挑戰(zhàn)高能效資料中心 英特爾研發(fā)創(chuàng)新技術
[導讀]為解決資料中心在發(fā)熱、耗電及提升性能等方面的挑戰(zhàn)，英特爾(Intel)日前提出了多項解決方案，從單一晶體管到與處理器、服務器平臺、資料中心、以及輸配電網絡(electricitygrid)，英特爾表示，已發(fā)展出一整套技術，能
為解決資料中心在發(fā)熱、耗電及提升性能等方面的挑戰(zhàn)，英特爾(Intel)日前提出了多項解決方案，從單一晶體管到與處理器、服務器平臺、資料中心、以及輸配電網絡(electricitygrid)，英特爾表示，已發(fā)展出一整套技術，能因應當前資料中心所面臨的能源挑戰(zhàn)。
英特爾指出，云端運算的興起加上行動數據爆炸性成長，讓電力的使用呈現大幅的攀升：資料中心目前大約消耗全球總用電量的1.5%，每年的用電成本達260億美元。
針對這些問題，英特爾已經開發(fā)出一些創(chuàng)新科技，用于提高數據中心的效率，包括Intel智慧電源節(jié)點管理(IntelIntelligentPowerNodeManager)技術和Intel數據中心管理平臺(IntelDataCenterManager)、高環(huán)溫(HighAmbientTemperatures，HTA)資料中心、以及許多未來的科技，像是用電與溫度感知排程(PowerandThermalAwareScheduling，PTAS)，以及各種電池備援解決方案。
高溫環(huán)境是資料中心面臨的第一大挑戰(zhàn)。行動化的革命加快云端的布建腳步，讓資料中心面臨前所未有的用電挑戰(zhàn)。由于數據中心使用許多舊硬件、現有的配置、以及服務層級協議(servicelevelagreements，SLAs)等因素，因此通常機房溫度通常必須冷卻到18至21℃。然而許多資料中心卻能夠在27℃甚至更高的溫度下運行，而且不必大幅翻新舊有的設備。一些針對特定用途設計且能適應高溫的資料中心，甚至能在40℃或更高的溫度下運作。
平均而言，數據中心的所有用電中，約有40%是用在冷卻建筑物與服務器，讓溫度維持在18-21℃。選擇這樣的低溫，主要是因為許多傳統因素，但現今的硬件(特別是英特爾平臺組件)比起以往更能適應較高溫的運作環(huán)境。采用較高運作溫度的數據中心不僅能降低冷卻成本，還能提高用電效率，這種資料中心稱為高環(huán)溫(HTA)資料中心。英特爾在GreenGrid、歐盟、ASHRAE以及其它機構中帶領各界形成HTA規(guī)格。
英特爾舉了幾個采用其HTA資料中心技術的例子來說明節(jié)能效益：Facebook著手翻新位于加州圣塔克拉拉的資料中心，使其能在27℃下運作。Facebook每年的電費因此減少22.9萬美元，并從美國聯邦政府獲得294,761美元的電費折扣優(yōu)惠。
英特爾位于新墨西哥州的概念實證資料中心裝有900部服務器，其100%換氣比率的空調系統在33℃下運作，本身沒有濕度控制功能，空氣過濾的功能也有限。這樣的設計讓用電量節(jié)省67%，等于省下一部價值287萬美元的1,000萬瓦直流發(fā)電機。另外，在雅虎(Yahoo)一處沒有空調的運算中心內，每年僅有少數幾天須動用水冷系統(估計用電效率系數為1.08)。100%的天然流通空氣，讓建筑物的總用電量中僅有不到1%的電力是用在冷卻。
Intel提出的「智慧電源節(jié)點管理技術」是一種管理方法，能在數據中心內善加運用及管理電力與冷卻資源。這項服務器電力管理技術把組件的量測應用擴展到平臺層級，讓數據中心耗用的每一瓦電力發(fā)揮至最大效益。第二代Intel智能電源節(jié)點管理技術提供兩倍的核心功能，帶來關鍵的信息與控制機制，讓數據中心能以更有效率的方式來運作；它能通報系統層級以及處理器和內存子系統的耗電狀況，并能限制系統、處理器、以及內存層面的用電量，根據IT管理者定義的策略自動執(zhí)行限制用電的作業(yè)。
Intel智能電源節(jié)點管理技術通報數據中心可大幅節(jié)省建置成本，并提高服務器效能。用電與溫度監(jiān)視功能可取代IP電源排線與串行連結線路，讓每個機架省下約400美元。每個機架最高可增加40%的服務器與效能。還可提供30%的耗電最佳化效果，而且不影響效能。
用電與溫度感知排程(PTAS)的建構基礎包括將Intel智慧電源節(jié)點管理技術以及數據中心管理平臺，結合成理想平臺，匯集了用電、溫度、以及作業(yè)負載的訊息，隨時機動管理各項資源。它不僅讓運作成本降低約20%，還回收最高到50%的未使用冷卻資源，達到最高的運作效率。
Intel電池備援解決方案(IntelBatteryBackupSolutions)能降低數據中心的資金支出成本，讓不斷電系統(uninterruptiblepowersupply，UPS)相關的資金支出成本最高降低到5倍，讓不斷電系統相關的用電效率提升到40%的損耗率。
英特爾表示，在現有的資料中心中，將近80%都是在低溫空調環(huán)境下運作，溫度介于18-21℃。僅僅把這些數據中心的空調溫度范圍提高到28-30℃，在大多數情況下都能省下極可觀的費用。
試想，假設全球所有數據中心都將溫度調高5℃會有什么結果？
首先，每年立即省下21.6億美元的用電成本；全球資料中心的耗電量降低8%；可節(jié)省243億千瓦小時的電力(大約相當于西班牙、南非、澳洲、或臺灣一個月的總耗電)。另外，二氧化碳排放量減少170萬公噸，相當于4,300萬棵樹生長10年所吸收的碳排放量。
英特爾指出，云端運算的興起加上行動數據爆炸性成長，讓電力的使用呈現大幅的攀升：資料中心目前大約消耗全球總用電量的1.5%，每年的用電成本達260億美元。
針對這些問題，英特爾已經開發(fā)出一些創(chuàng)新科技，用于提高數據中心的效率，包括Intel智慧電源節(jié)點管理(IntelIntelligentPowerNodeManager)技術和Intel數據中心管理平臺(IntelDataCenterManager)、高環(huán)溫(HighAmbientTemperatures，HTA)資料中心、以及許多未來的科技，像是用電與溫度感知排程(PowerandThermalAwareScheduling，PTAS)，以及各種電池備援解決方案。
高溫環(huán)境是資料中心面臨的第一大挑戰(zhàn)。行動化的革命加快云端的布建腳步，讓資料中心面臨前所未有的用電挑戰(zhàn)。由于數據中心使用許多舊硬件、現有的配置、以及服務層級協議(servicelevelagreements，SLAs)等因素，因此通常機房溫度通常必須冷卻到18至21℃。然而許多資料中心卻能夠在27℃甚至更高的溫度下運行，而且不必大幅翻新舊有的設備。一些針對特定用途設計且能適應高溫的資料中心，甚至能在40℃或更高的溫度下運作。
平均而言，數據中心的所有用電中，約有40%是用在冷卻建筑物與服務器，讓溫度維持在18-21℃。選擇這樣的低溫，主要是因為許多傳統因素，但現今的硬件(特別是英特爾平臺組件)比起以往更能適應較高溫的運作環(huán)境。采用較高運作溫度的數據中心不僅能降低冷卻成本，還能提高用電效率，這種資料中心稱為高環(huán)溫(HTA)資料中心。英特爾在GreenGrid、歐盟、ASHRAE以及其它機構中帶領各界形成HTA規(guī)格。
英特爾舉了幾個采用其HTA資料中心技術的例子來說明節(jié)能效益：Facebook著手翻新位于加州圣塔克拉拉的資料中心，使其能在27℃下運作。Facebook每年的電費因此減少22.9萬美元，并從美國聯邦政府獲得294,761美元的電費折扣優(yōu)惠。
英特爾位于新墨西哥州的概念實證資料中心裝有900部服務器，其100%換氣比率的空調系統在33℃下運作，本身沒有濕度控制功能，空氣過濾的功能也有限。這樣的設計讓用電量節(jié)省67%，等于省下一部價值287萬美元的1,000萬瓦直流發(fā)電機。另外，在雅虎(Yahoo)一處沒有空調的運算中心內，每年僅有少數幾天須動用水冷系統(估計用電效率系數為1.08)。100%的天然流通空氣，讓建筑物的總用電量中僅有不到1%的電力是用在冷卻。
Intel提出的「智慧電源節(jié)點管理技術」是一種管理方法，能在數據中心內善加運用及管理電力與冷卻資源。這項服務器電力管理技術把組件的量測應用擴展到平臺層級，讓數據中心耗用的每一瓦電力發(fā)揮至最大效益。第二代Intel智能電源節(jié)點管理技術提供兩倍的核心功能，帶來關鍵的信息與控制機制，讓數據中心能以更有效率的方式來運作；它能通報系統層級以及處理器和內存子系統的耗電狀況，并能限制系統、處理器、以及內存層面的用電量，根據IT管理者定義的策略自動執(zhí)行限制用電的作業(yè)。
Intel智能電源節(jié)點管理技術通報數據中心可大幅節(jié)省建置成本，并提高服務器效能。用電與溫度監(jiān)視功能可取代IP電源排線與串行連結線路，讓每個機架省下約400美元。每個機架最高可增加40%的服務器與效能。還可提供30%的耗電最佳化效果，而且不影響效能。
用電與溫度感知排程(PTAS)的建構基礎包括將Intel智慧電源節(jié)點管理技術以及數據中心管理平臺，結合成理想平臺，匯集了用電、溫度、以及作業(yè)負載的訊息，隨時機動管理各項資源。它不僅讓運作成本降低約20%，還回收最高到50%的未使用冷卻資源，達到最高的運作效率。
Intel電池備援解決方案(IntelBatteryBackupSolutions)能降低數據中心的資金支出成本，讓不斷電系統(uninterruptiblepowersupply，UPS)相關的資金支出成本最高降低到5倍，讓不斷電系統相關的用電效率提升到40%的損耗率。
英特爾表示，在現有的資料中心中，將近80%都是在低溫空調環(huán)境下運作，溫度介于18-21℃。僅僅把這些數據中心的空調溫度范圍提高到28-30℃，在大多數情況下都能省下極可觀的費用。
試想，假設全球所有數據中心都將溫度調高5℃會有什么結果？
首先，每年立即省下21.6億美元的用電成本；全球資料中心的耗電量降低8%；可節(jié)省243億千瓦小時的電力(大約相當于西班牙、南非、澳洲、或臺灣一個月的總耗電)。另外，二氧化碳排放量減少170萬公噸，相當于4,300萬棵樹生長10年所吸收的碳排放量。
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