綠色虛擬化：輕裝上陣 迎接復(fù)蘇

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嚴(yán)峻的外部經(jīng)濟(jì)形勢(shì)，導(dǎo)致企業(yè)銀根緊縮，也給企業(yè)信息化投資帶來(lái)了壓力。虛擬化也好，綠色也好，也需要投資建設(shè)，這也緊縮的策略多少有些格格不入，但這只是表面現(xiàn)象，因?yàn)檫@種信息化投入會(huì)給企業(yè)節(jié)省更多的運(yùn)維成本，從TCO的角度進(jìn)行衡量，虛擬化、綠色技術(shù)具有極高的投資價(jià)值。按照IDC統(tǒng)計(jì)，系統(tǒng)運(yùn)維成本已經(jīng)遠(yuǎn)超IT設(shè)備的購(gòu)買成本，占據(jù)企業(yè)信息化投入的85%左右，只有大約15% 左右資金用于支持業(yè)務(wù)創(chuàng)新，因此運(yùn)維成本拖了信息化的后腿，已經(jīng)成為信息化需要首要解決的問(wèn)題。

　　虛擬化技術(shù)

如果對(duì)CPU的利用率進(jìn)行觀察，就不難發(fā)現(xiàn)CPU的使用率不高，通常不會(huì)超過(guò)30%，這就意味著用戶支付大量資金所購(gòu)買的設(shè)備并沒(méi)有發(fā)揮全部的潛能。但是大多數(shù)情況下，用戶又不得不超量購(gòu)買，所采取的策略是根據(jù)最大業(yè)務(wù)量上浮30%左右來(lái)購(gòu)買處理能力，以便應(yīng)對(duì)業(yè)務(wù)高峰。如果每一個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)都采取這樣的策略，那么資源浪費(fèi)是驚人，與此同時(shí)，其能源消耗也給企業(yè)、社會(huì)發(fā)展帶來(lái)了嚴(yán)重負(fù)擔(dān)。有數(shù)據(jù)表明，全國(guó)IT設(shè)備的能源消耗足以抵上三峽全部機(jī)組的發(fā)電量。

虛擬化技術(shù)通過(guò)資源池化的方法，可將一個(gè)物理機(jī)劃分為多個(gè)虛擬機(jī)，借此實(shí)現(xiàn)對(duì)于服務(wù)器系統(tǒng)的整合，從而減少企業(yè)購(gòu)買服務(wù)器的數(shù)量。隨著物理服務(wù)器數(shù)量的減少，系統(tǒng)所占用的空間、消耗的能源都隨之減少，從而降低系統(tǒng)的運(yùn)維成本，提高系統(tǒng)的管理水平。僅僅是簡(jiǎn)單的虛擬機(jī)劃分其實(shí)并不需要用戶支付費(fèi)用，VMware所提供了免費(fèi)的ESXi就可以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能，微軟HyperV也隨著windows操作系統(tǒng)免費(fèi)提供。

免費(fèi)的虛擬機(jī)劃分對(duì)于用戶而言也非常有用。以軟件開發(fā)為例，就可以通過(guò)創(chuàng)建虛擬機(jī)為軟件提供測(cè)試環(huán)境。當(dāng)測(cè)試完畢之后，就可以將虛擬機(jī)刪除，用戶不需要額外購(gòu)買物理服務(wù)器。因此虛擬化作用之一就是使得應(yīng)用開發(fā)更加靈活。但是對(duì)于應(yīng)用而言，簡(jiǎn)單的虛擬機(jī)劃分就無(wú)法滿足需求了。

對(duì)于應(yīng)用而言，更加強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。為此企業(yè)甚至需要借助HA或者集群的方法來(lái)提高系統(tǒng)的可靠性。此外，系統(tǒng)具有一系列的管理和安全特性。這就要求虛擬化要具有相應(yīng)的能力。為此，虛擬化廠商提供了一系列管理平臺(tái)和工具。以VMware vSphere 4為例，不僅在前一代Infrastructure 3(VirtualCenter+ESXi)產(chǎn)品基礎(chǔ)上增加了30%的整合能力，與此同時(shí)還發(fā)布可節(jié)省50%存儲(chǔ)成本的vStorage Thin ProVisioning，以及節(jié)省20%電力和冷卻成本的Distributed Power Management。其新增加的VMware Fault Toleranc可實(shí)現(xiàn)零宕機(jī)， VMware Storage VMotion，可使因存儲(chǔ)維護(hù)、遷移導(dǎo)致的計(jì)劃內(nèi)宕機(jī)產(chǎn)生的影響降至最低。此外， Data Recovery和vShIEld Zones，可使所有應(yīng)用具有成本效益的基于磁盤的備份和恢復(fù)和嚴(yán)格的安全法規(guī)遵從。ESXi是免費(fèi)的，但是一些增值功能和管理控制平臺(tái)則是收費(fèi)的。除了 VMware之外，微軟、Xen(為CITrix收購(gòu))都提供了相應(yīng)的虛擬化管理工具。此外，基于Unix平臺(tái)的虛擬化技術(shù)，如IBM PowerVM、HP VSE均得到了廣泛應(yīng)用。一些開源虛擬化軟件也具有一定的市場(chǎng)。

需要企業(yè)加以注意的是，并不是所用的應(yīng)用都適合進(jìn)行虛擬化的。此外，虛擬機(jī)泛濫將給企業(yè)帶來(lái)災(zāi)難，為此需要企業(yè)制定好虛擬化策略與管理。

　　綠色

綠色所涉及的技術(shù)比較廣。有些媒體甚至將新一代數(shù)據(jù)中心稱之為綠色數(shù)據(jù)中心。所謂綠色技術(shù)無(wú)處不在，大到建筑本身，小到員工所使用的咖啡壺等都屬于綠色要討論的范疇。從綠色I(xiàn)T技術(shù)看，涉及了CPU、電源、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)、機(jī)架、制冷和UPS等一系列設(shè)備，從硬件到軟件管理都把綠色節(jié)能作為了重要內(nèi)容。

以處理器為例，無(wú)論是英特爾的Nehalem，還是AMD的伊斯坦布爾，IBM Power，F(xiàn)ujITsu的SPARC64 VII都充分體現(xiàn)了綠色節(jié)能的技術(shù)。需要注意的是不能夠簡(jiǎn)單從CPU功率來(lái)判斷產(chǎn)品是否節(jié)能。單純從功耗考量，新的處理器與上一代產(chǎn)品相比并沒(méi)有降低，以 Nehalem為例，依然維持了80W的水平。

那么，新的處理器節(jié)能從何體現(xiàn)呢?首先需要明確動(dòng)態(tài)功耗的概念，功耗不是一成不變的。以Nehalem為例，由于采用IMC、QuickPath等技術(shù)，使得其處理器性能大大提升，因此就可以用更短的時(shí)間完成計(jì)算業(yè)務(wù)的處理，也就具有更好的節(jié)能表現(xiàn)。

為了取得更好的節(jié)能表現(xiàn)，處理器提供了很多綠色特性，如關(guān)閉沒(méi)有使用的計(jì)算核心、緩存甚至外部插槽，降低風(fēng)扇轉(zhuǎn)速等，配合管理軟件，處理器可以達(dá)到更加綠色節(jié)能的目的。根據(jù)英特爾的官方資料，一臺(tái)采用Nehalem處理器的服務(wù)器，可以實(shí)現(xiàn)9:1的服務(wù)器整合比例(針對(duì)4年前基于單核至強(qiáng)處理器的服務(wù)器)，只要8個(gè)月，通過(guò)電費(fèi)節(jié)省就可以收回新服務(wù)器的購(gòu)買成本。

UPS以及服務(wù)器、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備所使用的電源也是實(shí)現(xiàn)綠色節(jié)能的重要部件。UPS作為進(jìn)入數(shù)據(jù)中心的第一個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備，其自身所消耗的電能也需要引起足夠的重視。需要合理規(guī)劃UPS容量，最好采用模塊化的設(shè)備，用多少配備多少，防止超量配備所造成的容量損失。在服務(wù)器等設(shè)備所采用的電源方面，一定要采用高轉(zhuǎn)換效率的電源，防止交流轉(zhuǎn)直流過(guò)程中，因?yàn)檗D(zhuǎn)化效率不高所造成的能源浪費(fèi)。推薦使用80+高轉(zhuǎn)換效率的電源，用戶可以通過(guò)80+的網(wǎng)站了解有關(guān)信息。有些電源的效率可以達(dá)到90%以上，因而具有更加優(yōu)秀的節(jié)能表現(xiàn)。

此外，用戶也可以提供去處設(shè)備中不必要的部件，以服務(wù)器為例，現(xiàn)有服務(wù)器多采用通用設(shè)計(jì)，其針對(duì)性不強(qiáng)。以Web2.0應(yīng)用為例，它對(duì)計(jì)算密度要求高，但是對(duì)擴(kuò)展性要求并不高，就可以通過(guò)減少部分配件的方式，提高計(jì)算密度。其典型的代表超密度服務(wù)器，如超微、iDataPlex、雙子星燈。

采用集成度更高的刀片服務(wù)器也是實(shí)現(xiàn)綠色節(jié)能的好方法。有些用戶也許會(huì)認(rèn)為，刀片服務(wù)器的綠色節(jié)能特性不如宣傳中的突出，實(shí)際上，僅從標(biāo)稱功率看，刀片似乎優(yōu)勢(shì)不大。但是專業(yè)刀片服務(wù)器廠商支持，所謂刀片的綠色需要一段時(shí)間的觀察，需要與管理軟件配合，就可以實(shí)現(xiàn)突出的效果。從世界范圍看，刀片服務(wù)器綠色節(jié)能達(dá)到了普遍的認(rèn)同。刀片服務(wù)器是未來(lái)的發(fā)展方向。

與刀片服務(wù)器緊密相關(guān)的是散熱的問(wèn)題。即使不采用刀片服務(wù)器，數(shù)據(jù)中心制冷也應(yīng)該引起足夠的重視。根據(jù)IDC數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，數(shù)據(jù)中心制冷所消耗能源占數(shù)據(jù)中心總消耗的30%以上，有些可以達(dá)到40%。因此，管理好數(shù)據(jù)中心制冷對(duì)于綠色節(jié)能意義重大。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心多采用中央空調(diào)方案，通過(guò)溫度調(diào)節(jié)進(jìn)行控制。這種方案效率比較差，很難滿足"熱點(diǎn)"區(qū)域的制冷需要。如果按照"熱點(diǎn)"區(qū)域來(lái)調(diào)節(jié)溫度，那么對(duì)于非"熱點(diǎn)"區(qū)域而言就是一個(gè)浪費(fèi)?，F(xiàn)在數(shù)據(jù)中心多采用"下送風(fēng)"的制冷方案，冷風(fēng)量可以根據(jù)機(jī)架的需要進(jìn)行智能的調(diào)節(jié)，其方法是通過(guò)控制地板的"開孔"來(lái)完成。目前，惠普、IBM、戴爾、富士通等均提供了針對(duì)數(shù)據(jù)中心制冷管理解決方案，根據(jù)傳感器部署自動(dòng)捕捉數(shù)據(jù)中心各區(qū)域的溫度變化，繪制熱成像圖，根據(jù)需要自動(dòng)調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)中心的制冷。

數(shù)據(jù)中心制冷方案還有很多選擇，例如采用液冷門的液冷方式。它可以解決傳統(tǒng)風(fēng)冷所不能夠滿足的25KW以上的散熱需求。此外，有條件的地區(qū)，如中國(guó)北方在冬季可以利用免費(fèi)自然冷空氣，以達(dá)到免費(fèi)制冷的目的。例如Google把數(shù)據(jù)中心構(gòu)建在海上，利用潮汐為數(shù)據(jù)中心提供能源。

　　PUE是關(guān)鍵

構(gòu)建綠色節(jié)能的數(shù)據(jù)中心，既是社會(huì)發(fā)展的需求，同時(shí)也是企業(yè)發(fā)展的需求。不僅利民，同時(shí)也可以減輕企業(yè)的IT運(yùn)維成本。綠色節(jié)能是趨勢(shì)，應(yīng)該引起用戶足夠的重視。從技術(shù)的角度而言，就是要想方設(shè)法提高數(shù)據(jù)中心的PUE(數(shù)據(jù)中心的整體功耗/IT設(shè)備的功耗)值。

今年7月，中國(guó)航信借助在線更換UPS的機(jī)會(huì)，對(duì)數(shù)據(jù)中心制冷進(jìn)行了改造。據(jù)了解，中國(guó)航信此前的數(shù)據(jù)中心相較之國(guó)內(nèi)大多數(shù)的數(shù)據(jù)中心，其制冷方案也是比較先進(jìn)的。已經(jīng)采用了下送風(fēng)的制冷方案。用PUE來(lái)衡量(值越低越好)，此前中國(guó)航信數(shù)據(jù)中心為2.2，國(guó)內(nèi)大多數(shù)數(shù)據(jù)中心為2.5～2.7。

與惠普合作，中國(guó)航信采用傳感器對(duì)每個(gè)機(jī)柜高、中、低三個(gè)位置進(jìn)行采樣，將測(cè)量到溫度、風(fēng)量等，交由先進(jìn)的CFD模擬氣流軟件處理，繪制全機(jī)房散熱模型。

“根據(jù)這個(gè)模型，我們能夠清楚的知道:什么地方有氣流短路?什么地方有高發(fā)熱點(diǎn)?據(jù)此，我們就可以調(diào)整地面的開孔，或者通過(guò)增加盲板，對(duì)制冷的效率加以改善?！敝袊?guó)航信基礎(chǔ)設(shè)施保障部副總經(jīng)理于進(jìn)說(shuō)。

通過(guò)此次制冷改造，中國(guó)航信成功的將PUE從2.2進(jìn)一步降低到2.0，它意味可以降低能耗18.7%，這對(duì)于中國(guó)航信而言，將是一筆不菲的支出節(jié)約，至少也有200萬(wàn)元人民幣。"據(jù)了解，通過(guò)此次改造，中國(guó)航信現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心壽命得以延長(zhǎng)，至少是2年的時(shí)間。這也為中國(guó)航信構(gòu)建新的數(shù)據(jù)中心贏得了時(shí)間。