云计算时代：让数据中心更智慧的方法

作为现代世界耗能大户的数据中心，如何才能经济、高效、环保地运行？也许你可以在IBM的罗利数据中心找到答案。

罗利、杜兰和查佩尔山三个城市组成的北卡罗来纳州的研究三角园区景色优美，大片的森林，大大小小的湖泊点缀其中。杜克大学、北卡州立大学和北卡罗莱纳大学为这个三角园区的企业提供了足够的研发人才，成立于1959年的园区有170多家世界级的企业入驻，IBM就是其中的一家企业，在这里有3800名员工，占地765公顷。投资3.6亿美元的“领导型”数据中心就位于罗利的园区内。

1997年的时候，IBM在全球有235个数据中心，如今已经缩减到只有12个，这其中各种费用的压缩总共算下来节省了41亿美元。而罗利的这家在IBM全球的数据中心却有着标杆的意义。按照IBM的通用词汇就是“智慧”，到底有多智慧呢？如何做到如此智慧呢？让我们走进位于罗利的这家数据中心，寻找其中的真谛。

模块化设计

IBM的罗利数据中心始建于2008年，利用的是当地的一个废弃的工厂厂房。这个占地1万平方英尺的数据中心，有效利用了原建筑中95%的材料，15个月内开始支持客户运营。按照IBM全球信息科技服务部数据中心及智能化集成服务副总裁Steve Sams的说法，在过去的3年中，IBM已经设计了500个模块化的数据中心，在这方面积累了很多的经验。“一个数据中心要投资数百万甚至数千万美元，需要持续运作30年左右，但是IT技术或者计算模型却每两到三年就发生大的变化，什么样的方法既能保持数据中心的生命力，又能应对数据爆炸带来的压力呢？”Sams给出的答案是模块化设计，这是保证数据中心能够“随需应变”的关键所在。

按照IBM工程建设服务总监Philip Calabrese的介绍，占地1万平方英尺的罗利数据中心已建成6000平方英尺，剩下的4000平方英尺可以根据用户的需求快速部署。他认为模块化设计的目标就是让数据中心的规模可以伸缩，这不仅仅是指服务器的数量，还有UPS容量、冷水机组甚至电气开关装置数量。一般来讲，数据中心成本中的60%是机械与电气系统，后期运营成本却是前期成本的3~5倍。模块化设计可以有效降低数据中心投资的前期成本，延迟40%~50%的数据中心生命周期成本。根据IBM的研究发现，在数据中心建设初期，能够增加5%～10%的投资用于应对未来可能的挑战，就可以支撑未来3～5倍的运算需求增长。长期而言，这是一个相当划算的投资计划，

表面来看，这样的规划设计思想并没有什么出人意料的地方，但是如何在各种细节上考虑周全，为未来的发展奠定一个可以方便扩展的基础，这就需要长期的经验积累了。很多人往往简单地认为，数据中心就是一个存放众多服务器的大房子。其实不然，要保证计算资源能够“随需应变”，要保证足够节约能源，要保证业务运行的持续稳定等等，这需要数据中心承建方有足够多的经验。在人们的心目中，IBM是一家提供计算机服务的公司，其中的工程师肯定都是计算机方面的人才，不过这家公司里也有很多建筑工程方面的专家，尤其是在智能建筑方面，他们有长时间的研究和工程能力。

Jim Fletcher是IBM首席建筑师，在他看来，作为智能建筑的数据中心必须要满足这些条件：持续不断地监视能源和散热情况，优化数据中心的资源利用效率，对数据中心的各种情况能够实时反应和调整，提供历史和实时的数据分析，提升各种资产的生命周期等等。

罗利的数据中心毫无疑问是这样的一个智能建筑，有超过8000个分支电路监测点来自动监测IT系统运行，利用2000多个传感器采集机房空调问题，同时还安装了3万多个基础设施和环境传感器。有了这些监测设备和传感器所提供的数据，管理人员可以在数据中心的显示器上看到整个区域的温度、湿度甚至某些区域的机器运行状态。利用这些数据进行的模拟分析，还可以确定最理想的服务器部署方式。

节能多么重要

数据中心是耗能大户，有人统计到2020年全球能耗的12%将来自数据中心。

已经有企业通过安置在数据中心屋顶的太阳能电池板或者通过风力发电为其提供部分电力。比如eBay在丹佛市的数据中心中安装了100千瓦的太阳能电池板。电池板部署于数据中心的2.1万平方英尺的屋顶，电池板占据了约1.8万平方英尺。夏季用电高峰此系统每月最高可产生500千瓦时的电量。供应数据中心办公区域的电力只占其产量一半左右。

美国环境保护署有一个Power Usage Effectiveness(PUE)评比计划，可以简单理解为“年度能源之星”评比，评分从1分到100分，分值越高越好。要赢得能源之星的称号，数据中心的得分要在75分以上，而罗利数据中心的得分在90分以上。为什么会有这么好的节能效果呢？这还要看看IBM对数据中心的管理。

数据中心耗电主要集中在三部分：IT设备、冷却和其他。“要建设一个真正绿色的数据中心，必须有一整套完善的解决方案。”Philip介绍了IBM绿色数据中心建设5个步骤：首先是评估现有设施（能源评估、虚拟三维供电管理和热分析），其次是规划和建设高能效的数据中心，第三是对 IT 基础设施和专门用途的处理器进行虚拟化，第四是通过电源管理软件实现能耗控制，第五是采用比传统的空调制冷更加有效的措施。

在Philip看来，很多数据中心存在显著的热点区域，主要是原因是服务器机架布局失误、机房内不合理的设计以及热冷空气不必要的混合。Tivoli 管理软件的酷蓝(Cool Blue)节能技术方案是罗利的最佳实践之一。该软件能够监测用电量，客户可以制定用电政策，跟踪用电情况。通过监测当前用电情况，可以让用户寻找节约用电的机会和方式。

很多情况下，服务器本身的设计也是节能一个重要方面。比如其水冷式的机柜后门设计，后门热交换器可以吸收从机架后端排出的热量。有时候，节能往往来自一些令人意想不到的改变。比如，IBM院士、首席工程师Roger Schmidt是“Heat Exchanger-Rear Door（背式热交换）”专利的发明人。说起来，这种专利技术似乎根本就不那么“高科技”——通过改变机柜的摆放方式就能将整体温度降至26.25摄氏度左右，而一般的机柜温度是37.5摄氏度左右。

背部是机柜散热温度最高的部位，机柜背对背摆放，就可以将热空气集中在中间，通过通风管道将热空气抽走；装有水冷装置的机柜正面则释放冷气，这样就可以做到冷热空气隔离并循环交换，能迅速降低机柜背部所散发的热气。在罗利数据中心，机柜全部是背对背摆放，仅这一项技术就能将机柜温度下降10摄氏度左右。也许这不怎么高科技，但是要做到这一点，还真需要有足够丰富的数据中心运营管理经验。

(责任编辑：吕光)