从栅极到电网——讲述英特尔的数据中心能效故事

华强电子网 2011-11-25 a:1:{i:0;s:6:"芯片";}

随着云计算的普及和移动数据的爆炸性增长，我们正在面对一个难以支持的用电量快速攀升问题。据估算，当今数据中心消耗了全球约 1.5% 的电能i，年度成本高达 260 亿美元ii。从单个晶体管层面到处理器、服务器平台、数据中心和电网，英特尔提供了一整套技术来应对这一能源挑战。今天，英特尔概括介绍了一系列能够显著提高数据中心能效的创新技术，其中包括英特尔? 智能功耗节点管理器、英特尔? 数据中心管理器、高环境温度（HTA）数据中心及若干如功耗和散热感知调度（PTAS）和英特尔? 服务器电池备份解决方案这样的等未来型技术。

散热环境

移动革命加速了云计算的部署，数据中心正面临着空前的电力压力。受到传统硬件、现有设置及服务等级协议（SLA）的影响，数据中心通常被冷却到 64-69°F [18-21 °C]。然而，许多数据中心实际上在 80°F [27°C] 或更高的温度下运行，而无须重大的改造。专用的能承受更高温度的数据中心则能在 104°F [40°C] 甚至更高的温度下运行。

英特尔解决方案：改变冷却习惯

英特尔技术能够通过增加用户、计算能力和性能来提高效率，同时能够在众多不同级别改善数据中心的能效：英特尔? 智能功耗节点管理器和英特尔? 数据中心管理器

英特尔? 智能功耗节点管理器为优化和管理数据中心中供电和冷却资源提供了一条智能的途径。这一服务器功耗管理技术将组件监控能力扩展到平台级别，能让数据中心充分利用其消耗的每一瓦特功率。第二代英特尔? 智能功耗节点管理器具有两项核心能力：

1、提供关键信息和控制功能以支持数据中心更高效地运行；

2、报告系统级及处理器级和内存子系统的功耗，并利用 IT 管理人员定义的策略限制系统级、处理器级和内存级功耗。

英特尔? 智能功耗节点管理器带来的数据中心成效

· 功率和散热监控：取代了 IP 电源板和串行集中，可为每机架节省约 400 美元iii。

· 提高机架密度：每机架可支持的服务器和性能提升高达 40%iv。

· 工作负载功率优化：在不影响性能的情况下实现了高达 30%以上的功率优化v。

· 业务连续性：在整个电源或散热运行期间保证连续的计算可用性。

高环境温度（HTA）数据中心

平均而言，数据中心总功耗中约有 40% 的功耗消耗在将建筑物和服务器冷却到 64-69°F [18-21°C] 之间。这种低温环境主要是针对传统设备而选择的。然而以英特尔平台组件为代表的现代化硬件可比以往任何时候都更好地适应更高的工作温度。为降低冷却成本和提高能效而支持更高工作温度的数据中心称作高环境温度（HTA）数据中心。在绿色网格联盟（GreenGrid）、欧盟（The European Union）、美国采暖、制冷与空调工程师学会（ASHRAE）和其它组织内，英特尔正在积极领导推动高环境温度（HTA）数据中心规范的形成。

HTA 范例

· Facebook对其位于加利福尼亚州圣克拉拉市的数据中心进行了重新改造，使其能够在81°F[27°C]的温度下进行工作。通过此举，该公司的年度能源开支下降了229,000美元，并从联邦政府获得了294,761美元的能源补贴vi。

· 英特尔位于新墨西哥州的概念验证（Proof of Concept）数据中心包含 900 台生产用服务器。这些服务器在高达 92°F [33°C] 温度下进行 100% 的空气交换，不含湿度控制和最低限度的空气过滤。此解决方案节省了约 67% 的功耗，相当于一个 10兆瓦的数据中心可节省 287 万美元vii。

· 雅虎计算小屋(Yahoo! Computing Coop)，是一个工作环境中不含冷却设备的数据中心。该数据中心每年仅有几天需要用水对其进行冷却（PUE指标估计为 1.08）。由于采用 100%的自然气流，该建筑物的总功耗中平均仅有不到 1%是用于冷却viii。

功耗和散热感知调度（PTAS）

基于英特尔? 节点管理器和数据中心管理器，功耗和散热感知调度可通过平台提供功耗、散热和工作负载的智能化以支持动态的资源管理。该算法可将运营成本降低约 20%，同时恢复高达 50%的未使用的散热能力，并最大限度地提高了运营效率。

英特尔? 服务器电池备份解决方案

英特尔? 服务器电池备份解决方案将不间断电源（UPS）相关的资本支出成本降低了多达 5 倍ix，同时恢复了多达 40% 的 UPS 相关功耗损失x，从而显著降低了数据中心的资本成本。

其它值得一提的事实

· 现有数据中心中近 80% 是在 64-69°F [18-21°C] 之间的低温下运行xi。

· 仅将这些数据中心的温度范围提高到82-86°F [28-30°C]，在大多数情况下即可节省大量资金xii。

· Sun观察到数据中心温度每提高1°C，冷却设备能源成本可节省多达 4%xiii。

如果全世界数据中心的将工作温度平均提高 5°C，结果会怎样？

· 立即实现每年 21.6 亿美元的能源节省。

· 全球数据中心功耗降低 8%xiv。

· 节省 243 亿度电(千瓦/小时)。-大约相当于西班牙、南非、澳大利亚或中国台湾超过一个月的用电总功耗xv。

· 减排的二氧化碳等于 170 万吨。相当于 430 万棵树种成长 10 年所吸收的二氧化碳xvi。