| 绿色创新工程(Project Big Green)与面向未来的绿色数据中心 |
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非常感谢今天有这样的一个机会来给大家介绍IBM绿色创新数据中心这样一个理念,IBM其实是在2007年的5月份推出了一个伟大计划叫做"绿色创新工程"(Project Big Green),我们今天来谈一下在绿色创新工程中的数据中心建设怎样做到更绿色。
首先我们来看一下数据中心的一些发展趋势,我这边有2007年末IDC关于数据中心的调查,在这个调查中提到了在澳大利亚、新加坡以及中国的香港地区这些成熟的市场,对IT的硬件投资已经放缓,客户更关注一些更高的可用性。在中国、印度、越南这样的新兴市场中我们非常关注新投资,以及建设更好的数据中心和管理好数据中心的工具。IDC同时也提到过去几年中刚刚在亚太区开始了虚拟化,已经在新兴市场和成熟市场同样获得重视,IDC这样一个调查和我们看到中国实际数据中心的现状是非常吻合的。IBM在2007年和《计算机世界》做了一个关于中国500个客户绿色数据中心的调查,调查显示60%对绿色数据中心这个概念非常认可,但同时也有43%的用户并不知道绿色数据中心怎么去建设。在那个调查中看到的现状以及和我从客户中看到的都表示了中国对绿色数据中心越来越认可。
我们为什么来谈绿色数据中心呢?因为各个企业随着业务的发展,绿色数据中心的发展也越来越迅速,按照目前的发展需求,绿色数据中心将在5年内倍增。
国家"十一.五"发展规划中有提到的,中国政府要在2010年把国家的能耗比现在降低20%。为了响应这个号召,中国很多大企业已经把节能减排作为自己的KPI(Key Performance Indicators)下降到各个部门。
数据中心在企业能耗中占了非常大的比例,IBM也有非常多数据中心的建设运用了我们的经验。我们在2007年5月推出了这样的绿色工程,我们每年会投资10亿美元,用于绿色服务开发和推广上。我们会着重在硬件、软件、服务怎么样能够更加绿色,希望满足在提高IT能力的同时,不增加能耗甚至于降低能耗这样的一个承诺。
IBM也在2010年要将我们的全球数据中心计算能力提高一倍,但同时不增加能耗。这实现了每年节省的电量为50亿度,相当于整个巴黎的用电量。
能源效率对数据中心是非常重要的,也许很多人没有算过自己的数据中心费了多少电。我们帮您算一下,假如说3000瓦的用电量,50个机柜这样一个规模企事业不是特别大的数据中心,那么每年用电费将是130万人民币,这还不包括空调的费用。因此,可以看到在一个企业如果节省掉这些费用,将是一个非常可观的数字。
我们可以来看一下,在数据中心能耗都用到那里去了呢?我们有一个统计数据,表示有45%的电用到了IT设备上,在IT设备中服务器硬件里面30%的电用在了处理器上,而70%用在电源、内存、风扇的这些设备上。假设我们的PC,资源利用率统计来看并不高,只有20%的资源是被利用的,那么有80%将是空闲,同时大多数客户一个数据中心其实有几天是比较高的负荷,平时是比较低的负荷。那么怎么能够把这些能源分配提高就是我们的工作,在这里我们有一个POE参数,我们叫做数据中心的能源效率系数,有一个非常权威的组织机构。我们理想的说法是一个公司POE系数做到1.6,而我们的目标是做到2.0。我们帮一些公司做了调研,很多公司的装机POE非常高,实际上空调是3倍于IT设备。在这样一个数据中心中,很多客户的数据中心装了很多空调还是很热,那么怎样用一些方式解决这些问题呢?这就是我们的绿色数据中心的解决方案。
IBM有这样的理念,我们用五步来实现绿色数据中心,绿色数据中心是指高能耗和高环保的数据中心。我们希望能够实现更多数据中心用电量的节省,更多服务器的利用率,以及空调的节省,通过这几个方式实现绿色数据中心。
第一步叫做诊断,是指了解现状,了解你现在的能源分配到哪里去了,以便于提高能源利用的机会。第二步是建设,我们有很多办法去建设数据中心。第三步叫做虚拟化,我们用虚拟化的技术提高绿色数据中心的效率。第四步叫做制冷,我们有很多制冷方案,其中也有很多IBM的专利技术。最后一步我们叫做管理和控制,我们是采用用电管理软件来对电源的使用进行管理记录和控制,由我们来决定数据中心提供多少电量。
先讲讲第一步诊断,我们在诊断上,IBM公开网站上有这样一个免费能源评估的工具,这个工具所有的客户都可以到IBM的网站上下载,有中文版也有英文版。其中有12个问题的提问,回答了这12个问题后会得到一个简单的报告,告诉您这个企业用电的状态、能源的分布及建议,当然他没有到客户现场,对您的了解也不是很深,所以这个建议相对简略,但也可以先看看需要注意哪些问题。
第二,我们有一个收费的服务,叫做能源评估服务,这个服务我们会带着专业的设备到用户的数据中心,帮用户收集所有数据中心的数据,包括用电情况、装机功率,以及机房内所有情况,把这些状态收集之后IBM有一个专利的分析工具,把这些数据输入到这个工具中会给您一个报告,告诉现在的状况是什么,有什么办法可以改进。比如说封闭一面外墙可以回收多少,我们承诺有15-40%能源的节省,也在这个报告中告诉客户。这也是IBM2007年在全球投放的服务,2007年我们已经在中国的两家电信企业用了这样的服务,领导看到之后非常震惊,他们觉得有那么多能源可以做改善,IBM已经给出了非常好的方案。我们也有专利技术诊断和分析的工具,这些工具都是IBM的一些专利技术。
在建设数据中心方面,IBM在07年的时候完成了在BD(音)的数据中心的建设,我们完成了7200平方英尺的扩建,在这个扩建的过程中我们把能源效率作为我们非常重要的设计点,我们采用了非常多虚拟化的技术,包括冷却和减少二氧化碳排放的技术,实现了非常高的效率。我们帮客户做数据中心也会把这些经验用到整个数据中心建设中去。
其实客户在管理自己的数据中心的时候往往有很多的误区,很多客户觉得把室温降一些就会提高效率?我们看看IBM服务器的公开指标,服务器在16-32度的条件下都可以工作,但实际上最适合的温度是在22度温度和45度湿度的情况下。我们来看一下一般传统数据中心服务器基本上都是前进风、后出风这样一个出风组织,我们可以想象一下工作流程,在服务器正面吸到风,完成冷却CPU以后把热气从后面吹出去。我们看一下IBM服务器的参数,我们叫BST刀片产品,上面写着当你吸入25度风的时候,需要400CFM(每分钟立方英尺,Cubic Feet per Minute)冷却服务器,但当达到35度的时候就会需要800CFM。我们这个也是非常智能的产品,当在32度或者更高的时候就开足4个小风扇冷却CPU。这也是很多用户跟我们说,机房中上面的服务器不响,下面的服务器响的原因。我们也看到一些问题,服务器上下冷热不均,这些问题都会比较多的发生。所以我们采用了"冷热通道"这样的建议,我们采用了两个原理,把两个服务器面对面、背对背,让冷风从前面吹过来,让热空气自然循环回到机房空调那里去,我们强调的是一定要热空气自然回流,要不然会造成回去的热风不热,空调是根据回风温度决定工作的,这就降低了送风效率,这样一来就看到很多机房装了很多空调还会热,是因为降低了送风的效率,但在低效率的情况下并不省电,也没真正起到制冷的效果。
同时我们也看到另一个参数,就是我刚刚讲到的刀片,在25度进风的时候,需要430个CFM,我们可以看到每块风口板都有这样一个参数,一块风头板,比如说这需要430CFM来冷却,我们可以想象一下一个机柜前面放五块就已经足够了,这也许不会被这个服务器利用掉,而被别的服务器利用掉,那么我们知道靠地板无线风冷的能力不是无限的。同时我们也看到在现在的数据中心有一个重要的趋势,IBMX3550机架式服务器中,标配电源是630瓦,假设装了10个1U的服务器,如果这个服务器装20U,那么怎么能够让所有服务器工作在最佳环境下,其实这就是绿色数据中心的目的。我们一直说绿色,其实节能和更安全的生产是密不可分的。
我们同时也看到有一些气流组织上的误区,有些客户在机房前面很近的地方开了送风板,冷风送出来以后,因为很近,这个回风立刻就被送回去了,这造成的不仅仅是浪费了冷风,另外其实没有一个客户真正算过地板开口和能源是不是对应,下面的服务器根本就没有冷风了,制不了冷,就像一个人患了高血压,他的安全性和工作时间肯定是比不上他在更好的环境下工作。
同时可以看到,一个服务器能耗分布在了哪里。我们有统计数据,当一个刀片工作在25度开两个小风扇,工作在35度开四个小风扇,这对工作也会非常的影响。
我们在帮客户建数据中心的时候,会把理论上的误区都避免掉,同时IBM有一个气流分析的模拟软件,我们会把整个过程用三维图象模拟一下。我们曾经告诉客户如果调整空调的位置就会省掉一台空调,就是靠这个实现的。
我们同时为了解决刚刚所讲到高密度数据中心的制冷,我们有很多辅助制冷的手段,可以用立着的空调直着对服务器送风,同时IBM有这样的一个专利产品,它是直接装在服务器的背面,是充满水的门,我们叫做它背门热交换器。这个门的原理是利用服务器或者吹出来热风的动能,把热风直接吹在充满水的背板上面,它的效率非常高,它的热效率比传统的高1倍以上。这个很好理解,比如有人自己在家玩儿高性能计算的玩家,他发现自己要超频采用风冷已经不行了,因为风冷不能做多很好的超频,在很多玩家那边已经采用水冷的技术,他在自己家的工作站上做些小的水冷。对于IBM来讲这其实不是新的技术,IBM在80年代就很多主机开始使用水冷技术,后来CPU技术的提高我们慢慢可以采用风冷就能满足,在我们下一代的产品中又采用了水冷,因为现在CPU的能力越来越高。那么这个技术能力给我们带来什么好处呢?第一就是能够带来机房效率的提高,风冷的效果一般是在2.6,我们装了这个水冷的背板之后,数据中心的效率可以达到5.5。这个效率跟刚才的POE不一样,这是1000瓦电实现多少冷却的功率。
这就真正实现了高密度,只有装了这个产品之后一个服务器才允许装25千瓦,装了这个水冷背板的门很多温度就被水冷直接带走了,允许这一个单机柜装了25千瓦,这对客户意味着什么?我们帮客户做能源效率评估的时候,如果有600平方米,我们帮他计算到高密度的时候只需要600个机柜就可以,这大大节省了数据中心环境的制冷,提高了能源效率。
我们有一个客户做电磁勘探的时候,他主要工作都放在刀片上,我们装上背板门之后就可以装3300片刀片,这时候所有的刀片空调的用电量是2500千瓦,我们测试了一下装了1600片刀片,刀片数量下降了一半,但整个机房的用电量还是2500千瓦,所以在电费上省了600万一年。
同时我们也帮另外一个客户做了分析,如果他采用水冷和风冷,他说省下来的电费两年就可以把设备投资费用收回来。在中国台湾省有两个成功安装案例,安装了两年以上也没有发生漏水,直接装上已经达到了23度左右,这是很好的改善。
虚拟化,这是IBM非常重要的绿色技术,再讲一下制冷。IBM在80年代的时候对服务器冷却技术研发力度非常高,像刚才我介绍的水冷门也是我们的案例之一,另外我们还有S产品,我们把它翻译成蓄能储能,平时在空调不需要那么多效率的时候它运转效率不高,但多余的能量没有用起来,所以我们就用这个产品把多余的能源储存起来,它的原理就有点像大的空调系统冰蓄冷的原理,这导致我的制冷系统和储藏系统做两套,它本身占的体积没有像冰蓄冷那么大,所以一套系统可以一边使用一边储藏。IBM也是把它做成了模块化产品,非常大的可以放在室外,小的可以做成箱体式的系统。加拿大有这样一个客户,他装了这套系统能源降低了45%,每年节约了超过530万千瓦的电费。
我们在做的案例中还有很多技术可以利用,我们都会在客户的方案中得到体现。
最后一步叫做管理和测量,这个我们在建设绿色数据中心过程中都会把这个作为一个点,同时今后如果看到我们另外两个部门介绍的时候,他会讲到有很多IBM做到实时分配、做到峰顶或者记帐,比如说一个服务器能够把不同的电费分摊到不同的位置上,这些IBM软件可以做到的,这个可以在下一次给大家介绍一下。
我们总结一下,怎样能够实现数据中心的高能效呢?第一减少能耗,第二增加效率,第三让每个人认识到环保是自己的责任。IBM一直觉得环保是重要的话题,并且获得了全球很多奖项,我们在美国、日本都获得了奖项,同时我们也帮美国能源政府机构做一些绿色参数能源的工作,在中国我们也做过类似的工作,制定具体怎样的标准才能叫做绿色数据中心。
我们在中国有很多绿色数据中心的成功案例,我们在中国也有建设部颁发的资质,我想我们是外商在这方面资质最全的一家公司。我们在日本有一家本部大楼,在日本我们是有建筑师资质的,我们可以建设整部大楼,我们从大楼的朝向开始做建议,设计了每个座位上多有个风口,空调保持在一定的温度上面,这样节省了很多的能源。在地下室做了很多的风道,把地下室的风节出来用来制冷,同时也用了一些自然原理让热风循环到上面。我也听说德国有一个案例,采用了60米以下的地下水做循环。
在日本这个大楼我们通过整个设计咨询节省了14%的生命周期的成本,使得日本这个大楼在日本非常完善的能源评定中评为最好的大楼,所以说我们每次讲到这个大楼都说这是我们最好的案例。
在中国我们也有非常好的案例,包括世纪联华、瑞吉红塔等,基本上在数据中心建设方面,绿色数据中心就是这样,如果有机会您也可以联系我们IBM中国区的相关代表,谢谢。
>>>以上文稿整理自 IBM 大中华区数据中心及智能化集成服务产品线经理 陈亮女士 讲演 |
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| IBM 技术专家 陈亮 |
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