云计算如何 “绿化” 数据中心?

日期: 2010-06-27 来源:TechTarget中国 英文

  2010年,CIO们更加重视绿色IT的实施,希望在严峻的经济形势下通过实施绿色IT节约成本、提高效率,同时保护人类生存环境。中国的数据中心每年电费过千万元的已经不在少数,数据中心的功耗成本大得惊人,在其生命周期中的花费已经超过了数据中心的硬件购置成本,减低功耗成本成为重要话题。
  
  建设绿色数据中心不仅只是一个电费成本的问题,而且关系到数据中心的生命周期。早期建设的数据中心在制冷能力、供电能力甚至地板承重能力方面均考虑不足,五年前建设的很多数据中心现在已不能部署新型的IT设备,某一层面上是一种严重的浪费。
  
  作为未来信息技术基础架构和服务的模型,人们对云计算寄予了很大期望。中小企业期望公用的云服务能取代自建信息系统的高成本和复杂性;大型企业正在考虑当前的企业级数据中心如何向未来私有云与公用云迁移,从而提高效率降低成本;互联网企业热切盼望云计算带来的信息技术变革推动互联网产业出现新一轮商业机会。新建的数据中心基础架构,必须能支持未来云计算发展的种种需求,从而具有更长的生命周期。
  
  如何科学合理地建设数据中心、如何利用各种IT设备搭建绿色节能的信息系统基础架构,实现简化、高效的数据中心管理,成为用户关心的重要话题。
  
  数据中心与云计算
  
  Novell技术专家李劲涛认为,在云计算的时代,无论软件、平台还是基础架构,都可以以服务的形式提供给客户,在云中提供的服务有三种,分别是InfrastructureasaService(IaaS)、PlatformasaService(PaaSa)、SoftasaService(SaaS)。
  
  从数据中心的角度来看,无论是企业数据中心还是公用数据中心,都是以提供基础设施和平台服务为目标。因此也产生了当下最流行的说法:数据中心即服务(DataCenterasaService.DaaS)。
  
  云计算和数据中心的终极目标都是服务,于是云计算似乎就变成了下一代数据中心的代名词。对此观点,惠普企业计算及专业服务集团首席技术顾问朱伟雄提出了不同的观点,即云计算不可能取代传统的企业数据中心,企业数据中心将继续存在,并且需要绿化成为绿色数据中心。传统的企业数据中心将继续存在,并且是企业的主干,其资源是专用的,内含服务器、存储、网络等,是专为特定应用和系统用的;新的通过Interne
  
  访问的外部计算能力和服务,即云。云是企业数据中心的备份,资源是共享,可跨多个应用,并能随需求的增加而增加。云不会排斥企业数据中心,未来将是两者的平衡;云是一种改造的动力,允许做传统技术不能实现的事。
  
  Novell资深产品经理刘长春认为,企业IT将从传统应用逐步向云扩展。企业内部资源可以分为两部分:一部分传统应用不能适应云架构,需要专用的系统;另一部分应用适合云架构,将被剥离出来,放到企业内部的云上面。企业外部资源已经实现外包,未来也将向公用的云迁移发展。
  
  无论是惠普朱伟雄还是Novell刘长春都指出了一个重要的问题,就是传统企业应用有一部分不能适应云架构,比如应用和数据难以分离的系统。此外还有法律法规方面的要求,很多企业IT不能外包。云计算还不能代表未来数据中心的概念。
  
  从某种角度而言,把云和云计算作为两个概念来解读更为清晰。云计算实际是指基础设施,建立在虚拟化技术、网格技术和SOA等技术的基础上,实现基础设施支持按指数形式的弹性扩展,灵活地支持用户的服务,按照用户的需求供应所需的资源。在商品化服务器存储硬件的基础上,加上虚拟化的软件,使用网格引擎技术进行工作负荷的负载均衡管理和数据管理,就实现了云计算的基础设施。
  
  云是什么呢?云是Internet服务的演变,从过去的接入服务到服务器托管,再到数据中心托管和应用托管,现在发展到云。云是一种能够在Internet上通过按需购买与按使用付费的业务模式交付和使用的全球级、高度可扩展的灵活服务方式。
  
  在目前全球金融危机的大背景下,有很多人宣传使用云计算可以省钱,可以降低企业的IT成本。这种舆论忽略了一个根本问题:如果用户自己构建一个私有云,那么不可能用现有传统数据中心的应用设备进行构建,因为传统的数据中心都是异构的、分布式设计的,而云是同构、集中化的设计,成本也很高。
  
  云的核心价值在于解决了当前技术模式不能解决的服务问题,使提供更灵活的消费(各种服务及多租用户应用服务)和信息集成能力(与地理位置密切相关的信息集成或与消费者个人嗜好相关的信息集成)成为可能。由于有了云计算,未来的数据中心可以向极度的水平扩展演变,从成百上千节点扩展到上万个节点。HPC、Web2.0、企业级数据中心的水平扩展能力等,这些都成为云计算的技术基础。
  
  事实上,云使IT世界一分为二,一个数据中心加上服务模式就分成两部分,即企业数据中心和云。如果把云作为数据中心的替代品就错了,云跟企业数据中心是共存的,企业数据中心不管是内部还是外包,都是提供企业级应用,而云通过云的环境提供了全球级的云服务环境,所有的基础设施都可以变成服务进行提供。
  
  未来的数据中心不管是企业数据中心还是云,一切皆服务(EverythingasService,EaaS)。在传统数据中心,体系结构使用SOA,基础设施服务使用SLA,数据中心运营管理使用ITSM。在云中提供的服务有三种,即IaaS、PaaS、SaaS,也都是服务。未来的数据中心将会采用混和运行模型,传统意义上的企业数据中心中运行企业核心应用,提供对内的传统IT服务(基础设施服务,信息服务,应用服务),其结构是异构的和分布式的;而同时也可考虑引入云服务,提供对外服务(针对企业的上游和下游与企业的联系和信息集成),其结构是同构的和集中的。

  打造云计算方案
  
  云计算最先在大型互联网公司兴起,Amazon、Google、腾讯等都已经迈入了云计算时代。而这些互联网公司最青睐的云平台都离不开Linux。由于Linux的开源特性可以再开发和定制,天生就是高性能计算和网格计算的搭档,自然而然也就成了云计算的重要基因。
  
  2003年收购SuSE之后,Novell近两年加速了从操作系统供应商向数据中心基础架构供应商转变的步伐,并购了数据中心管理领域的领头羊PlateSpin、业务服务管理(BSM)领域的领先企业ManagedObject,还有擅长访问管理和身份验证的Fortefi。
  
  Novell资深产品经理刘长春表示,过去几年中Novell从传统的操作系统厂家开始,做系统管理软件、做业务软件,现在已经能够提供从底层到上层应用的完整数据中心的基础架构。作为开源产品供应商,评估和迁移工具是Novell的优势之一。
  
  现阶段国内市场做服务器整合的用户比较多,就是把运行在物理服务器上的应用迁移到服务器虚拟机里。在这方面,Novell的评估工具非常出色,因为可以在用户数据中心本地完成评估过程。目前市场上很多评估工具都要求用户把数据上传到厂商的评估系统中完成评估,移动、联通这样的客户非常担心自己的数据敏感性,因为没有客户愿意把数据中心的数据传到企业外的一个地方去做评估。
  
  评估之后就是方案设计。国内运营商目前都在建自己的云平台,然后出租给用户。作为用户,看到的方案是云计算之上提供的云服务。然而作为云的供应商,考虑的是如何实现云服务的公用化计算,包括如何计费、如何实现操作供应流程的自动化和说明、如何进行应用生命周期管理和配置管理,以及应用投产、操作系统供应、如何实现虚拟化、虚拟化供应等问题。
  
  Novell在国内已经有云的实践客户了,就是腾讯。比如腾讯要上线一个网络游戏,在引入了虚拟化方案后,数据中心避免了过去服务器的采购审批流程,在一个小时内也许就可以上线,但是核算成本比原来更加复杂,存在计费的问题。而且,数据中心都讲究动态管理,工作负载会流动,一会儿在物理机上,一会儿在虚拟机上。Novell管理工具可以对数据中心实现统一掌控、综合管理,动态发现资源,在私有云内掌握虚拟机平台、物理机平台利用率,并进行资源调配,同时针对运营商提供各种计费接口、审计接口等。
  
  云计算是基于高性能计算的,因此云计算基础设施中,强大而智能的计算引擎至关重要。HPBladeSystemsMatrix就是惠普为云计算打造的一体化基础设施。该系统以惠普刀片系统BladeSystems及其虚拟连接技术Vir-tualConnect、存储系统Storageworks、管理软件Insight为基础,建立起涵盖计算、存储和网络基础设施的虚拟资源池,一个管理域可以扩展到多达一千台物理和虚拟服务器。HPBladeSystemsMatrix具有容量规划、协调管理、灾难恢复等一体化的服务功能,能够自动实现基础设施供应,并在降低运营成本、节约电力等方面拥有优势。用户通过自助服务门户访问相应的应用基础设施模板目录,即可使用Matrix协调管理环境下各个资源池的资源,用于支持相应的企业应用。
  
  据调查统计,自1995年以来机架级的功率已增加5倍,数据中心的能耗正在急剧增长。绿色数据中心的重要衡量指标是数据中心的能源效率(PUE),在数据中心的生命周期中完善的电源和散热管理是非常重要的,不能仅仅通过服务器和存储虚拟化实现。统计数据显示,数据中心60%-70%的功耗用于冷却数据中心的机房环境和IT设备,只有30%-40%用于服务器、存储、网络设备。APC公司大中华区市场推广经理谢卫刚指出,用到云计算、虚拟化技术之后,数据中心里相应的供电、制冷方案也要相应调整,才能使节能方面的效果最大化。通常来说数据中心密度会越来越高,针对不同情况需要采取相应的密度策略解决散热和供电问题。正确的密度策略可以充分保证数据中心是绿色的,同时也可以让数据中心的寿命大大延长。
  
  虚拟化和基于虚拟化技术的云计算可以大幅度改善IT设备的效率和电源消耗,但是IT设备的功耗只是数据中心整体功耗的一小部分,因此从数据中心整体来看,对功耗的贡献是有限的。从另一个角度讲,虚拟化意味着把更多服务器整合放到一个机柜里。这时候可以有很多的密度策略,而虚拟化并不意味着选择高密度的策略。
  
  要实施虚拟化并使数据中心效率最大化,就要了解现有数据中心的状况,对供电、制冷进行评估,再考虑IT功率降低后在供电制冷方面做什么调整。IT功率降低有些时候会导致冷凝器不断地启动、停止,这意味着对设备寿命也会有影响。同时,虚拟化以后一部分高密度的服务器里也许不能获得足够的制冷量,会带来潜在的问题。所以,只有针对潜在的热点、机房空调、冷水机组、发电机负载的影响做了供电、制冷评估,才能保证数据中心的决策是有依据的。
  
  数据中心的密度策略主要有四种,包括分散负载、辅助制冷、局部高密度区域以及把整个机房变成高密度绿色数据中心机房。
  
  当一个数据中心投入改造资金非常小,不希望调整供电制冷设施时,这时候IT设备就要采用分散负载的方式。虚拟化可以帮助数据中心把工作负载分散化,减少局部的热点问题。当数据中心整体虚拟化之后,平均每个机架功率密度少于3千瓦,原有的制冷模式还可以满足需求,这时候就可以采取分散负载。当然,这要求IT设备在数据中心内可以灵活移动。分散负载的模式下为了提高制冷效率,建议在未装服务器的空间里安装盲板,杜绝冷热空气的混合。
  
  在数据中心里的平均功率密度没有超过原有设定的功率密度情况下,并且数据中心里每个机架功率密度在3千瓦到5千瓦的时候,建议可以采用辅助制冷。辅助制冷设备包括气流强排单元、气流分配单元等气流管理设备,还有针对高密度机柜进行基于行的制冷单元。
  
  如果数据中心中一部分机架负载超过5千瓦甚至达到10千瓦以上,就要在数据中心隔离一块区域部署高密度区域,采用基于行级制冷的热通道气流遏制系统和冷通道气流遏制系统,紧靠热源,精确控制冷热气流,大大地缩短数据中心冷热空气传输的距离,减少数据中心冷热混合的可能,杜绝数据中心的热点。
  
  绿色存储不可小视
  
  数字化的医疗档案、直面法规遵从的企业信息系统,还有互联网电子商务……各种各样的数据正在呈爆炸式增长,数据中心已经不仅仅是计算问题,企业存储需求正在迅速成长。WD作为硬盘领域的代表厂商,在企业级绿色存储方面拥有独特技术与经验。
  
  WD中国区资深经理王啸虎表示,企业级存储不仅注重高性能、高可靠性,也要重视节能,而且两者是息息相关的。举个例子,企业级硬盘可靠性最少要达到120万MTTF,而普通硬盘的可靠性是50万MTTF。但是一般人不知道,硬盘的寿命和温度密切相关。如果硬盘运行温度上升5度,寿命就要降低20-30万MTTF,一款最可靠、最先进的企业级硬盘,运行温度增加15度,寿命就变得跟普通台式机一样了。所以说,绿色硬盘直接关系到企业信息系统的安危。制造绿色的高性能企业级硬盘,需要很多技术做支撑。
  
  实现硬盘绿色节能,WD有几项技术,包括智能停泊IntelliPark、智能寻道IntelliSeek、智能功耗IntelliPower等。
  
  硬盘最耗费电能的两个地方是磁头臂和马达。WD通过实验发现,硬盘并不是在所有的时间都需要以最快的转速工作,通过带宽、缓存,可以在转速上做智能调整。通过调整和平衡转速,并对传输速率、缓存进行优化设计,可以明显地降低能耗并维持不错的性能。这就是WD智能功耗技术。
  
  WD的智能停泊有两个好处,通过斜坡加载,抗震能力可以极大地提高,同时保护了磁头。普通硬盘的磁头和碟片在停泊的时候是接触的,但材料不可能完美,停泊一定次数后磁头表面会有很多碎屑。如果磁头很脏,一次读写成功率就会降低,这时候功耗自然就会加大。经过60万次load-unload循环试验,采用斜坡加载技术的WD硬盘的磁头体上看不到任何的磨损、碎片或附着物,而测试中另外两家公司的磁头体都会产生碎片。WD通过斜坡加载技术可以做得比较完美,在这方面节省功耗、降低发热量。
  
  硬盘其实一辈子做的事情只有一件:不停地寻道。磁盘在标准寻道过程中,一接到命令磁头臂立刻以最快速度加速过去,完成寻道过程。如果是WD的智能寻道,同样接到命令加速过去,但是加速的过程更智能,会根据实际目标距离和旋转位置计算出优化的寻道速度,从而决定加速时的“油门”大小,而不是将“油门踩到底”以最快速度冲过去,从而让硬盘节约功耗。
  
  通过各种技术,WD绿色环保硬盘节省了40%的功耗,降低的发热量不仅延长了硬盘使用寿命,每个硬盘每年还可以节省大约10美元电费。大中型数据中心拥有数千到数万个硬盘,如果采用绿色硬盘,每年可以节约数十万到数百万美元的电费。
  
  总之,对数据中心和云计算的海量存储而言,绿色的企业级硬盘一定是首选。
  
  云计算“早”而不“熟”
  
  云计算的热度可谓“如日中天”,但是技术和标准的现状却又“早”而不“熟”。
  
  Google是云计算的始作俑者,可是GoogleGmail和GoogleNews在刚刚过去的九月份就中断过两次。这让大多数企业级数据中心的用户对云计算裹足不前,在观望与学习之余,继续建设着现实世界的绿色数据中心。云计算“早”而不“熟”,却又是大势所趋,是未来IT技术发展的重要趋势,这也就是云计算热度不减的原因。建设绿色数据中心的同时,考云计算的模型与发展趋势,为云计算时代做好准备,确是延长绿色数据中心生命周期的未雨绸缪之举。而云计算,只有通过大型互联网服务商和部分超级用户的实践,才能走向成熟。

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