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节能减排技术在数据中心的应用研究

来源:IT商业新闻网 作者:Randy编辑 更新时间:2012-3-17 19:49:10

摘要:本文根据数据中心节能方面目前的发展情况,提出一些技术使企业数据中心实现节能。使用这些技术,不仅可节约大量电费支出和延长设备寿命,同时减少数据中心对环境的影响,为企业树立环保的形象。


  
  根据摩尔定律,“每18个月处理器性能提高一倍,而价格下降一倍”,也就意味着“用一个美元所能买到的电脑性能,每隔18个月就翻两番”。因此对于一些使用多年性能差、体积大的服务器应采用淘汰方式处理。一台新型服务器性能上面可以替代4一5台老式服务器,且耗能却是比一台老式服务器还少,产生的热量也少。目前刀片式服务器产品在多核、低功耗技术的推动下将从最初追求高密度的刀片服务器,发展到强调整体综合性能、高生产力的新一代的刀片产品,也是值得关注。
  
  (2)存储技术节能问题
  
  根据IDC的一项调查显示,全球数据量在未来十年,将以每年50.6%的综合增长率迅速膨胀。面对海量的存储需求,数据中心只有通过购买更多的存储设备来增加空间,与此增长不仅是设备采购费用增加,能耗也随之增加,只要实现高效存储数据,减少机器及磁盘数量,就能解决急速增长的能源消耗问题。
  
  由于目前绝大部分用户采用的是开放系统,其外挂存储占有目前磁盘存储市场的70%以上,外挂存储分为直连式存储和网络化存储,直连式存储(DAS)依赖服务器主机操作系统进行数据的IO读写和存储维护管理,数据备份和恢复要求占用服务器主机资源(包括CPU、系统IO等),直连式存储的数据量越大,备份和恢复的时间就越长,对服务器硬件的依赖性和影响就越大。网络化存储(FAS)通过网络交换机连接存储系统和服务器主机,建立专用于数据存储的区域网络。网络化存储不需要提供专门服务,且可以通过网络通道将信息迅速进行存储,存储空间大小与所连服务器性能无关,具有明显节能优势。
  
  3、软件节能问题
  
  (1)虚拟化技术
  
  虚拟化是一个广义的术语,在计算机方面通常是指计算元件在虚拟的基础上而不是真实的基础上运行。虚拟化技术可以扩大硬件的容量,简化软件的重新配置过程。CPU的虚拟化技术可以单CPU模拟多CPU并行,允许一个平台同时运行多个操作系统,并且应用程序都可以在相互独立的空间内运行而互不影响,从而显著提高计算机的工作效率。
  
  在传统模式下,一台服务器只能运行单一任务,其CPU利用率无法得到充分利用,而采用虚拟化技术可以实现在一台服务器实现多台虚拟主机功能,且每台虚拟机都使用独立、安全平台进行运行,可以大量节约服务器采购费用,同时也节约服务器运行的能耗。研究表明,虚拟化可以整合其资源池和实现计算机的高可用性,通常可以节省50%到70%的IT(硬件)总成本。
  
  (2)云计算技术
  
  云计算(Cloud Computing)是分布式处理(Dis-trihutedComputing)、并行处理(Parallel Computing)和网格计算(Grid Computing)的发展。云计算的基本原理是,使计算任务分布在大量的分布式计算机上,使各种应用系统能够根据需求获取计算力、存储空间和各种软件服务,数据中心的运行将与互联网相似。
  
  采用云计算技术可以允分利用高性能计算机,使整个数据中心资源得到充分整合。一台性能低的服务器通过云计算技术可以实现更多的功能。
  
  (3)Node Manager工具
  
  Node Manager是采用Java编写的实用工具Node Manager可以注册为Windows服务或Unix守护程序,因此当机器启动或重启时,它能够自动启动计算机上的Managed Server。每一台Managed Server运行的主机上能够运行一个Node Manager进程。Node Manager与该主机上的每个Managed Server保持一个socket连接,并使用该连接监视Managed Server的状态。如果Managed Server进程意外故障或WehLogic确定该进程活着但处在失败或挂起状态,那么Node Manager能够自动重启Managed Servero Node Manager还具有远程控制功能,因此管理员能够通过WehLogic Administration Console或WehLogic Admin工具启动或停止单个或所有Managed Server。在每个Managed Server主机上,Node Manager在配置的端口上监听服务器远程控制命令。
  
  通过对数据中心的应用服务器进行分类,将一些夜间或节日访问量少或无访问的服务器,采用NodeManger技术在这些时间段将其关闭,以减少能源消耗。
  
  (4)购买支持多线程技术的软件
  
  在单线程的工作模式下,如果把CPU看作是一共有100个时间片的话,CPU可能一直都只是花了其中的10个时间片来处理当前进程所要做的事情,只是用到了CPU的10%的时间片,而其他时间都白白浪费了,当然,实际上CPU的工作模式还是做完一件事以后再去做另一件事,只是CPU的处理速度非常快,很快就处理完成所请求的事情。为了提高CPU的使用率,采用多线程的方式去同时完成几件事情而互不干扰,如当前进程要完成3件事情1,2,3,那么CPU会分别用10%的时间来同时处理这3件事情,从而让CPU的使用率达到30%,大大地提高了CPU的利用率。
  
  在数据中心采购软件时尽可能使用支持多线程技术的软件,同时还需要确认该软件是否支持多核CPU(多核CPU已相当普遍)运算,这样的软件执行速度效率很高,可以节约大量运算时间,大大降低了服务器CPU运算能耗。
  
  4结束语
  
  数据中心节能问题并不能依靠某项单一技术实现,而是贯穿数据中心建设、维护全过程中。因数据中心维护成本占数据中心总成本绝大部分,因此许多企业都可以建立独立数据中心,但面对巨额维护资金显得十分尴尬。只有通过数据中心内部节能降耗减少其运行成本。
  
  目前,世界各国正在加紧能源方面的立法研究,鼓励企业使用清洁能源(风能、太阳能等),减少CO2的排放,通过加大对使用不可再生资源、高能耗尤其高污染企业的税收等调控手段,促使企业自觉地进行内部节能降耗工作,从而达到保护环境的目标。
  
  责任编辑:Randy

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