未來(lái)數(shù)據(jù)中心占地更少性能更強(qiáng)

對(duì)于數(shù)據(jù)中心(DC)來(lái)說(shuō)，在實(shí)現(xiàn)整體體積降低60%的同時(shí)，將計(jì)算能力提高300%的目標(biāo)已經(jīng)不成問(wèn)題了。早在一年前，高德納(Gartner)分析公司就已經(jīng)作出過(guò)這樣的預(yù)測(cè)。因此，現(xiàn)在的關(guān)鍵問(wèn)題就變成了需要進(jìn)行什么樣的改進(jìn)才能達(dá)到這樣的目標(biāo)？本文所給出的方案不僅僅是通過(guò)對(duì)單顆螺栓進(jìn)行減重處理來(lái)實(shí)現(xiàn)，而是在能源節(jié)約和熱量控制等方面作出大量調(diào)整來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

因此，這項(xiàng)工作將會(huì)涉及到很多方面的大幅度調(diào)整;將基于機(jī)架的內(nèi)置冷卻系統(tǒng)添加到所有新數(shù)據(jù)中心和進(jìn)行改造的舊數(shù)據(jù)中心里就屬于很典型的例子。而對(duì)于安裝和維護(hù)工程師來(lái)說(shuō)，在擴(kuò)建數(shù)據(jù)中心的時(shí)間采用模塊化的新方法也可以幫助減少?gòu)呐ǹ照{(diào)到分區(qū)等方面所占據(jù)的使用空間。

不過(guò)，來(lái)自虛擬化軟件的改進(jìn)將成為所有領(lǐng)域中最大的部分。它可以讓物理處理器和存儲(chǔ)設(shè)備的利用率得以顯著提升。畢竟，軟件并不受到物理定律的限制(或者說(shuō)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于硬件設(shè)備)。在當(dāng)前情況下，系統(tǒng)管理程序和數(shù)據(jù)中心管理軟件對(duì)于計(jì)算操作的負(fù)面影響也許會(huì)高達(dá)10%左右。

這種負(fù)面影響不僅會(huì)減低對(duì)計(jì)算資源的使用效率，更會(huì)影響到閑置階段的資源利用情況。舉例來(lái)說(shuō)，現(xiàn)在如果我們利用當(dāng)前最流行的幾種管理程序來(lái)在云中建立一臺(tái)虛擬機(jī)的話，就需要耗費(fèi)掉10分鐘到1小時(shí)的時(shí)間。而在此期間，硬件設(shè)備早已經(jīng)被預(yù)留了出來(lái)，但卻基本上是處于閑置狀態(tài)。正如比爾·蓋茨和史蒂夫·喬布斯希望PC可以實(shí)現(xiàn)即時(shí)啟動(dòng)能力一樣，如果能讓管理程序程序在幾秒內(nèi)就建立起新虛擬機(jī)的話，就可以向效率提升300%的目標(biāo)更近一步了。同樣，虛擬數(shù)據(jù)中心的業(yè)務(wù)流程層必須將更多計(jì)算負(fù)載分配給處理器數(shù)量日益增加的具備越來(lái)越強(qiáng)大功能的云連接設(shè)備上，這樣不僅可以減輕服務(wù)器端的任務(wù)壓力，并能夠盡力降低對(duì)于數(shù)據(jù)中心中大型設(shè)備的需求。

在硬件方面，我們將會(huì)發(fā)現(xiàn)服務(wù)器空冷技術(shù)的改進(jìn)不會(huì)很大。造成這種情況的部分原因就是，在流行的低成本銷售模式的環(huán)境中，廠商很難做到對(duì)服務(wù)器內(nèi)部組件進(jìn)行深入開(kāi)發(fā)。但是，數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)者在降低建設(shè)成本方面卻存在很大壓力，而熱輸出或功耗改善百分比較少就會(huì)導(dǎo)致需要承擔(dān)的保費(fèi)總額進(jìn)一步上升。因此，對(duì)于未來(lái)的高容量服務(wù)器來(lái)說(shuō)，就需要采用散熱效果更好的相變材料或者液體。同樣，新類型磁盤存儲(chǔ)技術(shù)(磁硅兼容靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器MRAM之類)已經(jīng)完成了實(shí)驗(yàn)室測(cè)試，正處于投入商用的階段。這將會(huì)讓單位硬件的使用密度再獲極大提升。

下面所要涉及的，就是暖通空調(diào)與照明控制領(lǐng)域。很少有人知道，照明控制不當(dāng)可能會(huì)導(dǎo)致暖通空調(diào)系統(tǒng)能耗上升達(dá)到20%以上。因此，數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商可以通過(guò)部署具有高流明瓦特比的高可調(diào)LED照明系統(tǒng)，來(lái)做到照明和暖通空調(diào)所耗費(fèi)電量大大縮減的目標(biāo)。目前，還很少有數(shù)據(jù)中心會(huì)選擇配備擁有區(qū)域控制、時(shí)間編程以及添加設(shè)備遙感能力等先進(jìn)功能的細(xì)粒度照明和暖通空調(diào)控制系統(tǒng)。

當(dāng)然，還有一些比較前衛(wèi)的改進(jìn)措施。對(duì)于散熱空間處理來(lái)說(shuō)，最簡(jiǎn)單的方法就是將數(shù)據(jù)中心建立在能夠進(jìn)行自然冷卻的環(huán)境中。因此，為了充分利用地球所提供的天然冷卻能力，期望數(shù)據(jù)中心可以建立在山腳邊或者深入地下。在這里，典型的例子就是谷歌花費(fèi)了兩億歐元在芬蘭哈米納建立的一座數(shù)據(jù)中心。谷歌選擇在芬蘭的原因，就是寒冷的氣候加上低廉的電價(jià)。同樣，由于熱空氣會(huì)上升，所以垂直放置設(shè)備可以讓數(shù)據(jù)中心從更大的熱上升氣流中獲得更好的散熱。同樣會(huì)讓人產(chǎn)生興趣的技術(shù)還包括了對(duì)太陽(yáng)能和臨近水資源的利用，這些方式都可以降低空調(diào)的運(yùn)行成本。利用太陽(yáng)能發(fā)電來(lái)凝結(jié)冷卻液，可以讓類似位于拉斯維加斯溫暖地帶的數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)成本大大降低。同樣，選擇將數(shù)據(jù)中心設(shè)立在離水較近的寒冷地帶(一種非常常見(jiàn)的環(huán)境)就可以使用更先進(jìn)的天然水輻射冷卻系統(tǒng)。盡管這兩種方法在前期的投資都會(huì)比較大，但從實(shí)際的后期回報(bào)來(lái)看，帶來(lái)的效果將會(huì)是非常好的。

現(xiàn)在，我們就可以得出最終的結(jié)論。如果數(shù)據(jù)中心在未來(lái)五年里要實(shí)現(xiàn)效率提高300%以及體積縮減60%的這一目標(biāo)，就需要采用多管齊下的策略，對(duì)現(xiàn)有的效率模式進(jìn)行優(yōu)化，讓昂貴的節(jié)能措施變得更具可行性。在這里，最關(guān)鍵的問(wèn)題就在于，這些創(chuàng)新必須來(lái)自軟件、硬件以及暖通空調(diào)等可以在每計(jì)算周期內(nèi)顯著提高設(shè)備利用率的同時(shí)大大降低能源支出的技術(shù)。其中最容易實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)將是軟件以及超越目前模式的虛擬化技術(shù)改進(jìn)上，并使得共享資源池更容易實(shí)現(xiàn)，甚至可以達(dá)到硬件利用率更高的目標(biāo)。

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