利用基礎(chǔ)架構(gòu)轉(zhuǎn)型,實現(xiàn)綠色計算

1、利用基礎(chǔ)架構(gòu)轉(zhuǎn)型,實現(xiàn)綠色計算 HYPERLINK /yinleshiting/2021/0123/1199966.html 侯淼隨著AI、云計算、大數(shù)據(jù)等新興技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用，傳統(tǒng)行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型、產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)加速發(fā)展，作為核心底層基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)據(jù)中心數(shù)量正在迅速增長。在新基建的大背景下，預(yù)計企業(yè)的IT基礎(chǔ)設(shè)施投入和數(shù)據(jù)中心建設(shè)也會迎來新一波增長。中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院的統(tǒng)計顯示，2019年中國數(shù)據(jù)中心數(shù)量約為7.4萬個，約占全球數(shù)據(jù)中心總量的1/4，而規(guī)劃在建的數(shù)據(jù)中心約320個，其中36.1%為超大型和大型數(shù)據(jù)中心。但數(shù)據(jù)中心能耗巨大，引發(fā)了廣泛的關(guān)注。大多數(shù)數(shù)據(jù)中心能耗是典型商業(yè)寫字樓的

2、10倍50倍，2018年中國數(shù)據(jù)中心總用電量已經(jīng)超過上海市全社會的用電量。為此，國家和地方相關(guān)部門出臺了眾多文件，對新建和擴建數(shù)據(jù)中心能耗標(biāo)準(zhǔn)提出了具體要求。目前，有越來越多的企業(yè)更加重視數(shù)據(jù)中心和企業(yè)IT基礎(chǔ)設(shè)施的綠色發(fā)展。從一方面看，我們迎來一個新的契機，企業(yè)可以利用新基建帶來的數(shù)字化建設(shè)、基礎(chǔ)設(shè)施升級的機遇，加速自身基礎(chǔ)架構(gòu)的轉(zhuǎn)型，推進綠色計算。在實現(xiàn)節(jié)能減排、綠色合規(guī)的同時，為企業(yè)自身降本增效，簡化IT管理，甚至有效支持業(yè)務(wù)創(chuàng)新，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。綠色計算意味著集約與可持續(xù)綠色計算/綠色數(shù)據(jù)中心建設(shè)是一個系統(tǒng)工程，離不開軟硬件、供電系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)等全面的考量和設(shè)計，因此各類企業(yè)都從自身優(yōu)

3、勢出發(fā)做了很多嘗試，包括利用自然條件制冷等。我們認為，集約、可持續(xù)的IT架構(gòu)更能實現(xiàn)綠色計算。企業(yè)可以依托科技創(chuàng)新，通過基礎(chǔ)設(shè)施的高性能、高密度部署，通過集約和整合的架構(gòu)來實現(xiàn)計算本身的“綠色”。一是集約化，作為IT基礎(chǔ)設(shè)施核心組成部分的服務(wù)器、存儲等產(chǎn)品本身具備高密度計算能力和存儲能力，可以以一頂百，乃至以一頂千，以同樣的面積實現(xiàn)更密集的工作負載整合，更集約的數(shù)據(jù)中心緩解機房空間、電力的壓力，實現(xiàn)能耗與碳排量的降低。如果要用一個比喻的話，相比于動輒成千上萬臺服務(wù)器的分布式計算架構(gòu)，集約的計算架構(gòu)相當(dāng)于把一個平面的停車場變成了立體的停車樓。集約的計算帶來更少的空間和電力消耗，同時也可以大大減少

4、運維和管理的壓力。二是可持續(xù)，不以短期效益犧牲長遠利益。正如過去數(shù)年許多采用x86架構(gòu)的企業(yè)，現(xiàn)在開始面臨x86及其配套設(shè)備數(shù)量劇增帶來的新問題和壓力，包括機房空間、配電用電、運維管理復(fù)雜度的不斷提升等，這些問題對IT架構(gòu)的可持續(xù)發(fā)展帶來了明顯的挑戰(zhàn)。與之形成鮮明對比的是采用高密度計算和存儲解決方案的大型銀行。在20多年時間里，交易規(guī)模增長高達數(shù)十倍的情況下，大型銀行依然無需增加服務(wù)器數(shù)量、機房占地空間和配電用電需求，始終保持精簡架構(gòu)、簡化運維，同時又有足夠的可擴展處理能力應(yīng)對未來業(yè)務(wù)的進一步增長。這種靈活的計算能力提供了一種靈活的方法來部署計算資源，可以讓各種規(guī)模的企業(yè)按需配置資源，也可以在

5、需要的時候重新配置這些資源以滿足特定的需求。為什么選擇綠色計算？具體而言，集約和可持續(xù)的綠色計算可以為企業(yè)帶來以下幾個方面的價值。一是降低綜合成本，簡化IT管理。無論是大公司還是小公司，都在尋求簡化IT運維和降低綜合成本的解決方案，在經(jīng)歷了新冠肺炎疫情影響之后，這種需求也更加迫切。將工作負載合并到更密集、集中的計算平臺上，是降本增效的有效方法。這樣不僅可以直接減少包括內(nèi)核許可在內(nèi)的軟件成本，也能降低許多隱形的間接成本。調(diào)查顯示，在政府、金融、保險和銀行等行業(yè)，軟硬件和存儲成本之外的間接成本，甚至可以占到IT部門總成本的一半。當(dāng)數(shù)百臺服務(wù)器變成幾臺服務(wù)器，機房或數(shù)據(jù)中心的樓面空間成本、電力需求隨

6、之也會大幅降低，軟硬件維護、網(wǎng)絡(luò)管理等運維工作也可以大幅簡化。二是綠色合規(guī)，承擔(dān)環(huán)保責(zé)任。為控制不斷增長的數(shù)據(jù)中心能耗，國家和地方已經(jīng)出臺了眾多政策文件，提出更具體的能耗要求。例如2019年2月出臺的關(guān)于加強綠色數(shù)據(jù)中心建設(shè)的指導(dǎo)意見要求到2020年數(shù)據(jù)中心能源使用效率（PUE）基本達到1.4以下，上海市甚至要求新建數(shù)據(jù)中心的PUE達到1.3以下。而市場研究機構(gòu)IDC發(fā)布的2019中國企業(yè)綠色計算與可持續(xù)發(fā)展研究報告顯示，目前85%的受訪企業(yè)數(shù)據(jù)中心的能源使用效率還在1.52.0之間。采用更集約的綠色計算意味著，同樣的工作負載只需要更少的服務(wù)器、配套軟件和網(wǎng)絡(luò)支撐，由此提升機房和數(shù)據(jù)中心的PU

7、E，減少計算碳足跡，實現(xiàn)合規(guī)的同時，也承擔(dān)了企業(yè)應(yīng)有的環(huán)保責(zé)任。三是支持業(yè)務(wù)創(chuàng)新。采用高性能、高密度、高資源利用率的架構(gòu)，可以支持企業(yè)在現(xiàn)有架構(gòu)的基礎(chǔ)上靈活擴展，充分利用服務(wù)器的資源，最大程度上支持業(yè)務(wù)快速創(chuàng)新。尤其是有些傳統(tǒng)企業(yè)，可以同時兼顧既有資產(chǎn)和未來創(chuàng)新，這些企業(yè)可以將原有服務(wù)器上的資產(chǎn)快速分裝，通過API等方式，提供給前端應(yīng)用。此外，企業(yè)也可以通過在支持紅帽O(jiān)penShift平臺的主機上直接運行云原生應(yīng)用，將大量新技術(shù)引入主機，跨云隨時隨地開發(fā)與部署新的應(yīng)用，提供新的服務(wù)，并實現(xiàn)一致的管理、編排和自動化，從而快速響應(yīng)市場要求和展開業(yè)務(wù)創(chuàng)新。如何實現(xiàn)綠色計算？綠色數(shù)據(jù)中心的設(shè)計旨在解決

8、影響碳排放的所有因素，其中涵蓋IT硬件、供暖、通風(fēng)和空調(diào)設(shè)備等到其物理布局和構(gòu)造的方方面面。針對于此，我們有一些具體的建議。選擇高效的軟硬件產(chǎn)品。企業(yè)可以選擇本身需要較少物理系統(tǒng)、比較節(jié)能的服務(wù)器硬件和系統(tǒng)，同時選擇能夠充分利用系統(tǒng)資源的軟件，這類軟件僅在必要的共享需求下（比如云計算）啟用虛擬化來利用目標(biāo)資源，也可以減少不必要的數(shù)據(jù)傳輸和算力轉(zhuǎn)移。采用穩(wěn)敏兼?zhèn)涞募s架構(gòu)。這樣的架構(gòu)可以在每個系統(tǒng)上實現(xiàn)高計算性能、高資源利用率和高存儲密度，以減少服務(wù)器擴展需求。通過高密度部署、集約架構(gòu)實現(xiàn)資源的充分復(fù)用，帶來更高的投資回報率，并大幅優(yōu)化技術(shù)堆棧各個層面的綜合成本。保持系統(tǒng)更新到最新一代。因為單位

9、工作負載的低能耗通常是通過技術(shù)進步實現(xiàn)的。最新一代的產(chǎn)品往往配備更先進的技術(shù)，比如IBM最新發(fā)布的z15提供智能配電單元（Intelligent Power Distribution Unit，iPDU），可以進一步降低輻射冷卻系統(tǒng)的功耗。與z14相比，部署在新的IBMz15服務(wù)器上可以減少14%的能源消耗，而從z13更新到z15，能源成本可以降低51%。采用減少制冷能耗的數(shù)據(jù)中心設(shè)計。冷卻是僅次于IT負載之外的最大的耗電來源，這也是很多企業(yè)想方設(shè)法減少制冷成本的原因。IBM也建議企業(yè)在數(shù)據(jù)中心的設(shè)計上采用一些特別的設(shè)計。比如，采用冷熱流分離，提升冷卻系統(tǒng)效率;對數(shù)據(jù)中心熱能變化進行監(jiān)測，在保

10、障制冷效率的情況下，盡量提高機房溫度，以減少能源消耗等。可以來看一個具體的例子，為了遵守荷蘭最高法院做出的一項決議，即到2020年底將溫室氣體排放在1990年的水平上減少25%，當(dāng)?shù)匾患艺畽C構(gòu)用IBM LinuxONE替換了其IT基礎(chǔ)設(shè)施中的部分x86服務(wù)器。通過將其Linux應(yīng)用程序從47臺x86刀片服務(wù)器遷移到一臺LinuxONE的11個IFL（Integrated Facility for Linux）處理器上，該組織的能源消耗預(yù)計將減少80%，從而在五年內(nèi)減少946噸的二氧化碳排放量。在亞太地區(qū)，一家大型保險公司正在經(jīng)歷IT支出快速增長的挑戰(zhàn)。隨著其x86數(shù)據(jù)中心的發(fā)展，物理空間費用和硬件成本水漲船高，能源賬單快速飆升，IT員工也愈發(fā)難以應(yīng)對服務(wù)器管理的復(fù)雜性。為此，公司啟動了對其當(dāng)前業(yè)務(wù)的評估，想要尋找一種更有效的擴展方式，以支持持續(xù)增長的新工作負載。分析發(fā)現(xiàn)，如果將其運行在55個x86服務(wù)器上的工作負載合并到一個IBM LinuxONE系統(tǒng)中，可以減少86%的機房建筑面積，同時每年的能源消耗也能減少62%。這樣，這家企業(yè)就可以通過更密集的工作負載整合、更小的數(shù)據(jù)中心和更簡單的員工管理來應(yīng)