從節能角度看資料中心軟硬體設計（一）

標籤：資料中心   能效   節能   架構設計   ocp   

從節能角度看資料中心軟硬體設計（一）

-PMC公司資深顧問、前Facebook儲存架構設計師、

OCP創始人之一Per Brasher於CCCC演講實錄-

 　　此次演講流程如下。首先討論關注資料中心效率的原因及其提升效率的原始動力所在。第二步討論影響效率的主要構成組件，這些組件對效率的貢獻大概有多少，以及怎樣對每個組件的效率進行最佳化和提高。第三個方面是展望如何進一步降低TCO成本，其中將涉及更先進的資料保護機制。接著會對儲存的各種新模式進行一定展望，最後做一個總結。

    　下表總結了OCP的設計理念，其中把資料中心的每一個構成組件及其在總成本當中的權重做了一個羅列，並就針對每個組件的設計理念進行最佳化採取的措施及對裝置投資和營運成本帶來的比例影響，也做了一定的羅列。得出的結論是通過OCP的設計理念，經過加權平均在裝置投資節省了23%的成本，營運方面節省了33%。

    　看上去比較複雜，展現了資料中心運作中的環境因素，主要指溫度和濕度。傳統的資料中心通常環境狹小、要求嚴格、溫度、濕度均非常低。這樣的環境意味著在空調散熱方面需要比較大的投入，從不管是裝置、還是空調製冷所消耗的能源等多方面綜合考慮。現階段，大家意識到，通過把工作條件放寬鬆，寬鬆到A2範圍，就可以大大提高資料中心的能量使用效率。圖中藍線體現了OCP目前支撐的範圍。通過散熱和空調設計的改變，實現PUE1.07的能效。如果不熟悉PUE，簡單來說，所指的是整體資料能耗除以IT裝置能耗的比例，該比值越接近1越好。

    　這意味著什麼呢？能量效率的提升直接體現在電費節省上面。每一瓦的功耗，每年大概耗費1.9美金，一兆瓦級的資料中心如果每一兆瓦把PUE從1.9下降到1.07，就意味著節省了100多萬美金。對於某些能耗超過一兆瓦量級的資料中心而言，這個數字非常可觀。

   　 接下來從三方面展開來談——從大到小。首先是資料中心機房設施（包括空調）的設計，這一方面能夠帶來的能源節約。第二方面是電力分布的系統，如何配電，這一方面的一些設計改進。第三方面則詳細闡述機架和伺服器。

    　空調怎麼設計呢？外部空氣進入機房，如果空氣溫度太低，會通過迴圈將現有資料中心的熱氣與之混合，再經過一些過濾器。如果氣溫太高，則經過固化的裝置，通過水的氣化帶走一些熱量，再把經過冷卻的氣體送到資料中心IT裝置。經過IT裝置之後，氣體的溫度會升高，或者將其回收再迴圈，或者直接輸送到機房外面。

    　左邊展現了傳統的配電方式，通常是480伏的交流電進來，經過AC／DC轉換和UPS，再轉換回交流電，然後通過PEU送到機架上面，每一步轉換其實都存在能量損耗。到達伺服器時總損耗大概是27%左右。右圖則展示出，在OCP設計中，直接把480伏配電送到機架，其中由更高效的OCP電源和48V DS做保護，總能量損耗為7.6%，其中包括了電源本身的損耗。過去的PUE評測中，一般伺服器內部的電源損耗並沒有考慮在內。因此，上述提升不僅在數量上非常可觀，還遠遠超出了最早的設計效果。

    　下面這三張圖代表了三代OCP伺服器的演化。第一代和第二代的機箱設計完全一致，第一代主板非常大，只有一塊；第二代則放了兩塊主板；第三代改變了機箱的設計，但主板跟第二代還是一樣。演化的過程中，OCP對供應鏈的保護意識很強，盡量複用了已有的設計，這樣一來，供應商就不必針對每次規範改變而重新投入開發與測試成本。

    　中比較了傳統的資料中心設計和OCP設計帶來的成本影響。紅色代表的是傳統設計，綠色代表OCP設計。由圖可見，兩者相比，OCP大致可以節省33%的成本。加入的藍色部分，則顯示出採用PMC倡導的新技術，能夠為OCP帶來進一步的節約和改進。應該注意到的是，在儲存方面，進一步的成本下降空間還是非常巨大。