利用虚拟化技术 节约数据中心能耗

思科的绿色工程副总裁谈论数据中心效率、虚拟化和初创企业面临的机遇


与其他行业相比,不能应对外部变革的大型企业在科技行业中的生存空间更为有限。为了适应形势的发展,思科在去年改组了以创新为使命的思科研开发部门,聘请了一些重要的人员,并让该部门在思科内部有更大的自由度。

Paul Marcoux就是思科此次聘请的主要人物之一。他此前曾担任American Power Conversion的管理人员,也是The Green Grid的创始人员之一。这是一个非盈利性组织,致力于解决数据中心和企业计算的能效问题。思科邀请Marcoux担任负责绿色工程的副总裁,帮助思科解决在环保和能效方面存在的各种问题。

我几周前对Marcoux进行了访问,以了解思科将怎样改进它的路由器、交换机、服务器和其他设备,并听取他在数据中心领域所面临的问题和初创企业取得竞争优势的机会(未涉及到利润)等方面的见解。


VB: 就能效和更加广泛的气候变化问题而言,思科产品目前的竞争力如何?
坦白地说,我认为思科处于整个行业的中游。我们既不领先,也不落后。在我们所处的这个行业中,很多大型企业直到18-24个月之前,才开始真正地考虑在企业内部开发环保流程。如果您注意一下大西洋另一端的欧洲企业,会发现其中有些从15年以前就开始考虑气候变化问题,并已经将这一点融入到企业文化之中。它也将变成我们的DNA的一部分。


VB: 思科计划通过哪些措施来成为这方面的领导者?
就目前而言,我们的高端产品实际上相当强健和高效。但是,我们在全球范围内真正所能发挥的影响,将取决于我们能否对低端产品进行卓有成效的改进。我相信,您将会在这方面看到非常迅速的变化。


我们的目标是为电源加入智能。如果您在数据中心有一个虚拟化的进程,而且需要访问更多的容量,那么需要做的就是到机架上再添加一台服务器。在不久的将来,所有设备都会以机架的形式存在。这时,它们所需要的功率就不再是3000瓦特,而是30000瓦特。对这种增加后功率的管理技术就是我们希望自己和其他企业开发的。


VB: 您用了很多时间与数据中心的经理和技术主管谈话。您都听到了哪些有用的信息?
他们都已经不堪重负,而且忧心忡忡。他们感到,很多针对数据中心的解决方案只是围绕技术和设备提出的。一些较为资深的首席技术官和首席信息官已经认识到,解决问题的关键并不只是改进设备。这种观念无疑是正确的,但是他们仍然需要更加深入地了解硬件和软件的关系,以及供电、冷却和网络之间的联系。


令人感到遗憾的是,很多这样的要素并没有被纳入他们的行动计划。在21世纪,我们需要了解的重要事实之一,是大部分数据中心还在以20世纪60年代、70年代所设计的方式运行。而且就组织结构上而言,它们并不适宜进行重要的改进。


VB: 他们在寻求什么?
他们在寻求可以减少成本、风险和环境影响的方法。真正的问题在于,电力成本在过去五年中增长了30%。在未来2-3年中,它还将继续增长30%。到2020年,电力成本将会是当前水平的2.5到5倍。


能源成本将会成为决定数据中心能否成功的关键因素之一。如何在这方面实现成功的管理,显然取决于您能否安装传感器和实时监控系统的能力,以及如何将所有这些组件整合为一个完整的系统。


VB: 您通常对数据中心会提出怎样的建议?
如果关注的焦点是迅速地降低能耗,那么首先要做的就是启用服务器的各种节能特性。其次是考虑虚拟化的应用。


一个严重的问题是,大部分人并没有真正地理解虚拟化的意义。很多业界人事都遗忘了虚拟化的另外一个重要方面――基础设施。在将基础设施纳入到虚拟化范围以后,就可以将能耗降低到设施的设计极限以下。但是在这样做时,数据中心的冷却系统可能会变得不太稳定,甚至会崩溃。供电系统也是如此。这个问题还没有在业界引起足够的重视。


之所以很多虚拟化实践没有真正起到节约能耗的作用,是因为基础设施部门――目前并不属于IT的一部分――会采取他们认为正确的做法:在其冷却系统上安装进程。这些进程所增加的人为负荷将与您通过虚拟化进程节约的负荷成正比。他们所安装的设备被称为“热气旁通”。它们会将冷却系统的输出导入到输入,从而维持冷却设备的运行。


VB: 这听起来很有趣,不过作用似乎并不大。难道没有人发现这个问题吗?
目前,大部分采用这些解决方案的企业都没有测量和管理它们的效果。他们只是在建筑物的一侧安装了一个电表。因此,他们并不知道这个解决方案的具体实施情况。


VB: 那么我猜想,添加一个能源监控系统是您的主要建议之一。除此以外,您还有哪些建议?
分析所使用的供电和冷却系统。如果还保留了一些传统的设备,那么您需要对它们进行统计。通过用现代化的冷却设备取代这些传统设备,可以将功效提升97%。由于这样做的优势如此明显,所以无疑是一个立竿见影的解决方案。


我的下一个建议是确保使用基本的冷热交换系统。如果您使用了很多刀片和“匹萨饼盒”式的服务器,那么您可能根本就不需要采用地板下的冷却系统。在天花板上安装冷却系统就已经足以满足需要。他们将这种方法称为“紧密对接”。您实际上是用自己的空调冷却系统对接到发热系统,即您的服务器系统。这样,您就可以获得免费的冷却效果。如果您身在一个偏北的、较冷的环境之中,您还可以采用片式冷却交换系统。在天气较冷的时候或者冬季,您可以用室外空气来冷却您的数据中心。这样的成本将极为低廉。并不是只有在西伯利亚才能获得这样的好处。实际上,您在圣何塞就能这样做。在任何气温低于60华氏度的环境中,都可以利用这样的方式节约大量的冷却成本。


最后,应当全面整顿您的数据中心,或者在其已经工作超过40年的情况下重新加以整顿。这可以验证确认数据中心的所有环节都符合设计要求。很多系统都会随着时间的发展而发生变化。这就好像是调整一辆汽车。


VB: 初创企业和企业家们有没有机会解决这其中的部分问题?
一个具有讽刺意味的事实是,每个州都有其自己的能源使用要求――从计费到消耗。各种复杂的能源规定很容易让普通IT人员感到困惑不解。如果一个初创企业能够开发和提供一些便于理解的方法来改进与某个特定设施相连的服务器,那么将会给普通IT人员带来巨大的价值。他们非常愿意为此付费。


在虚拟化方面,最新的趋势是将其从服务器领域转向网络领域,以及数据中心的物理供电和冷却系统。实际上,您的系统必须能够预测IT虚拟化的负荷,并提前对供电系统进行相应的控制。如果有一个像交通警察这样的系统,可以根据您的需求提前冷却数据中心的某个特定的区域,那么企业将会获得巨大的收益。虚拟化世界可能是数字化的,但是它总是需要在模拟世界中发挥作用。热量是一种模拟化的物理量。您不能立即让事物变热或者变冷。


VB: 在发电方面呢?
目前有很多不同类型的、行之有效的发电系统――燃料电池、风力发电、光电转换、高速涡轮发动机等。所有这些系统都将会在数据中心发挥一定的作用。数据中心在这方面存在着广泛的发展空间,因为它们的运营都是非常本地化的,具有一些非常本地化的需求。如果当地存在足够的风能,您就可以选择它作为一种替代性能源。如果数据中心位于沙漠之中,那么就可以使用充足的阳光作为能源。如果在北极圈附近,那么就可以使用地热。或者,如果您的数据中心位于天然气资源丰富的沙特阿拉伯,那么就有机会使用微型涡轮喷气发动机和燃料电池。


有没有某种发电方式优于所有其他方式?我并不这样认为。我认为所有发电方式都存在广阔的发展空间。企业员工所要做的就是,找出它们各自适用的场合。


VB: 最后,您还想对数据中心的工作人员说些什么吗?
IT经理对免费资金的概念并不熟悉。他们很可能听说过“免费冷却”,但是对免费资金则一无所知。事实上,这种资金的确存在。它们源自于公用事业公司。这些公司非常愿意与IT企业在高能效系统的工程设计和安装方面展开合作。这并不是因为他们乐善好施,而是为了获得更高的利润。如果他们不需要再建设一个发电厂,那么他们此前所做的投资就能更快地产生回报。


IT经理必须意识到,有很多外部企业乐意为他们提供帮助。虽然解决能效问题的费用相当昂贵,但是有很多适当的解决方案。


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作者简介:Chris Morrison

Chris Morrison主要为VentureBeat撰写关于清洁技术和环境问题的文章,有时也会涉猎游戏和语义技术。他起初为Business 2.0杂志撰写技术文章,但在该杂志于2007年停刊之后,他很快意识到新媒体是一个重要的发展方向。Chris还撰写一些关于公众股权和法律监管问题的文章。他来自于维吉尼亚南部,毕业于华盛顿的常青州立大学(Evergreen State College),目前居住在旧金山。


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