低碳經(jīng)濟(jì)下數(shù)據(jù)中心機(jī)房節(jié)能的思考

程 升

（云南建投安裝股份有限公司，云南 保山 678000）

1 機(jī)房的合理規(guī)劃

根據(jù)企業(yè)的特點(diǎn)和發(fā)展前景進(jìn)行全面、合理的規(guī)劃，根據(jù)其業(yè)務(wù)發(fā)展的措施和需要的功效進(jìn)行一步步的調(diào)整。規(guī)劃包括以下幾個(gè)方面：一是合理規(guī)劃部署機(jī)房設(shè)備。機(jī)房的主要設(shè)備包括服務(wù)器、存儲(chǔ)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)安全等設(shè)備，配套設(shè)備包括UPS、監(jiān)控、空調(diào)、照明等設(shè)備。要根據(jù)業(yè)務(wù)和功能，對(duì)設(shè)備進(jìn)行劃分和部署；二是制訂合理機(jī)房制冷系統(tǒng)。根據(jù)設(shè)備部署情況，分析各區(qū)域的能耗指標(biāo)，根據(jù)耗能的分布情況，對(duì)機(jī)房制冷系統(tǒng)進(jìn)行合理配置和部署，物盡其用；三是采用綠色的UPS 設(shè)備。

1.1 機(jī)柜的選擇

網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜作為一種專門(mén)排列擺放服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備的專用機(jī)柜。選購(gòu)網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜的時(shí)候除了設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)上的因素，還要考慮網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜采用什么樣的門(mén)，這對(duì)于節(jié)能散熱尤為重要。老式的網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜為了屏蔽輻射，通常采用含鉛玻璃的門(mén)，但是服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的進(jìn)風(fēng)口都是前置的，因此采用這樣的門(mén)顯然達(dá)不到改善風(fēng)道的目的。基于上述原因，新品的機(jī)柜一般都是采用蜂窩狀網(wǎng)格前門(mén)。這種設(shè)計(jì)既保證了風(fēng)道的暢通，又能有效地屏蔽輻射(蜂窩狀網(wǎng)孔屏蔽輻射能力強(qiáng)于同厚度的鋼板)。

1.2 機(jī)柜的擺放

網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜的擺放應(yīng)和正門(mén)朝向同一個(gè)方向，機(jī)柜與同排相鄰的機(jī)柜間距必須大于60-80cm，機(jī)柜排與排之間的距離不得小于100-120cm 的距離，這樣可以保障機(jī)柜散發(fā)出去的熱空氣在堆積、疊加和堵塞之前能夠有足夠的空間排散出去，避免機(jī)柜過(guò)熱導(dǎo)致其內(nèi)部元件出現(xiàn)損壞的問(wèn)題出現(xiàn)。

1.3 主機(jī)房與操作間之間分離

在數(shù)據(jù)中心機(jī)房將主機(jī)房與操作間的分離，即將無(wú)人區(qū)和有人區(qū)之間進(jìn)行分離，避免熱量傳遞使主機(jī)房出現(xiàn)過(guò)熱的問(wèn)題。其中各個(gè)區(qū)域之間的設(shè)備應(yīng)當(dāng)進(jìn)行合理的擺放布局，這樣既能保證網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行、動(dòng)力輸送和空調(diào)配線之間的走線進(jìn)行合理的分配，也能在一定程度上分散和減少事故的發(fā)生。另外，通過(guò)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能盡量降低工作人員出入主機(jī)房的頻度，以減少冷量和水分損失。[1]

2 機(jī)房節(jié)能管理工作實(shí)踐

2.1 中心機(jī)房能耗組成與分析

地市央行中心機(jī)房能耗設(shè)備一般情況下由兩類設(shè)備組成：IT 設(shè)備和機(jī)房設(shè)備。IT 設(shè)備包括網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備、顯示設(shè)備等。機(jī)房設(shè)備包括配電設(shè)備、UPS、線纜、空調(diào)機(jī)、新風(fēng)機(jī)、照明、加濕機(jī)、機(jī)柜、監(jiān)控設(shè)備等。

2.2 關(guān)注IT 設(shè)備節(jié)能

衡量能耗指標(biāo)。做好設(shè)備購(gòu)置選型，目前地市央行中心機(jī)房所用的服務(wù)器多為機(jī)架式服務(wù)器，其雙電源額定功率多為1.5kW，能耗較大。因此在購(gòu)置服務(wù)器時(shí)不僅要注意處理器、硬盤(pán)的各項(xiàng)指標(biāo)是否符合要求，更應(yīng)注重電源供應(yīng)器的轉(zhuǎn)換率。因?yàn)樵趯?duì)服務(wù)器進(jìn)行供電時(shí)，首先通過(guò)服務(wù)器電源供應(yīng)器對(duì)輸入的交流電進(jìn)行直流轉(zhuǎn)化，在轉(zhuǎn)化過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)電能損耗并伴隨熱量的產(chǎn)生，此熱量進(jìn)一步消耗空調(diào)制冷量，形成惡性耗能循環(huán)。因此，電源供應(yīng)器的轉(zhuǎn)換效率越高越省電。為減少大量人力、能耗的支出，所選擇的設(shè)備盡可能的要溫度和濕度數(shù)據(jù)均較高標(biāo)準(zhǔn)范圍的IT 設(shè)備。實(shí)踐表明，如果空調(diào)運(yùn)行的溫度提高1℃，那么其運(yùn)行效率便會(huì)在原有的基礎(chǔ)上增加3%左右，所以，對(duì)IT 設(shè)備購(gòu)置進(jìn)行科學(xué)、合理的選型，是實(shí)現(xiàn)機(jī)房有效節(jié)能的基礎(chǔ)。

3 數(shù)據(jù)中心面臨問(wèn)題

根據(jù)IDC 最新數(shù)據(jù)顯示，目前我國(guó)有著大量正在投入使用的x86 和Non-x86 型服務(wù)器的用戶正在面臨種種問(wèn)題和困難。

3.1 能源消耗嚴(yán)重

大量正在使用的服務(wù)器正在每時(shí)每秒地消耗相當(dāng)驚人的電力資源。這一方面，企業(yè)不僅要承擔(dān)相當(dāng)可觀的電費(fèi)支出，還嚴(yán)重影響到了城市資源的浪費(fèi)和分配。IDC 的數(shù)據(jù)表明，服務(wù)器數(shù)量的增加是產(chǎn)生過(guò)多能耗的最直接原因，并造成了相當(dāng)大的資源浪費(fèi)。另外，隨著服務(wù)器的數(shù)量的增加，對(duì)服務(wù)器的保養(yǎng)、冷卻和管理維修的費(fèi)用也隨之增長(zhǎng)。

3.2 環(huán)境影響堪憂

許多城市都有大量企業(yè)正在使用型號(hào)不同耗能不同的服務(wù)器，這些服務(wù)器的能耗所帶來(lái)的環(huán)境污染也日漸堪憂。隨著服務(wù)器數(shù)量的增加服務(wù)器所產(chǎn)生的二氧化碳和二氧化硫等排放物也在每日劇增，并且由于大氣的籠罩所產(chǎn)生的內(nèi)部堆積，其增加的幅度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于服務(wù)器增加的速度。

3.3 建筑資源消耗

服務(wù)器對(duì)建筑資源的分配也有著一定程度上的影響，因服務(wù)器數(shù)量的增加其所需的配套空間和占地面積也越來(lái)越大，企業(yè)數(shù)據(jù)不斷地增加，其機(jī)房的面積也被迫不斷地加大，與此同時(shí)也在影響著城市建筑資源的使用效率，增加資源的浪費(fèi)，隨著現(xiàn)如今城市基地面積越來(lái)越昂貴，相應(yīng)地減少土地利用面積，將節(jié)省下來(lái)的面積和費(fèi)用利用在其他更利于企業(yè)公司發(fā)展的方向上，合理優(yōu)化資金的分配更加有利于企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

3.4 維護(hù)成本巨大

隨著企業(yè)數(shù)據(jù)中心服務(wù)器數(shù)量的增加，相對(duì)應(yīng)的人工維護(hù)成本資金也在驚人地加劇，要知道一套精密設(shè)備系統(tǒng)的維護(hù)保養(yǎng)工作是十分費(fèi)時(shí)且消耗資金的，一方面不僅增加了企業(yè)資金的投入，還因其維修難度和整理數(shù)據(jù)的繁瑣程度的加大而浪費(fèi)了更多的人力和資金。于是隨著服務(wù)器數(shù)量的增加，使得企業(yè)的系統(tǒng)軟件許可證費(fèi)用、應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)費(fèi)用也不斷增加。倘若為了減少服務(wù)器的增加而選擇使用更加先進(jìn)科學(xué)的虛擬化技術(shù)，可以使企業(yè)抽出維修管理服務(wù)器時(shí)所需的費(fèi)用，將之投入到企業(yè)創(chuàng)新力的發(fā)展中，給企業(yè)帶來(lái)更多的效益和發(fā)展前景。

3.5 采用虛擬化技術(shù)

服務(wù)器的整合加上虛擬化技術(shù)，可將一臺(tái)服務(wù)器分化成若干個(gè)服務(wù)器進(jìn)行同時(shí)使用。以下根據(jù)地市央行應(yīng)用系統(tǒng)部署情況，結(jié)合所用服務(wù)器性能進(jìn)行分析。一般情況下，服務(wù)器的使用率很底，造成了資源的大量浪費(fèi)。為有效降低能耗、整合資源，地市央行應(yīng)根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)使用情況，對(duì)其進(jìn)行分類，如分為重要業(yè)務(wù)類、辦公類、臺(tái)賬類等，然后再分步進(jìn)行虛擬整合。在應(yīng)用了虛擬資源后，服務(wù)器的使用效率可提高至65%左右。虛擬技術(shù)可大幅度增加服務(wù)器的工作效率，實(shí)現(xiàn)機(jī)房物理空間的縮小，從而降低資源的使用率，減少能源的過(guò)度消耗。[2]

4 綠色數(shù)據(jù)中心節(jié)能

綠色數(shù)據(jù)中心不是一套設(shè)備或者一個(gè)新型產(chǎn)品，他是一種理論數(shù)據(jù)模型，也是一種適用于當(dāng)代和未來(lái)的一種低碳環(huán)保的概念，而且現(xiàn)如今最高效的數(shù)據(jù)中心很難達(dá)到綠色節(jié)能的效果。

4.1 虛擬化技術(shù)

何為虛擬化數(shù)據(jù)，虛擬化數(shù)據(jù)是為系統(tǒng)的計(jì)算能力和數(shù)據(jù)資源儲(chǔ)存提供一套邏輯運(yùn)行圖。通過(guò)虛擬化，數(shù)據(jù)中心可以將現(xiàn)有資源整合，提高服務(wù)器與儲(chǔ)存庫(kù)的利用率，其成本（TCO）將得以有效降低。虛擬化數(shù)據(jù)的應(yīng)用，不僅降低了資源的損耗，而且還可以為企業(yè)公司提高各子系統(tǒng)數(shù)據(jù)的使用率并減少硬件設(shè)施的成本，還能通過(guò)虛擬分區(qū)在同一服務(wù)器上運(yùn)行不同的操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序。虛擬化服務(wù)器已經(jīng)被絕大多數(shù)的公司企業(yè)當(dāng)做減少服務(wù)器數(shù)量，并且提高效率降低成本的最有效途徑。

4.2 資源集中化

目前大型企業(yè)在國(guó)內(nèi)形成了多個(gè)數(shù)據(jù)中心，既方便數(shù)據(jù)、服務(wù)等資源的均衡訪問(wèn)，也可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的保存和異地備份，確保儲(chǔ)存數(shù)據(jù)的安全性。但缺點(diǎn)是會(huì)導(dǎo)致機(jī)房過(guò)于分散，很難做到實(shí)時(shí)性地管理，不利于整體策略的部署，同時(shí)數(shù)據(jù)內(nèi)容過(guò)于龐大再加上使用年限較長(zhǎng)，還極易導(dǎo)致大量數(shù)據(jù)的堆積和資源的浪費(fèi)。因此整合分布于各地的小型數(shù)據(jù)中心，形成區(qū)域大數(shù)據(jù)中心，更利于集中管理和策略的部署，更重要的是可以減少數(shù)據(jù)中心機(jī)房的空調(diào)、制冷、UPS 等配套設(shè)備的耗能，減少能耗成本和運(yùn)維成本。

4.3 模塊化技術(shù)

數(shù)據(jù)中心的傳統(tǒng)模式為整體模板化，其解決之道為建立進(jìn)行集裝箱式的布局中心。將IT 設(shè)備、電源及冷卻裝置和設(shè)備采用集成于標(biāo)準(zhǔn)化集裝箱體內(nèi)。這樣既可對(duì)單一模板進(jìn)行操控，也可以做作為數(shù)據(jù)中心來(lái)構(gòu)建。這種集裝箱式數(shù)據(jù)中心的主要特點(diǎn)是高密度、低PUE 和快速部署。

4.4 存儲(chǔ)系統(tǒng)的節(jié)能

其中服務(wù)器是數(shù)據(jù)中心的最大能源消耗部分，而其中儲(chǔ)存系統(tǒng)則是第二大耗能單位。實(shí)際上，只要減少所使用設(shè)備的數(shù)量，對(duì)服務(wù)器和儲(chǔ)存系統(tǒng)進(jìn)行整合統(tǒng)一管理，那么便會(huì)從根本上減少數(shù)據(jù)中的能耗資源浪費(fèi)，進(jìn)而提高能源的使用效益并且降低成本，達(dá)到低碳環(huán)保的綠色功效。其中存儲(chǔ)系統(tǒng)可以通過(guò)采用以下策略進(jìn)行節(jié)能：一是選用高容量磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器；二是通過(guò)共享存儲(chǔ)提高存儲(chǔ)系統(tǒng)利用率；三是利用基于重復(fù)數(shù)據(jù)刪除技術(shù)的多應(yīng)用加載方案。

5 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)如今新型更高效科學(xué)的機(jī)房使用布局方法將逐漸替代傳統(tǒng)的布局，以減少能耗的過(guò)渡浪費(fèi)來(lái)緩解環(huán)境的污染問(wèn)題。針對(duì)現(xiàn)如今已經(jīng)普遍建設(shè)的大數(shù)據(jù)中心來(lái)講，筆者認(rèn)為應(yīng)建設(shè)相關(guān)綜合管理和數(shù)據(jù)評(píng)測(cè)，引用更加先進(jìn)的環(huán)保科學(xué)理念，既能降低企業(yè)的成本，又能減少能耗對(duì)環(huán)境的污染，共同造福社會(huì)。