打造高能源效率資料中心的十個步驟

使資料中心更加環保是個不容易被客戶接受的提案。大多數人會擔心如此一來會降低利潤或效能。例如，某個組織的設施減少 4100 公噸的碳排放量。大多數決策者會覺得這值得讚許，但也會想知道這對企業的影響是否如它對環境帶來的利益一樣大。而且，組織為了快速因應新的挑戰，通常會延後推行環保的工作，只要問問 Sun 的 IT 及不動產團隊就知道。

當 Sun 決定將位於舊金山灣區超過 20 萬平方英尺的資料中心統合至加州聖塔克拉拉的新設施時，環境問題只是眾多考量因素之一。時間非常緊迫，目標是在短短 12 個月之內完成遷移。減少能源成本及地板面積也非常重要，而此團隊知道如果能達到這些目標，也就能同時獲得環保上的利益。為了達到空間與預算的需求，新環境必須以較少的空間支援相同的使用者人數 (甚至更多)。

在這積極努力的 12 個月的工作計劃結束時，該團隊成功地將 202,000 平方英尺的資料中心空間壓縮至僅有 76,000 平方英尺，並且在第一階段就將耗電量降低 60% 以上。Sun 全球實驗室暨資料中心設計服務部門主管 Dean Nelson 表示：「一個簡單的方法，結合了新型高能源效率硬體及創新的電源與散熱解決方案，使這個結果成為可能。」 更換硬體使得減少空間及耗電的目標成為可能，同時讓 Sun 得以省下超過九百萬美元的建築與基礎架構成本。

Nelson 與他的團隊接受 Sun Inner Circle 訪問並分享 Sun 的最佳實例，同時描述可讓其他資料中心也達到相似成果的十種方法。他表示：「關於我們降低資料中心成本一事並沒有什麼神秘之處。我們整個計劃均使用一般企業組織都能輕易買到的市售產品。」

Nelson 表示：「我們認為我們提供的十種方法不僅能協助降低資料中心成本，並可向 IT 管理者保證你可用更少的預算做更多事情。在計劃結束時，我們確實提升了運算效能達 450% 以上，即使刪減了將近半數的伺服器。」

1. 檢查伺服器機架中的電腦的出廠年份
2. 找出並更換其他耗電過大及佔用過多空間的設備
3. 訂定立即與長期的更新計劃
4. 確定 IT 管理部門能與機構的其他單位共同合作
5. 同時進行更新以終止能源損耗
6. 升級至類似的架構以避免與遷移相關的問題
7. 了解虛擬化及容器技術
8. 在機架層級進行測量
9. 加強熱區的散熱而非整個環境
10. 重新思考散熱與降低建築成本

1. 檢查伺服器機架中的電腦的出廠年份
不像葡萄酒一樣，電腦硬體不會越陳越香。根據 Nelson 表示：「淘汰舊電腦通常是使資料中心更有效率的最簡單的方法。舊硬體幾乎總是比新電腦耗用更多空間與電力。此外，較舊的電腦通常比較不容易有效率地散熱。」

Nelson 與他的團隊採用以 UltraSPARC T1 、 UltraSPARC IV+ 及多核心 AMD Opteron 等處理器為基礎的電腦取代將近半數的伺服器。除了更新其伺服器及儲存技術之外，Sun 淘汰了 5,000 部以上的伺服器、交換器及儲存設備。

2. 找出並更換其他耗電過大及佔用過多空間的設備
Nelson 提醒我們，並非所有硬體都應該負擔在 .COM 時代不可或缺的浪費能源與空間的責任。他表示：「大多數資料中心都是充斥異質系統的神秘叢林，並產生過多的能源與散熱需求，而且浪費空間。但是你通常可以藉由將笨重的系統更換為較小且能力更強大的系統，而達到至少 2:1 的統合效果。

該團隊發現超過 2100 部伺服器及 700 部儲存設備的效率不彰，並且開始更換這些系統。例如，該團隊以 58 部 Sun Fire T1000 及 T2000 系統取代 88 部 Sun Fire V880 系統，同時降低了耗電量及所需要的空間。除了有助於降低空間需求之外，這些新伺服器在運算效能方面提升了 450%，儘管在數量上僅有原來的一半。加上新的儲存系統，該資料中心現在的耗電量降低了 60% 以上，估計每年總共可節省一百萬美元以上。

3. 訂定立即與長期的更新計劃
透過可因應未來成長需求的長期更新計劃，將有助於找出及更換最不具效益的系統。

Nelson 表示：「我們的經驗告訴我們，每三年更換一次系統即可達到釋放資源的效果。由於可節省能源並可能獲得現金回饋，使這些更新計劃非常具有成本效益。」 此外，藉由測量目前的電力及散熱需求，讓企業組織有能力明智地計劃後續步驟，並且滿足整個企業的需求。

4. 確定 IT 管理部門能與機構的其他單位共同合作
在大多數企業組織中，資訊長不必支付電費帳單，無論資料中心耗用多少電力。取而代之，營運長負責開支票給電力公司，但這經常引起電腦運算與節省成本兩者孰重的爭辯。這是不必要的爭論，並且會對企業中每個人的利害關係造成不良影響。

Nelson 表示，資訊長與營運長之間緊密的合作關係可獲得更好的電腦運算能力及成本節省。企業必須在早期確定 IT 部門與設備部門之間互相合作，以確實了解資料中心計劃以及能源效率電腦運算如何協助同時解決成本及運算能力需求的問題。

Nelson 以該團隊為例，說明如何定期以一部 Sun Fire T2000 系統取代兩部或更多的 V880 伺服器，以獲得更大的運算能力及較少的營運支出。

他表示：「例如 V880 伺服器每年需要 1,300 美元的電力成本，並佔用 18U 的空間。而 T2000 每年僅使用約 200 美元電費，並僅佔用 2U 空間。再加上電力公司如 PG&E 的現金回饋，提供每台伺服器 700 至 1,000 美元，使設備的成本變得微不足道。」

5. 同時進行更新以終止能源損耗
更新系統總是會帶來系統故障的風險，因此並非大多數企業組織會想用來降低電費的方法。這也是為何 Nelson 會特別強調規劃各種方式以降低硬體更新期間損耗的重要性。然而如他所說的，IT 人員通常會在識別那些已經老舊的系統之前就新增硬體。如此經常會導致資料中心發生不預期的停機，因為新舊系統會爭相使用電力之故。

Sun 會藉由安排新設備進駐的時間以避免上述情況發生。當硬體已經備妥且應用程式通過測試時，將以快速切換的方式將資料流重新導向至新的硬體。新的設備將會接手，而舊的設備將會關機。結果？ 不會有損耗的情形。

6. 升級至類似的架構以避免與遷移相關的問題
如果能徹底檢修作業系統及應用程式，同時升級至更有效率的硬體系統，是很吸引人的。

Nelson 針對此種作法提出警告。他表示：「如果你有 SPARC-based 系統執行某個版本的 Solaris，如果以效率更高的 SPARC-based 系統取代，那麼應用程式可遷移至相同的平台。從壓縮及減少硬體開始，光是這樣就能降低一半的電費成本。這提供你一個方向，可適當地規劃以其他技術進一步壓縮，例如虛擬化以及更新的作業系統。」

7. 了解虛擬化及容器技術
Sun 將此專案的伺服器削減歸功於使用 Solaris 容器進行虛擬化。此虛擬化方法利用彈性、軟體定義的界線來區隔應用程式與服務。

根據 Nelson 表示，Solaris 容器可讓你的伺服器與儲存設備達到更高的壓縮率。平均而言，Sun 達到 2:1 伺服器取代率以及 3:1 儲存設備取代率，但在某些案例中，Solaris 容器的取代率最高可達 20:1。他表示：「採用虛擬化，我們在空間與電力節省的金額可以達到設備的最初購買價格。」

8. 在機架層級進行測量
計算資料中心每平方英尺耗電瓦數的測量方式可能會顯示此機房的平均耗電量是正常的，但實際上其中有許多高耗電的設備，這些都是狀況不良的設備。大多數資料中心在資料中心的周邊測量負載，可以想見此方式會使事情變得無法預測。更深入一步來進行測量是很重要的。若要真正達到理想的能源效率，必須在機架層級進行測量 (每機架的瓦數)。

Sun 在機架層級以能夠 IP 定址的電源線測量耗電量，藉此獲得電力耗用情況的報告，以便更精確地規劃容量。同樣的，每個機架中的伺服器與儲存設備陣列均內建監視功能，藉此顯示用電過多的設備。如此可藉由找出資料中心的特定警示區域，進一步降低耗電量，而不是使用傳統散槍打鳥的方式，在資料中心特定區域開始變熱時加快風扇的轉速。

9. 加強熱區的散熱而非整個環境
當今的機架密度使得以傳統周界解決方案的冷卻空調成為昂貴的作法，這種作法是將空氣推送到資料中心的各個位置。但藉由使用兩種直接對熱源進行散熱的方式，Sun 已能夠降低散熱成本達 50% 。

這些解決方案包括針對高密度環境設計的 Emerson Liebert XD 散熱系統。將這些系統配置在伺服器機架上方可減少冷空氣傳送的距離，藉此解決熱點的問題，並且使來源排熱的中和情形局部化。同時，將 American Power Conversion Corp. 所推出的散熱系統配置在機架列之間以擷取伺服器背後所排出的熱氣，然後將這些熱氣傳送至位於機架旁邊的散熱單元。

藉由使用這幾種近接結合的散熱方式，當特定區域的溫度開始上升時，Sun 已能夠不必將空氣送入整個資料中心。

10. 重新思考散熱與降低建築成本
如 Nelson 所說的，大多數 IT 管理者總是會用同樣的口氣說 「架高地板」 與 「資料中心」。然而他表示，傳統資料中心的設計必須將新的散熱技術納入考量並重新思考。

他說：「我們展示了其實並不需要打造架高地板的環境。隨著每機架的密度提高，架高地板會造成問題，因為無法將冷空氣送到需要散熱的點。藉由使用可局部散熱的新散熱技術，我們節省了約三百萬美元的建築成本，因為我們所有的資料中心不需要建造架高地板。」

這些新資料中心每天都在省錢，Nelson 及其團隊開始準備將這十個步驟介紹給其他 Sun 資料中心。而且當我們節省龐大的成本時，同時也保護了環境。此計劃使 Sun 的全球碳足跡減少了 4100 公噸，並且獲得營運上的利益，更環保的資料中心不再是個難以推銷的產品。