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      如何提高數據中心服務器的效率
      作者:管理員    發布于:2020-06-08 17:31:02
      摘要:研究表明,雖然數據中心的能耗成本高昂,但服務器效率也越來越高。
      研究表明,雖然數據中心的能耗成本高昂,但服務器效率也越來越高。
        
        每個數據中心都擁有運行各種工作負載的大量服務器。無論是企業數據中心、托管數據中心還是云計算數據中心,都必須全天候運行以支持那些關鍵任務應用程序。因此,運營數據中心的首要任務是增強可靠性。
        
        而一旦完成可靠性任務,其成本和效率便成為了首要問題。一些早期建設的數據中心為了確??煽啃?,其電源和冷卻設備過度設計,但運營者很快就發現,一半以上的能耗用于保持IT硬件的散熱和冷卻,而實際用于計算硬件的能耗還不到一半。
        
        行業廠商多年來致力于提高冷卻系統效率,使數據中心新一代設備的能源使用效率(PUE)等于或小于1.2,這意味著80%以上的電力都將用于服務器的運行。
        
        服務器的效率和能耗
        
        因此,現在是更詳細地研究服務器的效率和能耗的時候了,因為這是數據中心能耗的主要部分。美國勞倫斯伯克利國家實驗室受到美國能源部委托為此進行了研究,并在今年2月發布了一份調查報告,其中揭示了一些有趣的統計數據。
        
        首先,該研究證實了一個經常引用的經驗法則,即數據中心現在消耗的能源只占全球能源消耗的一小部分。根據美國能源部發布的調查報告,到2018年,這一數字已接近1%。
        
        這個數字聽起來易于管理,但它掩蓋了數據中心能耗已經成為一種負擔的事實。例如,愛爾蘭正在面臨數據中心建設的熱潮,但其電網擴展能力有限,難以滿足其電力需求。根據愛爾蘭工程學院研究人員的預測,到2027年,愛爾蘭電網中31%的電力將提供給數據中心。
        
        其次,該報告表明,這一總體數字的增長速度沒有某些人所擔心的那樣快。2018年,數據中心的工作負載和計算實例比2010年增長了6倍多,但用電量僅增長了6%。
        
        數據中心性能和成本的改進
        
        戴爾技術公司EMEA地區數據中心電源部門主管Jim Hearnden表示:“提高數據中心能效不僅是環保策略,而且是管理運營成本的一種關鍵方法,這使其成為業界應該優先考慮的領域。大多數IT經理都熱衷于提高與數據中心相關的能源效率,尤其是這樣做也有助于提高性能和降低成本?!?/span>
        
        顯然,數據中心已經看到了巨大的效率提升——正如人們預期PUE值下降那樣,其中大部分能耗來自數據中心冷卻設備。而從2010年到2018年,數據中心的服務器能耗增長了25%。
        
        研究表明這是一個實質性的增長,盡管其增長幅度比工作負載增長六倍要小得多,但也表明服務器的效率也越來越高,能夠以更少的能耗處理更多的工作負載。
        
        其中大部分歸功于功能更強大的處理器。英特爾公司前首席執行官GordonMoore預測,IT技術目前仍處在摩爾定律時代,芯片上的晶體管數量每兩年翻一番。而芯片上的晶體管越多,就意味著計算能力就越強,因為更多的計算可以在芯片內完成,無需傳輸到鄰近的芯片。
        
        根據英特爾公司David House的一項觀察,摩爾定律意味著處理器的計算能力應該每18個月翻一番,而不會增加能耗。與處理器一樣,構成數據中心服務器的所有組件中都存在可以消除的能耗。
        
        據主板供應商超微(Supermicro)公司技術營銷高級總監Doug Herz介紹,該公司生產的主板被許多大型數據中心的建設者所使用,而且該公司一直在致力于提高服務器的效率。
        
        他表示:“美國的數據中心能耗增長已經開始趨于平穩。由于采用了多種節能技術,因此增長速度并沒有那么快。盡管服務器運行更多的工作負載,但使用的電能卻更少。我們已經發現了問題所在,就是數據中心運營商并未將其重點放在閑置服務器及其成本方面,而采用新的管理軟件有助于降低能耗?!?/span>
        
        閑置功率
        
        研究表明,一臺使用5年的服務器空閑時的能耗為175W,這并不比其滿載使用的能耗少多少。而近年來閑置的服務器越來越多,但Herz估計,運行空閑服務器的數據中心可能會浪費三分之一甚至一半的能耗。
        
        管理軟件可以平衡工作負載,合理分配任務,從而減少服務器的空閑時間。Herz說:“這種軟件不僅用于監控數據中心的服務器,還用于平衡數據中心工作負載,優化電力供應。如果擁有大量的工作負載,必須平均分配在特定數量的服務器上,也許有更有效的方法來實現這一點。此外,還需要整合和優化數據中心的服務器,以便以滿負荷運行其中一些服務器。這樣可以實現規模經濟?!?/span>
        
        數據中心的能耗可以在更高的層次上進行優化。例如,法國提供商OVH公司采用超微公司的主板,并通過專門調整的機架和水冷系統來定制其服務器,以進行更有效的冷卻。
        
        OVH公司首席工業官Francois Sterin表示,“這具有很好的商業意義,使我們的服務器非常節能,并更具成本效益?!?/span>
        
        顯而易見,能源效率如今已成為數據中心堆棧各層次的頭等大事。效率更高的服務器處理器得到更有效的管理,并得到了更持續的使用,因此能夠以更少的能耗處理更多的工作負載。
        
        與此同時,服務器采用智能冷卻技術,而液體冷卻可以減少對冷卻系統的能源需求,使IT硬盤可以在更高的溫度下運行,因此浪費的電能更少。
        
        但是摩爾定律終將結束,芯片密度也不可能無限增加,并且無法實現相同的性能提升。如果盡可能提高冷卻效率,并且芯片效率開始趨于穩定,那么如何尋求下一個效率提升?一種可能性是優化在處理器上運行的軟件程序:那么有多少計算資源是由于代碼效率低下而浪費?
        
        另一種可能性是電力的傳輸環節。遠程輸送電力的高壓電纜將導致8%到15%的電力損失。為了減少損耗,最好采用本地化電源,例如數據中心附近的微電網。
        
        如今,用戶對數據中心仍有更多大的需求,并且具有很多獨創性。而提高數據中心效率的下一個階段可能會更加有趣。
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