请问有哪些技术可以解决刀片式服务器的散热和能耗问题?

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惠普推动绿色刀片策略造绿色数据中心
随着国家政策对节能降耗要求的提高,节能降耗正成为国家、全社会关注的重点。而IT能耗在所有的电力使用当中所占比重的不断上升,已经使其成为社会提倡节能降耗主要领域之一。做为全球领先的IT公司和一家具有强烈社会责任感的企业,惠普公司积极倡导“绿色IT”的理念,并加大研发,推出了一系列的针对绿色IT的创新技术和产品。10月26日,惠普公司在香山饭店举办了“绿色刀片”的研讨会,介绍了惠普公司新一代数据中心以及新一代刀片系统BladeSystem c-Class在供电散热等方面的绿色创新技术以及环保节能优势,并推出了针对绿色数据中心的完整解决方案。
长期以来,更强大的数据中心处理能力一直是我们追求的目标。但在能源开销与日俱增的今天,处理能力发展的另一面是需要消耗更多的资源。而且随着服务器密度的不断增大,供电需求也在相应增加,并由此产生了更多的热量。在过去的十年中,服务器供电密度平均增长了十倍。据IDC预测,到2008年IT采购成本将与能源成本持平。另一方面,数据中心的能耗中,冷却又占了能耗的60%到70%。因此,随着能源价格的节节攀升,数据中心的供电和冷却问题,已经成为所有的数据中心都无法回避的问题。
惠普公司十几年来一直致力于节能降耗技术的研究,并致力于三个层面的创新:一是数据中心层面环境级的节能技术;二是针对服务器、存储等IT产品在系统层面的绿色设计;三是对关键节能部件的研发,如供电、制冷、风扇等方面的技术创新。目前,来自惠普实验室的这些创新技术正在引领业界的绿色趋势。针对数据中心环境层面,惠普推出了全新的动态智能冷却系统帮助客户构建新一代绿色数据中心或对原有数据中心进行改造;在设备层面,惠普的新一代绿色刀片服务器系统以能量智控(Thermal Logic)技术以及PARSEC体系架构等方面的创新成为未来数据中心节能的最关键基础设施;同时这些创新技术体现在一些关键节能部件上,如Active Cool(主动散热)风扇、动态功率调整技术(DPS, Dynamic Power Saver)等。惠普公司的绿色创新将帮助客户通过提高能源效率来降低运营成本。
HP DSC精确制冷 实现绿色数据中心
传统数据中心机房采用的是平均制冷设计模式,但目前随着机架式服务器以及刀片服务器的出现和普及,数据中心出现了高密度服务器与低密度混合的模式,由于服务器的密度不均衡,因而产生的热量也不均衡,传统数据中心的平均制冷方法已经很难满足需求。造成目前数据中心的两个现状:一是目前85%以上的机房存在过度制冷问题;二在数据中心的供电中,只有1/3用在IT设备上,而制冷费用占到总供电的2/3 。因此降低制冷能耗是数据中心节能的关键所在。
针对传统数据中心机房的平均制冷弊端,惠普推出了基于动态智能制冷技术的全新解决方案——“惠普动态智能冷却系统”(DSC, Dynamic Smart Cooling)。动态智能冷却技术的目标是通过精确制冷,提高制冷效率。DSC可根据服务器运行负荷动态调控冷却系统来降低能耗,根据数据中心的大小不同,节能可达到20 %至45%。
DSC结合了惠普在电源与冷却方面的现有创新技术,如惠普刀片服务器系统 c-Class架构的重要组件HP Thermal Logic等技术,通过在服务器机架上安装了很多与数据中心相连的热能探测器,可以随时把服务器的温度变化信息传递到中央监控系统。当探测器传递一个服务器温度升高的信息时,中央监控系统就会发出指令给最近的几台冷却设备,加大功率制冷来降低那台服务器的温度。当服务器的温度下降后,中央监控系统会根据探测器传递过来的新信息,发出指令给附近的冷却设备减小功率。惠普的实验数据显示,在惠普实验室的同一数据中心不采用DSC技术,冷却需要117千瓦,而采用DSC系统只需要72千瓦。
惠普刀片系统:绿色数据中心的关键生产线
如果把数据中心看作是一个“IT工厂”,那么“IT工厂”节能降耗不仅要通过DSC等技术实现“工厂级”环境方面的节能,最重要的是其中每一条“生产线”的节能降耗,而数据中心的生产线就是服务器、存储等IT设备。目前刀片系统以节约空间、便于集中管理、易于扩展和提供不间断的服务,满足了新一代数据中心对服务器的新要求,正成为未来数据中心的重要“生产线”。因此刀片系统本身的节能环保技术是未来数据中心节能降耗的关键所在。
惠普公司新一代绿色刀片系统HP BladeSystem c-Class基于工业标准的模块化设计,它不仅仅集成了刀片服务器和刀片存储,还集成了数据中心的众多要素如网络、电源/冷却和管理等,即把计算、存储、网络、电源/冷却和管理都整合到一起。同时在创新的BladeSystem c-Class刀片系统中,还充分考虑了现代数据中心基础设施对电源、冷却、连接、冗余、安全、计算以及存储等方面的需求。
在标准化的硬件平台基础上,惠普刀片系统的三大关键技术,更令竞争对手望尘莫及。首先是惠普洞察管理技术——它通过单一的控制台实现了物理和虚拟服务器、存储、网络、电源以及冷却系统的统一和自动化管理,使管理效率提升了10倍,管理员设备配比达到了1:200。第二是能量智控技术——通过有效调节电力和冷却减少能量消耗,超强冷却风扇相对传统风扇降低了服务器空气流40%,能量消耗减少50%。最后是虚拟连接架构——大大减少了线缆数量,无需额外的交换接口管理。允许服务器额外增加、可替代、可移动,并无需管理员参与SAN和LAN的更改。
目前,惠普拥有完整的刀片服务器战略和产品线,既有支持2路或4路的ProLiant刀片服务器,也有采用安腾芯片的Integrity刀片系统,同时还有存储刀片、备份刀片等。同时,惠普BladeSystem c-Class刀片服务器系统已得到客户的广泛认可。根据IDC发布的2006年第四季度报告显示,惠普在刀片服务器的工厂营业额和出货量方面都占据了全球第一的位置。2007年第二季度,惠普刀片市场份额472%,领先竞争对手达15%,而且差距将会继续扩大。作为刀片市场的领导者,惠普BladeSystem c-Class刀片系统将成为数据中心的关键基础设施。
PARSEC体系架构和能量智控:绿色生产线的两大核心战略
作为数据中心的关键基础设施,绿色是刀片系统的重要发展趋势之一,也是数据中心节能的关键所在。HP BladeSystem c-Class刀片系统的创新设计中,绿色就是其关键创新技术之一,其独特的PARSEC体系架构和能量智控技术就是这条绿色生产线的两大关键技术。
HP PARSEC体系结构是惠普刀片系统针对绿色策略的另一创新。目前机架服务器都采用内部几个小型局部风扇布局,这样会造成成本较高、功率较大、散热能力差、消费功率和空间。HP PARSEC(Parallel Redundant Scalable Enterprise Cooling)体系结构是一种结合了局部与中心冷却特点的混合模式。机箱被分成四个区域,每个区域分别装有风扇,为该区域的刀片服务器提供直接的冷却服务,并为所有其它部件提供冷却服务。由于服务器刀片与存储刀片冷却标准不同,而冷却标准与机箱内部的基础元件相适应,甚至有时在多重冷却区内会出现不同类型的刀片。配合惠普创新的 Active Cool风扇,用户就可以轻松获得不同的冷却配置。惠普风扇设计支持热插拔,可通过添加或移除来调节气流,使之有效地通过整个系统,让冷却变得更加行之有效。
惠普的能量智控技术(Thermal Logic)是一种结合了惠普在供电、散热等方面的创新技术的系统级节能方法,该技术提供了嵌入式温度测量与控制能力,通过即时热量监控,可追踪每个机架中机箱的散热量、内外温度以及服务器耗电情况,这使用户能够及时了解并匹配系统运行需求,与此同时以手动或自动的方式设定温度阈值。或者自动开启冷却或调整冷却水平以应对并解决产生的热量,由此实现最为精确的供电及冷却控制能力。通过能量智控管理,客户可以动态地应用散热控制来优化性能、功耗和散热性能,以充分利用电源预算,确保灵活性。采用能量智控技术,同样电力可以供应的服务器数量增加一倍,与传统的机架堆叠式设备相比,效率提升30%。在每个机架插入更多服务器的同时,所耗费的供电及冷却量却保持不变或是减小,整体设计所需部件也将减少。
Active Cool风扇、DPS、电源调整仪:生产线的每个部件都要节能
惠普BladeSystem c-Class刀片系统作为一个“绿色生产线”,通过能量智控技术和PARSEC体系架构实现了“生产线”级的节能降耗,而这条生产线上各组成部件的技术创新则是绿色生产线的关键技术保障。例如,深具革新意义的Active Cool风扇,实现智能电源管理的ProLiant 电源调整仪以及动态功率调整等技术。
风扇是散热的关键部件。风扇设计是否越大越好?答案是否定的。市场上有的刀片服务器产品采用了较大型的集中散热风扇,不仅占用空间大、噪音大,冗余性较差、有漏气通道,而且存在过渡供应、需要较高的供电负荷。
惠普刀片服务器中采用了创新的Active Cool(主动散热)风扇。Active Cool风扇的设计理念源于飞行器技术,体积小巧,扇叶转速达136英里/小时,在产生强劲气流的同时比传统型风扇设计耗电量更低。同时具有高风量(CFM)、高风压、最佳噪音效果、最佳功耗等特点,仅使用100瓦电力便能够冷却16台刀片服务器。这项深具革新意义的风扇当前正在申请20项专利。Active Cool风扇配合PARSEC散热技术,可根据服务器的负载自动调节风扇的工作状态,并让最节能的气流和最有效的散热通道来冷却需要的部件,有效减少了冷却能量消耗,与传统散热风扇相比,功耗降低66%,数据中心能量消耗减少50%。
在供电方面,同传统的机架服务器独立供电的方式相比,惠普的刀片系统采用集中供电,通过创新的ProLiant 电源调整仪以及动态功率调整等技术实现了智能电源管理,根据电源状况有针对性地采取策略,大大节省了电能消耗。
ProLiant 电源调整仪(ProLiant Power Regulator)可实现服务器级、基于策略的电源管理。电源调整议可以根据CPU的应用情况为其提供电源,必要时,为CPU应用提供全功率,当不需要时则可使CPU处于节电模式,这使得服务器可以实现基于策略的电源管理。事实上可通过动态和静态两种方式来控制CPU的电源状态,即电源调整议即可以设置成连续低功耗的静态工作模式,也可以设置成根据CPU使用情况自动调整电源供应的动态模式。目前电源调整议可适用于AMD或英特尔的芯片,为方便使用,惠普可通过iLO高级接口显示处理器的使用数据并通过该窗口进行配置 *** 作。电源调整议使服务器在不损失性能的前提下节省了功率和散热成本。
惠普创新的动态功率调整技术(DPS, Dynamic Power Saver)可以实时监测机箱内的电源消耗,并根据需求自动调节电源的供应。由于电源在高负荷下运转才能发挥最大效力,通过提供与用户整体基础设施要求相匹的配电量, DPS进一步改进了耗电状况。例如,当服务器对电源的需求较少时,可以只启动一对供电模块,而使其它供电模块处于stand by状态,而不是开启所有的供电单元,但每个供电单元都以较低的效率运行。当对电源需求增加时,可及时启动STAND BY的供电模块,使之满足供电需求。这样确保了供电系统总是保持最高效的工作状态,同时确保充足的电力供应,但通过较低的供电负荷实现电力的节约。通过动态功率调整技术,每年20个功率为0075/千瓦时的机箱约节省5545美元。
结束语
传统数据中心与日俱增的能源开销备受关注,在过去十年中服务器供电费用翻番的同时,冷却系统也为数据中心的基础设施建设带来了空前的压力。为了解决节节攀升的热量与能源消耗的难题,惠普公司创新性地推出了新一代绿色刀片系统BladeSystem c-Class和基于动态智能制冷技术DSC的绿色数据中心解决方案,通过惠普创新的PARSEC体系架构、能量智控技术(Thermal Logic)以及Active Cool风扇等在供电及散热等部件方面的创新技术来降低能耗,根据数据中心的大小不同,这些技术可为数据中心节能达到20 %至45%。

虚拟化与刀片是近年来非常热门的两项技术,虽然一个是软件,一个是硬件,但是有异曲同工之处,都是为了更灵活地利用服务器资源,更方便、统一地管理系统,并且降低服务器对电力、散热,空间方面的需求。刀片服务器在某种程度上更符合虚拟化技术的思维方式,也更有利于虚拟化技术的部署和应用。下面我们就通过两个实例了解刀片系统在虚拟化方面的应用效果。

悉尼歌剧院――虚拟化及机房空空间管理

无论是在文化还是建筑方面看,悉尼歌剧院都是澳大利亚的图标。由丹麦建筑师所设计的悉尼歌剧院是世界著名的旅游景点,每年吸引着大量的游客。
20年来,作为悉尼歌剧院技术合作伙伴,惠普公司一直在帮助歌剧院获得出色的性能。当剧院的票务系统在处理大型销售活动时变得不可靠时,惠普采用HPBladeSystem帮助悉尼歌剧院建立了一个先进的IT设施。
2000年,悉尼歌剧院发布了其第一个网站,并开始进行网上售票。它将网站托管外包给第三方供应商了一段时间。随着越来越多的顾客开始网上买票,网站的服务和可靠性开始显露不足。
“该网站将完全瘫痪,或者客户需要忍受非常缓慢的反应时间。”悉尼歌剧院信患系统总监ClaireSwaffield说。“我们不仅在失去可信度,而且对于那些人们希望在线购票的大型活动来说,人们希望能在开始售票的前15分钟买到最好的门票。但是,我们无法提供这样的服务。因此,我们业务遭受到损失。”
悉尼歌剧院决定推出一个新网站,采用Tessitura软件处理票务和客户关系管理,同时采用新的惠普公司的硬件,为了支持新的票务系统,悉尼歌剧院购买了一台HP BladeSystem c7000机箱,以及10台HPProLiant BL460c刀片服务器,其中9台投入使用,另外一台作为备用。外型“小巧”的HP BladeSystem让悉尼歌剧院可以使其数据中心占用的空间最小化,留下更多空间用于表演和公共空间。
“对于悉尼歌剧院的环境而言,HP BladeSystem堪称完美。”Swaffield说,“我们的数据中心空间相当有限,而且我们非常在意对电力和散热的需求。HPBladeSystem在一个非常小的“盒子”里提供了大量的电源和可扩展性,我们已经看到在营运成本方面有着显著的减少。”
使用HP Onboard Administrator and HP IntegratedLights-Out 2 (iLO 2)等工具,IT人员可以从任何地点通过互联网接入,对系统进行远程管理。HPStorageWorks 6000企业虚拟阵列(EVA)提供了集中式的存储,惠普StorageWorks MSL6000磁带库和HP数据保护软件能够进行安全,集中的数据备份。
Sydneyoperahousecom现在可以承受以往20倍的访问量,同时,Tessitura软件提供了增强的能力,不仅可以跟踪客户活动,并且可以吸引赞助商对未来的演出活动的关注。
“与过去相比,我们已经可以为客户提供更多的个性化服务,”Swaffield说。”现在,我们可以为客户定制其感兴趣的相关信息。我们和客户间的互动方式完全改变了。由于Tessitura是一个与我们的网站完全集成的解决方案,它使我们的客户数据库在2年多的时间里扩大了三倍。每当有重要表演在悉尼歌剧院演出时,我们通过客户数据库进行市场推广,都会产生巨大的影响。”
在2006年到2008年间担任悉尼歌剧院市场营销和拓展总监的Naomi Grabe,非常同意上述说法。“和惠普这样的技术合作伙伴合作,我们的营销功能变得容易。我们现有的技术基础设施使得我们能够与我们的客户建立持续的关系,”采用HP BladeSystem后,门票的网上销售比例高达62%。
由于HP BladeSystem所提供的能力和可扩展性,悉尼歌剧院决定通过采用VMware ESX Server 35虚拟化软件使其对硬件投入回报最大化。
“BladeSystem和虚拟化方式的结合,带给我们部署新系统时速度的提高,”Swaffield说。“在采用虚拟化环境前,需要两天或两天以上的时间部署新服务器。现在,我们可以在两个小时内部署一台机器。速度提高80%以上,,到目前为止,悉尼歌剧院已经有了虚拟化的域控制器,打印服务器和黑莓企业服务器,并且将目标定为对所有机器进行虚拟化。
由于与惠普公司创造性的伙伴关系,使得悉尼歌剧院对于未来的增长和销售活动充满信心。它将能够提供新的服务,例如允许顾客从通过歌剧院网站选择自己的座位等。
“惠普公司在悉尼的团队真正关心悉尼歌剧院,”Swaffield说:“他们总是提前考虑以求真正理解我们的战略方向,然后帮助我们用技术实现这些业务需求。”

硬石公园――电源及散热虚拟化

位于美国南卡罗莱纳州的硬石公园于2008年6月开业。该公园耗资近5亿美元,是美国近年来最野心勃勃的娱乐公园项目。
硬石公园美国IT高级总监大卫,蒙托亚在为硬石公园选择基础硬件,即服务器、备份存储,PC机及POS系统,他需要一个有实力的技术合作伙伴。“根据我过去的经验,我很愿意和惠普公司合作。”他说,“我一直喜欢HP的平台。”通过技术顾问公司――BayshoreTechnologles的帮助,硬石公园和HP达成了合作协议,“Basyshore公司向我们展示了惠普性能和成本方面具有最佳价值。”蒙托亚说。“我也知道,Bayshore公司与惠普公司有着长期的合作关系,因此我们能获得的支持就会将是首屈一指的。”
通过在其数据中心内采用HP BladeSystem和VMware的虚拟软件,硬石公园能够降服务器的数量。通过对除了电子邮件外的所有业务应用虚拟化,蒙托亚能够把整个服务器基础设施集中到2个服务器机架内,这样就节省了空间,使得对功耗和散热的要求最小化。
Bayshore建议采用两台HP BladeSystem c7000进行完全容错,每台c7000配备基于双核英特尔至强处理器的HP ProLiant BL460c刀片服务器,两台HP ProLiantDL380服务器运行公园的Microsoft Dynamics SL财务应用。一台HP StorageWorks MSL4048磁带库用于备份,
HP BladeSystem的精心设计带给硬石公园性能,可扩展性和模块化。VMware公司是解决办法的重要组成部分之一,如果没有虚拟化,硬石公园将需要40台物理服务器。但当采用VMware后,他们在每台刀片上运行约8台虚拟服务器,并且还有足够的空间增加更多。
现在,蒙托亚可以在晚上睡个好觉了。因为他知道,如果服务器出现什么故障,IT人员可以通过远程访问服务器,解决疑难问题,并在必要时重新启动,惠普的远程管理工具――HP Integrated Lights-Out 2(iL02)and Onboard Administrator在很多情况下帮助了IT工程师们,减少了在服务器机房间的走动,
采用HP BladeSystem,因为惠普独有的虚拟连接技术,综合布线的费用和对端口的要求也降低百分之五十。所有这些都会导致较少的人力,更低的成本。且释放出端口作其他用途。蒙托亚说,惠普的硬件已达到对高可用性的需求。“采用HP服务器,我们还没有任何无计划停机。”蒙托亚说。“如果我们需要为一台刀片增加内存或硬盘驱动器片,我们可以只使用VMotion把虚拟服务器从该刀片转移到另一台上,无需停机。”
HP ProLiant460c刀片服务器采用了英特尔至强5400系列处理器。该处理器与前代双核和单核处理器相比,性能提升分别达2倍和5倍:与前代四核产品相比,性能提升20%,性能功耗比提升28%。
此外,5400系列所提供特色还包括:英特尔虚拟化技术(英特尔VT)支持在当今虚拟环境下运行多种 *** 作系统和软件,英特尔与虚拟化软件提供商共同开发,提供比非硬件辅助虚拟环境更出色的功能和兼容性;出色的灵活性,支持64位和32位应用及 *** 作系统全缓冲DOMM 技术与以前的内存技术相比,高达21GB/秒的内存带宽实现了三倍提升,内存容量实现四倍提高,高达64GB,增强的可靠性、可用性和可维护性;英特尔I/O加速技术(英特尔I/OAT)更高效地移动网络数据,实现快速,可扩充的可靠网络,能够显著降低CPU开销,释放更多资源用于处理关键任务增强的可靠性和可管理性众多内存控制器的特性与PCI Express RAS特性相结合,可带来比前代平台显著改进的可靠性,以及其他全新特性,包括纠错码(ECC)系统总线,全新内存镜像和I/O热插拔等。


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