绿色IT从IT设备节能开始(一)

日期: 2008-11-17 来源:TechTarget中国 英文

  在倡导绿色IT的趋势下,如何节约成本,降低IT能耗成为企业率先关注的方面。如何以最快、最直接、最见效的方式降低企业的PC机、服务器等IT产品的能耗,也是企业IT管理者每天冥思苦想的事情。本文整理出由小至大的IT省电秘招,让IT人员可以了解到在采购IT设备或是建置机柜与机房必须要考虑哪些IT节能方案。

    IT要做到省电,可以从IT设备、机柜与机房下手,但要彻底解决IT的耗电量问题,就要从耗电的IT设备下手,对目前已经拥有2千多台服务器的游戏橘子而言,如果能解决2千多台服务器的耗电量,相对来说,就可减轻机柜与机房的节能设计,游戏橘子公司CIO林纯忠说:“省电,还是要从源头做起。”

    林纯忠表示,过去服务器的耗电量并不大,1台1U服务器顶多300多瓦,但随着多核心处理器的发展,服务器的耗电量越来越高,目前1台1U服务器耗电量可达670瓦,效能加倍,耗电量也跟着增加,散发出来的热量也就越多。 林纯忠认为,如果服务器就能做到省电,相对来说,散发出来的热量也就越低,也因此,不管部署多少台服务器,也不用再额外建置水冷机柜甚至是机房的冷热通道。游戏橘子目前也期待透过服务器厂商,能够制造出更省电、散热量更低的服务器。

    过去,游戏橘子如果要选购节能服务器就只有刀锋服务器,或是选购低电压的处理器,但包含IBM与NEC都将于8月与明年初推出新一代节能服务器(iDataPlex与ECO Center),透过完整的节能方案,不但让机房可以容纳更多的服务器,甚至散热效果更好,更重要的是,可以大幅节省电费。

    不只是服务器,机房与机柜也可以做到节能,以机房为例,首要的目标就是要建立冷热信道,提升机房空调系统的效率,来减低空调的电力成本,而机柜则可采用水冷套件,透过冷却水将热带出机房,同样也可减少机房的空调需求。首先,我们就先从IT设备下手,告诉你如何在源头做到IT省电。

  服务器是机房耗电的元凶

    根据StorageIO Group的统计,服务器的耗电量占整体资料中心硬设备耗电量的48%,其次是储存设备,占37%至40%,第三耗电的是网络设备,占12%至15%。由此可以看出,如果能减少服务器的用电量,就可解决资料中心近5成硬设备的用电量。

    要降低服务器的耗电量,在零组件上除了可以选购低电压处理器、2.5吋硬盘与高能源转换率的电源器外,从今年开始,更多厂商也开始投入改造服务器,以强化服务器节能,如IBM与NEC推出节能服务器。

    IBM与NEC的节能服务器都采用多种节能设计,以NEC的ECO Center为例,就采用低电压处理器、2.5吋硬盘、服务器虚拟化,甚至是服务器的架构设计也像是刀锋服务器,透过共享风扇与电源供应器等模块,强化电源使用效率。

  第1招 低电压处理器耗电省5成──NEC曾经测试2台采用不同处理器的服务器,以低电压的Xeon L5420(频率2.50GHz)处理器,与Xeon X5355(频率2.66GHz)相比较,在闲置状态下,低电压处理器可省下71%的电力,在高负载的状况下,可省下52%的用电量。

  第2招 新制程的处理器较省电──处理器的耗电量也与制程技术有关,以英特尔最新一代45奈米Xeon 5400系列处理器为例,相较于前一代65奈米Xeon 5000系列处理器,可节省38%的耗电量。

  第3招 透过电源管理节省处理器耗电量──英特尔新一代处理器都内含电源管理技术,当系统待机时,透过降低处理器的电压来达到节能的效果,英特尔表示,待机情况下耗电量可减少50%。

  第4招 选择高转换率的电源供应器──电源转换率越高的供应器,就越不会浪费电。以500瓦电源供应器来看,若转换率为60%,就需要833瓦的电力;若采用转换率为80%的电源供应器,就只要625瓦的电力,至少就可省下208瓦的电力。

  第5招 电源供应器适量就好──选择电力瓦数刚好符合服务器运作的电源供应器,对省电也有很大帮助。目前如华硕就推出1路的RS100-E5/P12服务器与2路RS160-E5服务器,分别采用220瓦与460瓦的电源供应器,以一般1路服务器都配备350至450瓦的电源供应器,2路服务器配备700至800瓦的电源供应器来看,华硕的新服务器就可省下一半电力。

  第6招 认明“80 Plus”认证电源供应器──服务器如果并未虚拟化,系统的负载率是相当的低。虽然,部分市售的电源供应器都号称能达到80%以上的电源转换率,但前提都是系统的耗电量必须让电源供应器的负载量达到100%。目前有越来越多的服务器,开始采用“80 Plus”认证的电源供应器,在电力负载量为20%、50%与100%时,都能达到80%的转换率,这么一来,不管系统负载率的高低,都能省下一笔电费。

  第7招 采用低电压内存──服务器内仅次于处理器最耗电的零组件就是内存,选对内存对服务器省电关系重大。以FB-DIMM为例,耗电量约10.4瓦,但DDR2内存仅4.4瓦,足足可省下一半的电力。虽然FB-DIMM耗电量较高,但有较佳的效能表现。

  第8招 选用2.5吋硬盘──硬盘要省电,就要减低马达运转的耗电量。2.5吋硬盘相较3.5吋硬盘,由于碟盘较小、马达转速也较低,在耗电量的表现上,明显优于3.5吋硬盘,平均来说,3.5吋硬盘耗电量约为18瓦,但2.5吋硬盘只需要9瓦的电力,就可省下一半的电力需求。

  第9招 固态硬盘更为省电──由于固态硬盘(Solid State Disk, SSD)采用 NAND闪存作为储存材料,少了传统硬盘的盘片与马达,耗电量更只有传统硬盘的10%。

  第10招 定时清理散热风扇──风扇是用来降低服务器温度,如果风扇没有达到有效率的降温,就会造成系统内部的零组件温度过高,相对来说,也提升各零组件的耗电量。所以,定期清理风扇的灰尘,避免因为灰尘减低风扇的转速,才能让每一度电都能发挥出效益。

  第11招 动态调整风扇转速──服务器可以针对工作的负载量,来监测服务器内部温度,进而动态调整风扇的转速,降低服务器风扇的耗电量,比方来说,当服务器工作负载量大增时,系统温度相对也会提高,风扇就会提高转速来降低服务器温度,反之,当服务器工作负载量低时,风扇转速也会随之降低,达到降低风扇耗电量的目的。
 
  第12招 依照应用程序的使用率分配适合的服务器──应用程序的属性决定了服务器的使用率,比方来说,某些应用的负载率在上班时间最高,下班后反而是闲置,但有些应用程序却是相反,如果没有妥善的分配,反而让服务器有更多的闲置时间,造成浪费电力的状况。以台达电子为例,就将不同的应用程序分门别类,将上班时间负载率较高的与下班后负载率高的应用程序安排在同一台服务器中,避免因系统的闲置造成电力的浪费。

  第13招 整合服务器──大型主机具有相当大的运算效能,以IBM自身为例,就将全球3,900台Linux服务器整并在30台大型主机中,藉由整并服务器,来达到节省电费的目的,根据IBM的评估,在5年内就可省下8成的机房耗电量。

    当然,并非每一间企业都需要大型主机,换个方向想,如果采购1台效能杰出的服务器,同样也具备整并效果,以IBM P系列服务器为例,透过n Partition的分割,就可整并多台服务器。

  第14招 关闭闲置的服务器──你曾经评估过机房内部的每一台服务器的使用量吗?根据Dell的统计,1间机房的闲置服务器约占整体服务器数量5%至15%。由于闲置的服务器并没有关机,在待机状态下的耗电量也要70%至80%,所以关闭闲置不用的服务器,就可省下大笔的电费。

  第15招 刀锋服务器可省下44%的电力──说到服务器节能省电最直接的反应,就非刀锋服务器莫属。刀锋服务器透过共享电源供应器、网络设备与风扇等,来提升整体电源的使用效率。以电源供应器为例,一般机架服务器,由于必须维持双备援状态,1台机架服务器都会有2颗电源供应器,但刀锋服务器则是数台刀锋模块共享1个电源供应器,且每个电源供应器都为互为备援,相较机架服务器,不但能够使用更少的电源供应器,更让电源供应器都能维持高负载率,进而提升电源转换的使用效率。

    IBM曾经比较36台2路BladeCenter刀锋服务器与36台2路1U机架式服务器的耗电量,36台机架式服务器就需要15,912瓦的电力,但刀锋服务器的电力仅需要8,872瓦。由于消耗的电量较小,整体的散热也较小,36台机架服务器就需要54,260 BTU的空调量,同样36台的刀锋服务器仅需要30,255 BTU空调。IBM表示,至少可省下44%的电力与空调冷却的费用。

    不只节省电力与空调,也可以节省机柜空间。36台1U服务器就需要36U的机架空间,但刀锋服务器却只要21U的空间,如果能够解决高密度散热的问题,刀锋服务器就可节省机房空间不足的问题。

    以桃园县政府教育局为例,当初导入刀锋服务器就是看准可省下大笔电力成本。桃园县政府教育局网络中心庄斯凯说:「导入刀锋服务器将可节省庞大的电力支出。」

    不只是电费,也可节省服务器采购成本。桃园县政府教育局当初曾经评估32台HP 2路机架服务器DL360 G4P,整体的建置费用就需要近4百86万元,但同样采购32台HP刀锋服务器BL460c却只要约4百20万元,就让桃园县政府教育局节省约66万元的建置费用。

  刀锋服务器共享电源供应器、风扇与网络模块,达到省电的目的。

  第16招 以虚拟化整并服务器来省电──为何服务器虚拟化可以节省电力支出,主要的原因在于透过整并多台服务器来节能电力的支出。以某高科技公司为例,透过虚拟化就可省下76万元的费用,这76万元包含服务器的耗电量与空调冷却的费用。若该公司未导入虚拟化就需要23台服务器,虚拟化后,则只需要3台4路服务器,每年电费就可省下41万元。由于服务器数量减少,散发出来的热量也会变少,所以空调费用只要35万元,整体来说,虚拟化后总共可省下76万元。

  第17招 动态调配虚拟机器──服务器虚拟化还可透过动态调配虚拟机器,来减少电力支出。比方来说,如果有3台实体服务器都有VMware虚拟化软件,并将3台服务器整合成1个资源池,透过VMware的不停机在线转移工具VMotion,就可将3台服务器上所有的虚拟机器动态移动。所以,当这3台实体服务器虚拟化后的使用率仍不到5成,就可将其中1台服务器上的所有虚拟机器平均分配给另外2台,并关闭闲置服务器,就可达到省电目的。

  第18招 刀锋与虚拟化并行──刀锋服务器与虚拟化技术都是透过服务器的整并来节省电力的支出,但如果能虚拟刀锋服务器,那么整并的效益将更为惊人,以神达计算机为例,就透过虚拟刀锋服务器,省下大笔电力支出。当初神达计算机导入刀锋服务器主要是为了整并老旧服务器,但整并后,却发现每台刀锋的应用程序负载量不同,为了提升使用率,进一步虚拟刀锋运算模块,每个模块可虚拟出5至6个虚拟机器,以1台刀锋机箱,至少就可整并70台的服务器。

  第19招 节能操作系统,Red Hat胜出──国外媒体Network World测试服务器操作系统的耗电量,在相同的硬件规格下,发现Red Hat Enterprise 5.1版比起微软(Microsoft)的Windows Server 2008 Enterprise版,Red Hat Linux操作系统可节省12%的用电量。Network World测试的操作系统,除了微软Windows与Red Hat Linux外,还包含Novell SUSE Enterprise Linux 10 SP1,在不同的硬件测试平台,Linux操作系统节能表现较为突出。

  第20招 将电力成本纳入采购评估标准──企业在IT设备的采购上,已经有越来越多的企业,也将电力成本也纳入整体采购成本,以广达计算机为例,在IT设备采购的评估项目中,也会纳入电源与管理成本。广达计算机信息部协理方天戟表示,广达采购IT设备时,并不只看初期的建置成本,也会注意后续的维运成本。若采购高阶服务器会带来更大的电力与人力管理成本的效益,即使初期建置成本较高,仍会考虑采购高阶服务器。

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