挑戰(zhàn)高能效資料中心 英特爾研發(fā)創(chuàng)新技術(shù)
[導(dǎo)讀]為解決資料中心在發(fā)熱、耗電及提升性能等方面的挑戰(zhàn)，英特爾(Intel)日前提出了多項(xiàng)解決方案，從單一晶體管到與處理器、服務(wù)器平臺(tái)、資料中心、以及輸配電網(wǎng)絡(luò)(electricitygrid)，英特爾表示，已發(fā)展出一整套技術(shù)，能
為解決資料中心在發(fā)熱、耗電及提升性能等方面的挑戰(zhàn)，英特爾(Intel)日前提出了多項(xiàng)解決方案，從單一晶體管到與處理器、服務(wù)器平臺(tái)、資料中心、以及輸配電網(wǎng)絡(luò)(electricitygrid)，英特爾表示，已發(fā)展出一整套技術(shù)，能因應(yīng)當(dāng)前資料中心所面臨的能源挑戰(zhàn)。
英特爾指出，云端運(yùn)算的興起加上行動(dòng)數(shù)據(jù)爆炸性成長(zhǎng)，讓電力的使用呈現(xiàn)大幅的攀升：資料中心目前大約消耗全球總用電量的1.5%，每年的用電成本達(dá)260億美元。
針對(duì)這些問(wèn)題，英特爾已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一些創(chuàng)新科技，用于提高數(shù)據(jù)中心的效率，包括Intel智慧電源節(jié)點(diǎn)管理(IntelIntelligentPowerNodeManager)技術(shù)和Intel數(shù)據(jù)中心管理平臺(tái)(IntelDataCenterManager)、高環(huán)溫(HighAmbientTemperatures，HTA)資料中心、以及許多未來(lái)的科技，像是用電與溫度感知排程(PowerandThermalAwareScheduling，PTAS)，以及各種電池備援解決方案。
高溫環(huán)境是資料中心面臨的第一大挑戰(zhàn)。行動(dòng)化的革命加快云端的布建腳步，讓資料中心面臨前所未有的用電挑戰(zhàn)。由于數(shù)據(jù)中心使用許多舊硬件、現(xiàn)有的配置、以及服務(wù)層級(jí)協(xié)議(servicelevelagreements，SLAs)等因素，因此通常機(jī)房溫度通常必須冷卻到18至21℃。然而許多資料中心卻能夠在27℃甚至更高的溫度下運(yùn)行，而且不必大幅翻新舊有的設(shè)備。一些針對(duì)特定用途設(shè)計(jì)且能適應(yīng)高溫的資料中心，甚至能在40℃或更高的溫度下運(yùn)作。
平均而言，數(shù)據(jù)中心的所有用電中，約有40%是用在冷卻建筑物與服務(wù)器，讓溫度維持在18-21℃。選擇這樣的低溫，主要是因?yàn)樵S多傳統(tǒng)因素，但現(xiàn)今的硬件(特別是英特爾平臺(tái)組件)比起以往更能適應(yīng)較高溫的運(yùn)作環(huán)境。采用較高運(yùn)作溫度的數(shù)據(jù)中心不僅能降低冷卻成本，還能提高用電效率，這種資料中心稱為高環(huán)溫(HTA)資料中心。英特爾在GreenGrid、歐盟、ASHRAE以及其它機(jī)構(gòu)中帶領(lǐng)各界形成HTA規(guī)格。
英特爾舉了幾個(gè)采用其HTA資料中心技術(shù)的例子來(lái)說(shuō)明節(jié)能效益：Facebook著手翻新位于加州圣塔克拉拉的資料中心，使其能在27℃下運(yùn)作。Facebook每年的電費(fèi)因此減少22.9萬(wàn)美元，并從美國(guó)聯(lián)邦政府獲得294,761美元的電費(fèi)折扣優(yōu)惠。
英特爾位于新墨西哥州的概念實(shí)證資料中心裝有900部服務(wù)器，其100%換氣比率的空調(diào)系統(tǒng)在33℃下運(yùn)作，本身沒(méi)有濕度控制功能，空氣過(guò)濾的功能也有限。這樣的設(shè)計(jì)讓用電量節(jié)省67%，等于省下一部?jī)r(jià)值287萬(wàn)美元的1,000萬(wàn)瓦直流發(fā)電機(jī)。另外，在雅虎(Yahoo)一處沒(méi)有空調(diào)的運(yùn)算中心內(nèi)，每年僅有少數(shù)幾天須動(dòng)用水冷系統(tǒng)(估計(jì)用電效率系數(shù)為1.08)。100%的天然流通空氣，讓建筑物的總用電量中僅有不到1%的電力是用在冷卻。
Intel提出的「智慧電源節(jié)點(diǎn)管理技術(shù)」是一種管理方法，能在數(shù)據(jù)中心內(nèi)善加運(yùn)用及管理電力與冷卻資源。這項(xiàng)服務(wù)器電力管理技術(shù)把組件的量測(cè)應(yīng)用擴(kuò)展到平臺(tái)層級(jí)，讓數(shù)據(jù)中心耗用的每一瓦電力發(fā)揮至最大效益。第二代Intel智能電源節(jié)點(diǎn)管理技術(shù)提供兩倍的核心功能，帶來(lái)關(guān)鍵的信息與控制機(jī)制，讓數(shù)據(jù)中心能以更有效率的方式來(lái)運(yùn)作；它能通報(bào)系統(tǒng)層級(jí)以及處理器和內(nèi)存子系統(tǒng)的耗電狀況，并能限制系統(tǒng)、處理器、以及內(nèi)存層面的用電量，根據(jù)IT管理者定義的策略自動(dòng)執(zhí)行限制用電的作業(yè)。
Intel智能電源節(jié)點(diǎn)管理技術(shù)通報(bào)數(shù)據(jù)中心可大幅節(jié)省建置成本，并提高服務(wù)器效能。用電與溫度監(jiān)視功能可取代IP電源排線與串行連結(jié)線路，讓每個(gè)機(jī)架省下約400美元。每個(gè)機(jī)架最高可增加40%的服務(wù)器與效能。還可提供30%的耗電最佳化效果，而且不影響效能。
用電與溫度感知排程(PTAS)的建構(gòu)基礎(chǔ)包括將Intel智慧電源節(jié)點(diǎn)管理技術(shù)以及數(shù)據(jù)中心管理平臺(tái)，結(jié)合成理想平臺(tái)，匯集了用電、溫度、以及作業(yè)負(fù)載的訊息，隨時(shí)機(jī)動(dòng)管理各項(xiàng)資源。它不僅讓運(yùn)作成本降低約20%，還回收最高到50%的未使用冷卻資源，達(dá)到最高的運(yùn)作效率。
Intel電池備援解決方案(IntelBatteryBackupSolutions)能降低數(shù)據(jù)中心的資金支出成本，讓不斷電系統(tǒng)(uninterruptiblepowersupply，UPS)相關(guān)的資金支出成本最高降低到5倍，讓不斷電系統(tǒng)相關(guān)的用電效率提升到40%的損耗率。
英特爾表示，在現(xiàn)有的資料中心中，將近80%都是在低溫空調(diào)環(huán)境下運(yùn)作，溫度介于18-21℃。僅僅把這些數(shù)據(jù)中心的空調(diào)溫度范圍提高到28-30℃，在大多數(shù)情況下都能省下極可觀的費(fèi)用。
試想，假設(shè)全球所有數(shù)據(jù)中心都將溫度調(diào)高5℃會(huì)有什么結(jié)果？
首先，每年立即省下21.6億美元的用電成本；全球資料中心的耗電量降低8%；可節(jié)省243億千瓦小時(shí)的電力(大約相當(dāng)于西班牙、南非、澳洲、或臺(tái)灣一個(gè)月的總耗電)。另外，二氧化碳排放量減少170萬(wàn)公噸，相當(dāng)于4,300萬(wàn)棵樹(shù)生長(zhǎng)10年所吸收的碳排放量。
英特爾指出，云端運(yùn)算的興起加上行動(dòng)數(shù)據(jù)爆炸性成長(zhǎng)，讓電力的使用呈現(xiàn)大幅的攀升：資料中心目前大約消耗全球總用電量的1.5%，每年的用電成本達(dá)260億美元。
針對(duì)這些問(wèn)題，英特爾已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一些創(chuàng)新科技，用于提高數(shù)據(jù)中心的效率，包括Intel智慧電源節(jié)點(diǎn)管理(IntelIntelligentPowerNodeManager)技術(shù)和Intel數(shù)據(jù)中心管理平臺(tái)(IntelDataCenterManager)、高環(huán)溫(HighAmbientTemperatures，HTA)資料中心、以及許多未來(lái)的科技，像是用電與溫度感知排程(PowerandThermalAwareScheduling，PTAS)，以及各種電池備援解決方案。
高溫環(huán)境是資料中心面臨的第一大挑戰(zhàn)。行動(dòng)化的革命加快云端的布建腳步，讓資料中心面臨前所未有的用電挑戰(zhàn)。由于數(shù)據(jù)中心使用許多舊硬件、現(xiàn)有的配置、以及服務(wù)層級(jí)協(xié)議(servicelevelagreements，SLAs)等因素，因此通常機(jī)房溫度通常必須冷卻到18至21℃。然而許多資料中心卻能夠在27℃甚至更高的溫度下運(yùn)行，而且不必大幅翻新舊有的設(shè)備。一些針對(duì)特定用途設(shè)計(jì)且能適應(yīng)高溫的資料中心，甚至能在40℃或更高的溫度下運(yùn)作。
平均而言，數(shù)據(jù)中心的所有用電中，約有40%是用在冷卻建筑物與服務(wù)器，讓溫度維持在18-21℃。選擇這樣的低溫，主要是因?yàn)樵S多傳統(tǒng)因素，但現(xiàn)今的硬件(特別是英特爾平臺(tái)組件)比起以往更能適應(yīng)較高溫的運(yùn)作環(huán)境。采用較高運(yùn)作溫度的數(shù)據(jù)中心不僅能降低冷卻成本，還能提高用電效率，這種資料中心稱為高環(huán)溫(HTA)資料中心。英特爾在GreenGrid、歐盟、ASHRAE以及其它機(jī)構(gòu)中帶領(lǐng)各界形成HTA規(guī)格。
英特爾舉了幾個(gè)采用其HTA資料中心技術(shù)的例子來(lái)說(shuō)明節(jié)能效益：Facebook著手翻新位于加州圣塔克拉拉的資料中心，使其能在27℃下運(yùn)作。Facebook每年的電費(fèi)因此減少22.9萬(wàn)美元，并從美國(guó)聯(lián)邦政府獲得294,761美元的電費(fèi)折扣優(yōu)惠。
英特爾位于新墨西哥州的概念實(shí)證資料中心裝有900部服務(wù)器，其100%換氣比率的空調(diào)系統(tǒng)在33℃下運(yùn)作，本身沒(méi)有濕度控制功能，空氣過(guò)濾的功能也有限。這樣的設(shè)計(jì)讓用電量節(jié)省67%，等于省下一部?jī)r(jià)值287萬(wàn)美元的1,000萬(wàn)瓦直流發(fā)電機(jī)。另外，在雅虎(Yahoo)一處沒(méi)有空調(diào)的運(yùn)算中心內(nèi)，每年僅有少數(shù)幾天須動(dòng)用水冷系統(tǒng)(估計(jì)用電效率系數(shù)為1.08)。100%的天然流通空氣，讓建筑物的總用電量中僅有不到1%的電力是用在冷卻。
Intel提出的「智慧電源節(jié)點(diǎn)管理技術(shù)」是一種管理方法，能在數(shù)據(jù)中心內(nèi)善加運(yùn)用及管理電力與冷卻資源。這項(xiàng)服務(wù)器電力管理技術(shù)把組件的量測(cè)應(yīng)用擴(kuò)展到平臺(tái)層級(jí)，讓數(shù)據(jù)中心耗用的每一瓦電力發(fā)揮至最大效益。第二代Intel智能電源節(jié)點(diǎn)管理技術(shù)提供兩倍的核心功能，帶來(lái)關(guān)鍵的信息與控制機(jī)制，讓數(shù)據(jù)中心能以更有效率的方式來(lái)運(yùn)作；它能通報(bào)系統(tǒng)層級(jí)以及處理器和內(nèi)存子系統(tǒng)的耗電狀況，并能限制系統(tǒng)、處理器、以及內(nèi)存層面的用電量，根據(jù)IT管理者定義的策略自動(dòng)執(zhí)行限制用電的作業(yè)。
Intel智能電源節(jié)點(diǎn)管理技術(shù)通報(bào)數(shù)據(jù)中心可大幅節(jié)省建置成本，并提高服務(wù)器效能。用電與溫度監(jiān)視功能可取代IP電源排線與串行連結(jié)線路，讓每個(gè)機(jī)架省下約400美元。每個(gè)機(jī)架最高可增加40%的服務(wù)器與效能。還可提供30%的耗電最佳化效果，而且不影響效能。
用電與溫度感知排程(PTAS)的建構(gòu)基礎(chǔ)包括將Intel智慧電源節(jié)點(diǎn)管理技術(shù)以及數(shù)據(jù)中心管理平臺(tái)，結(jié)合成理想平臺(tái)，匯集了用電、溫度、以及作業(yè)負(fù)載的訊息，隨時(shí)機(jī)動(dòng)管理各項(xiàng)資源。它不僅讓運(yùn)作成本降低約20%，還回收最高到50%的未使用冷卻資源，達(dá)到最高的運(yùn)作效率。
Intel電池備援解決方案(IntelBatteryBackupSolutions)能降低數(shù)據(jù)中心的資金支出成本，讓不斷電系統(tǒng)(uninterruptiblepowersupply，UPS)相關(guān)的資金支出成本最高降低到5倍，讓不斷電系統(tǒng)相關(guān)的用電效率提升到40%的損耗率。
英特爾表示，在現(xiàn)有的資料中心中，將近80%都是在低溫空調(diào)環(huán)境下運(yùn)作，溫度介于18-21℃。僅僅把這些數(shù)據(jù)中心的空調(diào)溫度范圍提高到28-30℃，在大多數(shù)情況下都能省下極可觀的費(fèi)用。
試想，假設(shè)全球所有數(shù)據(jù)中心都將溫度調(diào)高5℃會(huì)有什么結(jié)果？
首先，每年立即省下21.6億美元的用電成本；全球資料中心的耗電量降低8%；可節(jié)省243億千瓦小時(shí)的電力(大約相當(dāng)于西班牙、南非、澳洲、或臺(tái)灣一個(gè)月的總耗電)。另外，二氧化碳排放量減少170萬(wàn)公噸，相當(dāng)于4,300萬(wàn)棵樹(shù)生長(zhǎng)10年所吸收的碳排放量。
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