雲計算時代：讓資料中心更智慧的方法

作為現代世界耗能大戶的資料中心，如何才能經濟、高效、環保地運行？ 也許你可以在IBM的羅利資料中心找到答案。

羅利、杜蘭和查佩爾山三個城市組成的北卡羅來納州的研究三角園區景色優美，大片的森林，大大小小的湖泊點綴其中。 杜克大學、北卡州立大學和北卡羅萊納大學為這個三角園區的企業提供了足夠的研發人才，成立于1959年的園區有170多家世界級的企業入駐，IBM就是其中的一家企業，在這裡有3800名員工，占地765公頃。 投資3.6億美元的「領導型」資料中心就位於羅利的園區內。

1997年的時候，IBM在全球有235個資料中心，如今已經縮減到只有12個，這其中各種費用的壓縮總共算下來節省了41億美元。 而羅利的這家在IBM全球的資料中心卻有著標杆的意義。 按照IBM的通用詞彙就是「智慧」，到底有多智慧呢？ 如何做到如此智慧呢？ 讓我們走進位於羅利的這家資料中心，尋找其中的真諦。

模組化設計

IBM的羅利資料中心始建于2008年，利用的是當地的一個廢棄的工廠廠房。 這個占地1萬平方英尺的資料中心，有效利用了原建築中95%的材料，15個月內開始支援客戶運營。 按照IBM全球資訊科技服務部資料中心及智慧化整合服務副總裁Steve Sams的說法，在過去的3年中，IBM已經設計了500個模組化的資料中心，在這方面積累了很多的經驗。 「一個資料中心要投資數百萬甚至數千萬美元，需要持續運作30年左右，但是IT技術或者計算模型卻每兩到三年就發生大的變化，什麼樣的方法既能保持資料中心的生命力，又能應對資料爆炸帶來的壓力呢？ 」Sams給出的答案是模組化設計，這是保證資料中心能夠「隨需應變」的關鍵所在。

按照IBM工程建設服務總監Philip Calabrese的介紹，占地1萬平方英尺的羅利資料中心已建成6000平方英尺，剩下的4000平方英尺可以根據使用者的需求快速部署。 他認為模組化設計的目標就是讓資料中心的規模可以伸縮，這不僅僅是指伺服器的數量，還有UPS容量、冷水機組甚至電氣開關裝置數量。 一般來講，資料中心成本中的60%是機械與電氣系統，後期運營成本卻是前期成本的3~5倍。 模組化設計可以有效降低資料中心投資的前期成本，延遲40%~50%的資料中心生命週期成本。 根據IBM的研究發現，在資料中心建設初期，能夠增加5%～10%的投資用於應對未來可能的挑戰，就可以支撐未來3～5倍的運算需求增長。 長期而言，這是一個相當划算的投資計畫，

表面來看，這樣的規劃設計思想並沒有什麼出人意料的地方，但是如何在各種細節上考慮周全，為未來的發展奠定一個可以方便擴展的基礎，這就需要長期的經驗積累了。 很多人往往簡單地認為，資料中心就是一個存放眾多伺服器的大房子。 其實不然，要保證計算資源能夠「隨需應變」，要保證足夠節約能源，要保證業務運行的持續穩定等等，這需要資料中心承建方有足夠多的經驗。 在人們的心目中，IBM是一家提供電腦服務的公司，其中的工程師肯定都是電腦方面的人才，不過這家公司裡也有很多建築工程方面的專家，尤其是在智慧建築方面，他們有長時間的研究和工程能力。

Jim Fletcher是IBM首席建築師，在他看來，作為智慧建築的資料中心必須要滿足這些條件：持續不斷地監視能源和散熱情況，優化資料中心的資源利用效率，對資料中心的各種情況能夠即時反應和調整，提供歷史和即時的資料分析， 提升各種資產的生命週期等等。

羅利的資料中心毫無疑問是這樣的一個智慧建築，有超過8000個分支電路監測點來自動監測IT系統運行，利用2000多個感應器採集機房空調問題，同時還安裝了3萬多個基礎設施和環境感應器。 有了這些監測設備和感應器所提供的資料，管理人員可以在資料中心的顯示器上看到整個區域的溫度、濕度甚至某些區域的機器運行狀態。 利用這些資料進行的模擬分析，還可以確定最理想的伺服器部署方式。

節能多麼重要

資料中心是耗能大戶，有人統計到2020年全球能耗的12%將來自資料中心。

已經有企業通過安置在資料中心屋頂的太陽能電池板或者通過風力發電為其提供部分電力。 比如eBay在丹佛市的資料中心中安裝了100千瓦的太陽能電池板。 電池板部署于資料中心的2.1萬平方英尺的屋頂，電池板佔據了約1.8萬平方英尺。 夏季用電高峰此系統每月最高可產生500千瓦時的電量。 供應資料中心辦公區域的電力只占其產量一半左右。

美國環境保護署有一個Power Usage Effectiveness(PUE)評比計畫，可以簡單理解為「年度能源之星」評比，評分從1分到100分，分值越高越好。 要贏得能源之星的稱號，資料中心的得分要在75分以上，而羅利資料中心的得分在90分以上。 為什麼會有這麼好的節能效果呢？ 這還要看看IBM對資料中心的管理。

資料中心耗電主要集中在三部分：IT設備、冷卻和其他。 「要建設一個真正綠色的資料中心，必須有一整套完善的解決方案。 」Philip介紹了IBM綠色資料中心建設5個步驟：首先是評估現有設施（能源評估、虛擬三維供電管理和熱分析），其次是規劃和建設高能效的資料中心，第三是對 IT 基礎設施和專門用途的處理器進行虛擬化， 第四是通過電源管理軟體實現能耗控制，第五是採用比傳統的空調製冷更加有效的措施。

在Philip看來，很多資料中心存在顯著的熱點區域，主要是原因是伺服器機架佈局失誤、機房內不合理的設計以及熱冷空氣不必要的混合。 Tivoli 管理軟體的酷藍(Cool Blue)節能技術方案是羅利的最佳實踐之一。 該軟體能夠監測用電量，客戶可以制定用電政策，跟蹤用電情況。 通過監測當前用電情況，可以讓使用者尋找節約用電的機會和方式。

很多情況下，伺服器本身的設計也是節能一個重要方面。 比如其水冷式的機櫃後門設計，後門熱交換器可以吸收從機架後端排出的熱量。 有時候，節能往往來自一些令人意想不到的改變。 比如，IBM院士、首席工程師Roger Schmidt是「Heat Exchanger-Rear Door（背式熱交換）」專利的發明人。 說起來，這種專利技術似乎根本就不那麼「高科技」——通過改變機櫃的擺放方式就能將整體溫度降至26.25攝氏度左右，而一般的機櫃溫度是37.5攝氏度左右。

背部是機櫃散熱溫度最高的部位，機櫃背對背擺放，就可以將熱空氣集中在中間，通過通風管道將熱空氣抽走；裝有水冷裝置的機櫃正面則釋放冷氣，這樣就可以做到冷熱空氣隔離並迴圈交換，能迅速降低機櫃背部所散發的熱氣。 在羅利資料中心，機櫃全部是背對背擺放，僅這一項技術就能將機櫃溫度下降10攝氏度左右。 也許這不怎麼高科技，但是要做到這一點，還真需要有足夠豐富的資料中心運營管理經驗。

(責任編輯：呂光)