数据中心的绿色IT：每个应用使用更少的电量

　　就像那些虽然在控制饮食，但体重却不断增加的不幸的人一样，耗电的数据中心，尽管采用虚拟化和电源管理技术，但似乎只是比以往任何时候消耗更多的能量，在纽约举行的正常运行时间2010年研讨会的一些会谈中，就有这种观点。

　　“你将要用完你所有的电力，但你还无法使你的数据中心保持足够的凉爽。”微软的首席环境战略专家Rob Bernard在会上告诉参加会议的人员。

　　当然，用电量不是一个新问题。2006年，美国能源部(US Department of Energy)预测，到2011年，数据中心的能源消耗将增加一倍，将超过1200亿千瓦小时(kWh)。这一预测似乎令人难以接受。正常运行学会(Uptime Institute)正在进行的调查发现，从2005年到2008年，其成员的数据中心电力使用量平均每年增长约11%。

　　但是，尽管所有的谈话都是关于绿色计算的，但数据中心似乎并没有得到更多的能源效率。事实上，他们似乎有愈演愈烈之势。

　　Rob Bernard 说：“我们没有从根本上改变我们做事的方式。我们在基础设施层面做了很多伟大的事情，但是我们没有改变我们的行为。”

　　在大会上发言的专家指出多种不同的耗电罪魁祸首，包括无关紧要的应用程序、孤立的组织结构、还有具有讽刺意味的更好的硬件。

　　这个问题的一部分是开发应用程序的方式。“应用程序是在旧的模式下构建的，”Rob Bernard说。开发者例行公事地构建程序，允许分配太多的内存和太久地占用处理器的时间。一个没有写入可以进入睡眠模式的单一的程序，当它不使用时，也将迫使整个服务器消耗电力。

　　Rob Bernard 说：“应用程序是不能感知能量的，它与每一个用户端上的其他应用程序毫无关系。”一个应用程序就会阻止计算机进入节电的休眠模式。

　　无情的处理器改进步伐是另一个罪魁祸首，至少在数据中心经理不能正确处理的情况下是。感谢摩尔定律仍然不屈不挠，其中新芯片上的晶体管数量每两年增加一倍左右，每个新处理器的性能可以是其前身的两倍。

　　在电力效率方面，这是有问题的，即使新的芯片不会比旧的芯片消耗更多的电力，Rob Bernard说。把旧的处理器更换为新的，可能会得到更快的应用程序运行速度，但相应的应用程序占用较少的电力资源，而同时CPU的资源更加强大。同时，闲置未使用的核，仍消耗大量的电力。这意味着更多的容量是浪费的，除非有更多的应用到更少的服务器上。

　　“只要你换上一些更有效的硬件，根据定义来说，你的CPU使用率将大大降低，”Rob Bernard说。

　　在大会上发言的专家估计，平均CPU利用率(处理器实际上有任务的周期数)介于5%至25%之间。尽管有虚拟化的努力，但这个百分数似乎是会随着时间的推移而下降的。

　　机构没有充分考虑如何巩固工作量。机构的每个新的应用往往有自己的要求，很少考虑资源共享。

　　Rob Bernard用微软作为一个例子。他指出，虽然微软在线服务有非常高的CPU使用率，但公司还拥有许多其他项目，包括内部的和外部的，只使用了专门用于它们的服务器容量的一小部分。对于每个新的项目，管理者可以提供太多的服务器给这项任务。甚至当硬件升级后，CPU使用率进一步下降。

　　Rob Bernard说：“微软，像许多大型企业一样，有成百上千的小的应用，它们不是关键任务，但它们需要提供服务，都超额分配了设备，并且占用大量空间。”

　　服务器制造商和其他的零部件制造商已经在设备节电方面走了很长的路。然而，低CPU使用率和机构根深蒂固的习惯，省电效果被证明是微乎其微的。

　　451集团(The 451 Group)是一家研究公司，这家公司在去年收购了正常运行时间学会(Uptime Institute)，John Stanley是451集团的分析师，他调查了正常运行时间学会(Uptime Institute)的业内成员的用电量。在小组讨论中，他阐述了他的发现。

　　他发现服务器通信量的波动与服务器耗电量的波动不相符，作为一个群体，服务器从电源汲取电量。他说：“即使对于不同的服务器，你可能有大的变化，但整体来看，平均的变化应该非常小。”John Stanley计划晚些时候公布这项研究结果。

　　服务器可能有省电功能，但工作量在服务器上是如何全面铺开的，从减少能源消耗的总量上看，这些功能似乎并没有起多大的作用。

　　“即使当服务器空闲时，它也要使用数百瓦的电，但是在这种情况下，也很少有用户想关闭服务器，这是由于让它们再次运行时，需要时间。”在同一小组讨论的Andrew Fanara说。Andrew Fanara以前是能源之星项目中，负责数据中心规范的经理，现在是基础设施管理软件供应商OSIsoft公司的经理。

　　现在需要的是一种面向数据中心的更加动态的方法来使需要做的工作量和用电量按照规定比例进行。John Stanley 说：“作为一个行业，我们真正想看到的是真正的线性关系，没有做工时，使用零瓦的电力，只有当大量地工作时，才使用大量的电力。”

　　这个想法得到了eBay的数据中心主任Dean Nelson的赞同。

　　“我相信未来将需要调整服务器CPU频率的应用程序，因此，应用程序可以根据需要，动态地调大或缩小CPU的频率。与物理基础设施的负荷动态匹配，”Dean Nelson说。此外，应用程序也可以控制所需的制冷量。“这是一个真正的动态数据中心，这也正是我想要得到的，”他说。

　　碰巧的是，这种可升级的计算是英特尔正在努力的目标，希望在他们后面一代的处理器上实现这个目标。

　　“计算机很少满负荷工作，”在另外的一个谈话中，英特尔的电力主任Winston Saunders说。

　　英特尔公司的目标是正在开发的芯片，这种芯片“只使用负荷所需的电力，”Winston Saunders说。目前，一些节电技术已经内置到公司的处理器中。例如，Xeon 5600有大量的节电技术，如当处理器只有很少量的工作时，能够给内核断电，刷新缓冲存储器。

　　Winston Saunders承诺，每个新一代的处理器将具有提高能源效率的功能，而公司正朝着“能耗和计算成比例”的目标努力，“能耗和计算成比例”就是能耗随着工作量的多少，按比例平稳地变化。

　　尽管，CPU只占一个服务器使用电力的一半。对于根据工作量，动态调整电力使用，所有的服务器组件，风扇、内存、磁盘驱动器和其他元件，都必须根据工作量来调整，John Stanley说。

　　这种协调将超越服务器组件制造商，并扩展到数据中心运营的各个方面，Rob Bernard说。“如果你只看到一个片段，人们往往就是这么做的，所有你做的就是把问题抬高或把问题堆成堆。”应用程序管理者必须更加密切地与数据中心的运营商，甚至设施管理者沟通，制定出最有效的全面的运行方案。

　　Rob Bernard说：“我们的想法不是考虑每瓦处理更多的应用，而是每个应用使用更少的瓦数。”