心的能效，獲得了環保署的認可。

1 精確測量各方能耗

要是無法測量能耗情況，就無法控制，這是運營效率方面的經典格言。為了防止能效低下，先要從基準測量開始。如果不知道電力耗用情況，就不知道要關注哪些方面。為了幫助測量能耗，可以分成以下幾大系統：IT系統、UPS、冷卻裝置、照明系統等。通過分別對這些系統的準確監控，了解自己的數據中心能耗使用狀況。

2 IT系統虛擬化及整合

美國環保署估計，數據中心的總耗電量中50％來自服務器和存儲系統，它們自然就成了首要的節電對象。眼下的熱門趨勢就是服務器虛擬化，這種有效策略可以節省空間、電力和冷卻資源。

為了充分獲得服務器虛擬化帶來的好處，需要存儲基礎設施提供匯集的網絡存儲資源。與服務器虛擬化一樣，存儲虛擬化也可提高能效：數量較少、比較龐大的存儲系統提供了更多的容量和更高的利用率，因而減少了空間、電力和冷卻資源。

通過實施存儲和服務器虛擬化技術，改用更加節能的存儲模式。NetApp用10個最新的存儲系統換掉了50個老舊的存儲系統，因而獲得了以下好處：

◆存儲機架的占用空間從25個機架減少到了6個機架；

◆電力需求從329KW減少到了69KW；

◆空調制冷能力方面的需求減少了94冷噸；

◆系統供電所需的成本每年減少了6萬美元。

3 有效管理數據

在進行存儲虛擬化規劃時，我們對現有業務數據進行了審查。結果發現，存儲的數據有50％可以刪除。

遏制數據過度增長的首要方法就是事先阻止數據激增。企業的磁盤卷通常都含有數百萬個重復數據對象。這些對象被修改、分發、備份及歸檔時，重復數據對象也重復存儲。

在使用了幾種不同的方法之后，如重復數據刪除、克隆和自動精簡配置，它們都有助于實現同一目標：減少不必要的數據。

4 準確負荷預估，避免過度冷卻

冷卻系統是IT部門往往開支過多、估計錯誤的一個方面。廠商通常根據系統一直在峰值負荷下運行來估計功耗。其實，你應該問問自己，系統在峰值狀態下運行的時間有多長?答案可能是幾乎沒有。那么，為什么要對系統進行不必要的冷卻呢?

關鍵在于算出準確的電力負荷，這可能很棘手。為了幫助得出合理的電力負荷估計值，NetApp首先在實驗室環境測試了設備，之后把設備部署到數據中心。通過這樣的測試，NetApp確定了系統的合理電力負荷估計值，比廠商的估計值低30％～40％。知道這一點后，我們就能監控每個機架的電力使用情況，相應調整冷卻系統，從而減少了冷卻過度所浪費的能源。

NetApp還采取更進一步的行動：在空氣處理器上使用了變頻驅動裝置。不是讓風扇一直全速運行，變頻驅動裝置可根據每一排機架的實際設備冷卻要求來改變風扇轉速。由于風扇能不斷監控溫度，自動調整，以便需要時加快或者減慢風扇轉速，從而大大節省了能源。實際上，風扇轉速降低50％可以把功耗降低87％。

5 合理設計空間布局

先講講物理知識：熱空氣上升，冷空氣下降。這樣的規則也適用于數據中心。通過活動地板對數據中心里面鋪設的地板向上輸送冷卻空氣，這種老方法通常耗用更多能源。我們采用的是在機器正面向下輸送冷空氣。然后，冷空氣被吸到機器里面，再從后面作為熱空氣排出來。熱空氣升到天花板后，經通風口排到外面。

不過，機架的位置極其重要，因為用戶不希望把一臺機器排出來的熱空氣被另一臺機器吸進去。NetApp放置的機架是前端對前端、后端對后端。這種名為“熱通道／冷通道”的方案成了數據中心設計的最佳實踐，因為它確實有效。

由于冷卻系統放在機架上，也不需要活動地板(通常要鋪傳輸冷水的水管及其他冷卻線纜)，從而節省了另外的能源和空間。

6 不斷改進的熱隔設計

無論在什么地方使用熱通道／冷通道方案的高密度機架，都需要額外的氣流措施防止排出來的熱空氣進入到冷通道。這時，動一動腦筋就能收到成效，不需要什么高技術。

NetApp把上升熱空氣經通風口排出去，同時采用了一種低成本的方法，這方法很有效，也很重要。為了隔離熱量，NetApp在熱通道的兩頭以及機架上的冷卻排氣系統使用了透明塑料掛簾。這種透明塑料長條把空氣控制在熱通道，使用同樣的長條在管道和設備周圍形成一道物理屏障。按照NetApp估計，單單放在一個數據中心的塑料掛簾每年就可以節省100萬度電。

7 充分利用自然冷卻

生成的冷空氣不一定是惟一冷卻來源。干嘛不同時借助大自然呢?NetApp使用室外空氣作為自由冷卻，每年可節省150萬美元的能源成本。為此，NetApp在大樓一側安裝了調節風門，可自動調節從室外進入的空氣。如果室外氣溫低于設定的溫度點，調節風門會開啟，室外空氣經過濾后進入冷卻系統。反過來，如果室外空氣高于設定的溫度點，調節風門會關閉，冷卻裝置則開始工作。

不過，這種方法需要不斷微調及改進。在環境工程師的幫助下，NetApp正在努力提高設定的溫度點，以便更充分地利用室外空氣。最初設定的溫度點是11攝氏度，后來逐步提高到了18攝氏度。我們正在進一步提高到24攝氏度，這樣可以把自然冷卻的時間段增至全年的85％。

8 盡量減少電力變換損耗

數據中心如今已不再使用單純依賴電池的供電系統，而是采用運轉時可存儲能量的動態UPS。能量來自我們的切換基礎設施，可以讓每個UPS設備的電動馬達轉動起來。

UPS存儲的能量可供電15秒到20秒，這時間足以執行任何切換操作。較舊的電池UPS能效有85％，如今最出色的UPS其能效平均達到了約94％，而有些UPS的能效高達97.7％，這樣其損耗的能源還不到電池UPS的一半。

9 利用廢熱

電力要求和能源價格與夏季溫度攀升密切相關。在溫度和電力出現高峰的時期，NetApp以天然氣為動力的熱電聯供(cogeneration)系統就會投入使用，為100萬瓦的數據中心提供經濟的電力。這種方法將有兩個好處。

首先，通過在靠近用電區域的地方發電(分布式發電)，降低了電力成本，并且減少了輸電過程中損耗的電量。第二個優點直接來自熱電聯供。熱電聯供指通過熱力學原理高效利用燃料。它利用了發電過程中形成的大量廢熱。在其中一個數據中心，利用了天然氣作為動力的發電機生成的廢熱，作為對冷卻系統所用水進行冷卻的吸附式冷卻裝置的動力源。NetApp的熱電聯供系統總能效達到了75％至85％，每年可節省30萬美元。

10 定期監視和調整

可以采取另一個步驟來幫助提高數據中心的能效：準確、定期地監控環境。大多數數據中心只測量周邊的負荷，因而無法準確測量結果。為了能夠真正提高能效，有必要提高測量的準確性，即在機架層面進行測量(每個機架耗用的瓦特)，而不是數據中心的某個地方開始溫度升高時，單單加快風扇的轉速。我們不斷測試及調整環境，放在中間層的多個溫度傳感器測得溫度高低平均相差10～12度。

每個數據中心各不一樣。如何決定實施節能型數據中心策略，這取決于用戶本身的具體情況。不過，這里介紹的這10個準則至少可以提供幾條改進思路，幫你開始啟動提高數據中心能效的計劃。如果你仍不知道怎樣去實施你的改進方案，建議先確定數據中心的電力使用效率(PUE)值，然后再設計相應的方法和改進措施。總之，為了全人類的生存環境，也為了你的企業，不要再讓你的數據中心浪費過多的能耗了!