在相当长的一段时间内,业界一直有着这么一个概念,那就是计算机相当昂贵,而电费非常便宜,这也是用户不看重其能耗而只关注性能的原因。但是现在计算机正变得越来越便宜,而电费则相对来说显得很贵。这也是所有人应该重新审视一下,从能耗角度重新看待IT基础设施的原因。
目前的形势迫使用户增加IT产品系统的每瓦特性能,以便使用更少的能耗来完成更多的工作。由于设备功耗的增加,也同时带来了更多的散热问题。而根据业内经验,散热每增加1%,相应的冷却系统耗能就要增加1%~2%。“提升设备的能效比,当然是首当其冲的第一步。”我们可以从IT设备使用最集中的数据中心来分析目前能耗带来的各种问题。
“工业用电每度1元,一个机架一个月的耗电成本就差不多是3000元,这是无法回避的成本。”北京网通数据中心的工作人员曾经表示。在网通北京的数据中心里面,一直按照电量而不是空间来收费。一个42U机架的设计电流是13A,也就是说每个机架最高只能使用13A的电流。现在的IT设备耗电量都比较大,例如一台刀片服务器的额定电流大致是0.8~1.0A,因此一个42U的机架其实只能够放10台左右的刀片服务器。就算机架还有很多空间,但是只要总电流达到13A,就只能申请新的机架。即便是有的客户使用的不是机架式的服务器,属于异型服务器,它们也要按照耗电量的多少来进行收费,也就是说达到 13A就折算成一个机架的费用。对于客户来说,这个意味着一些空间上的浪费,但是这是没有办法的事情。
“在网通机房的建设之初,还没有刀片服务器之类的设备,当时的服务器都比较厚重,耗电量也相对较少。根据当时服务器的参数估算,差不多将机架放满服务器之后的满载电流是13A。但是随着服务器越来越薄,耗电量越来越大,负荷只能达到13A的机架已经无法承担满载的服务器。当然,并不是说所有的数据中心机架都只能承载13A的电流。据了解,天津的一些数据中心的机架能够承载16A的电流,而诸如杭州等地的新建数据中心机架能够承载21A的电流负荷,因此这些数据中心的机架就能够放置更多的服务器。也有一些小型的数据中心是按照服务器来收费的。那些数据中心面对的都是小用户,只有一两台服务器托管,因此会给出一个打包的价格,比如说每年每台服务器多少钱。”但是他们在计算的时候,一定会把电费都算进去了。不计算电费成本的数据中心,是不可能存活的。
尽管扩大负载能够提升机架的密度,承载更多的服务器,数据中心的电力能力扩容并不是一件简单的事情。机房的供电并不是直接来自于市电,而是来自于 UPS。数据中心在设计的时候,已经规划好了UPS提供的电力总量以及每个机架所分配的电量,因此,如果某个机架要升级到20A,那么必然另外一个机架就要降低电量。而要通过增加UPS来提升供电能力,就需要一定的空间来升级UPS,倘若数据中心里面没有足够的预留空间,便难以进行UPS的升级。即便是 UPS能够升级,电力部门的电力供应也不一定能够跟上。在北京的绝大部分机房,电力部门的供电都不足。在北京某通讯公司的机房,就因为电力部门供电不足的问题,不仅无法扩容,而且现有的机架还始终用不满。此外,对于机房来说,需要两路供电,这对电力部门来说,也是一个严重的问题,它牵涉到电力线路的优化、电力设备的投资,都是很复杂的问题。
根据权威数据,从2006年到2010年的服务器销量年均复合增长率为32.2%,到2010年,新装服务器的数量将会是每年189.9万台,这个数量应该说是相当可观的。其中高密度设备,如刀片服务器要求极大的功耗来驱动设备本身,也需要配套的冷却功耗。机柜可以容纳 60U到70U,相当于每个机柜20千瓦至25千瓦。另外,对于设备必须的每千瓦能量,需要另外1千瓦到2千瓦能量来驱动空调设备。如果这一等级的机柜密集度扩展到高架地板,那么今天大部分的数据中心,以目前的能量和冷却能力,都无法满足需求。
性能先进的刀片儿服务器
当务之急,应该是降低设备对功耗需求的无节制增长。CPU只是消耗了差不多30%的服务器电力,有关能耗的问题解决办法不仅仅在于CPU,更在于从芯片、电源、软件、数据中心架构、管理系统等各个方面所做出的努力。有一个比例计算公式:41%的能耗是用于IT的设备,28%的能耗是用于能源配送, 31%的能耗是用于制冷设备。在IT设备中,服务器使用了差不多40%,存储设备使用了37%,通信和网络设备使用了其余的23%的电力。
进一步分析就可以发现CPU消耗了31%的电力。也就是说,对于整个数据中心而言,芯片只是使用了不到所有能源的5%。因此可以说,有关能耗的问题并不仅仅是有关处理器的问题(40%*40%*31%=4.96%),现在业界在寻找能源,而不是热量的效率,现在焦点在效率上。例如对于同样的功耗,压力在于如何通过多核芯片提升双倍甚至三倍的性能。
那么从对环境影响的角度,分析IT业的污染,会得出什么样的结论呢,目前高温、暴雨、冰灾等大型自然灾害频发, 2007年7月份,我国很多地区都发生了极端的天气气候事件,很多气象要素记录都被打破了:淮河地区暴雨成灾、上海市高温创历史新高、广东持续高温、江南华南地区干旱、辽宁遭遇雷灾……,不仅中国,英国也遭遇了60年一遇的洪灾、阿根廷则降下89年来的第一场鹅毛大雪、非洲乞力马扎罗山冰雪消融……而08 年春节期间的冰灾更是给全国人民留下了痛苦的回忆,这些极端天气事件,一方面跟气流活动有关,另一方面就是不能忽视的全球气候变暖问题。二氧化碳气体,具有与玻璃相似的作用——让阳光到达地球,阻碍热量从地球表面散发出去,维持了地球表面的气温。随着工业的发展,人类使用燃料越来越多,向大气中排出的二氧化碳与日俱增。加之,乱砍滥伐使森林面积减少,导致对二氧化碳的吸收能力降低,由此引起大气中CO2浓度的升高,气温也随之升高。全球气候变化,一方面对冰川、冻土等自然系统构成威胁,另一方面对水源、农业、林业等人类生存构成威胁。控制二氧化碳的排放量(简称“碳排量”),成为控制全球气候的关键。二氧化碳排放源自在生产热力和电力时燃烧碳氢燃料,源自火炬燃烧废气和生产装置尾气,及其分离或转化过程。