摘要：随着计算能力的不断增加，大型超算中心的能耗也急剧攀升。降低能耗、提升IT效能，是建设大型超算中心时需要重点解决的问题。基于此，深圳先进技术研究院在建设高性能计算中心时，将节能技术的研究放在了突出位置。本文从机房设计、体系架构设计、节能软件设计等方面进行分析，为建设绿色节能的大型超算中心打下良好的技术基础。

第1页:国内外研究现状和趋势 第2页:高性能计算中心绿色节能解决方案 第3页:效益评估

　　
2)对硬件设备的监控和管理 　　
对硬件设备的监控管理模式为：监控节点硬件(比如CPU、Memory、Disk等)的负载动态变化，并对其功耗进行管理和优化。具体的CPU和DISK功耗管理方案如下。

CPU功耗管理：根据资源需求变化，调节资源池中的CPU等空闲资源，使其处于休眠或正常耗电状态；根据应用特性，对CPU的功耗状态进行动态调节。DISK阵列功耗管理：动态确定磁盘转速，转速过快或性能目标不能满足的Disk会自动迁移数据到合适DISK，从而进行自动性能调整。

3.2.4智能能控和运管

1)智能能控 　　
智能能控包括对楼宇内各类能耗设备的监控。其中，比较典型的就是机柜动态智能散热控制。通过部署在机房每一机柜和各个节点内的温湿度传感器，动态监测高负荷(高发热量)的设备温湿度，当某个节点负载高，发热量上升的时候，制冷设备加大对其制冷力度(包括调整抗静电地板通风板的通风口大小，开关部分空调设备、调节空调设备频率和速度等)；而当某些节点运行在低负载下，发热量低时，则制冷设备减小对其制冷力度。这种“按需调配”制冷资源的解决方案，能最大限度的贴近热源，将冷热通道和智能能控结合起来。

2)节能运行管理制度 　　
制定定期节能改进制度，包括定期的高性能计算中心热区测绘、定期高性能计算中心节能方案评估、定期高性能计算中心节能方案更新等。并制定24小时执勤制度、人员进出机房管理制度等等。

4效益评估

先进院的高性能计算中心，功耗初步预估将高达2兆瓦。按现阶段深圳市的情况，以电价1元/kw.h计算，则：设备电费=365*24*2000=1752万元/年。 　
如果按照制冷和IT能耗比为6：4计算，则：制冷电费=1752*6/4=2500万元/年。则：总费用=4252万元/年。 　　
而采用本方案的节能措施，将会取得很好的经济效益。

1)采用绿色节能的机房建设方案： 　　
根据曙光5000的经验，仅采用水冷机柜散热技术，就将比常规空调制冷至少节约20％空调耗电。如果以制冷耗电占总体能耗的50％来预估，则合理的机房建设方案则至少可以为整个运营每年节省电费10%。

2)采用合理的体系架构设计： 　　
根据曙光5000的经验，在体系架构设计方面，仅全系统刀片设计，就比常规机架式节电节约1％耗电。先进院的高性能计算中心如采用合理的体系架构设计，也能使节能比例达到甚至超过此数值。

3)采用各类节能软件和合理的调度软件： 　　
根据曙光5000的经验，采用节能软件和作业调超算中心节能技术研究度相结合，系统全年预计可节约0.87%的耗电。以这个比例来推算先进院的高性能计算中心绿色节能软件效果，如软件设计更加合理，则可为运营每年节省电费1%。

4)制度化的日常维护管理： 　
根据机房维护的经验，智能化的日常的监控和维护至少为整体运营带来1％的节能效果。通过上述的初步估计，通过该方案的实施，可为先进院的高性能计算中心的运营，每年节省电费开支为：4252万元*13%=552.76万元。可见，这是一笔非常可观的经济效益，实现了先进院高性能计算中心的可持续发展。

5展望

先进院高性能计算中心的节能将会是一个复杂的、长期的任务，不仅在前期的体系架构和机房设计方面需要全方面的设计，还在日常的运营维护上也要长期坚持科学的节能制度。所以，该项工作不仅仅涉及技术上的革新，也涉及到节能理念、制度上的改进。节能研究任重而道远，它是先进院的高性能计算中心可持续发展的根本，是落实国家建设节约型社会的重要举措。

参考文献

[1]李利,杜晓梅,薛刚.第30届“TOP500超级计算机”与首届“GREEN500”分析,高性能计算发展与应用,2007(4). 　　
[2]桂亚东,一场计算机高效节能的绿色革命,高性能计算发展与应用,2008(3). 　　
[3]董峰,高性能计算机机房专用空调节能措施的探讨,电信技术,2008(2). 　　
[4]KirkW.Cameron,RongGe,XizhouFeng.High-PerformancePower-AwareDistributedComputingforScientificApplications,IEEEComputer,2005,38(11):40-47.

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