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生態化管理您的資料中心

無須實施昂貴的環保新方案，即可大幅降低電費開支並保護自然環境

2009 年 01 / 02 月

能源、二氧化碳與成本：三者息息相關

生態化管理資料中心的主要目的，是為了有效使用能源，因為減少耗能的同時，電費成本與二氧化碳排放量也會隨之降低。

生態化管理資料中心，不代表一定得實施昂貴、歷經多年才能看見成效的長期計畫。

沒錯，系統運作與二氧化碳之間存在著直接關係，但大多數運算服務使用者都未發覺這層關係。每當有人在 Google 網站上搜尋資料，或者是上 MapQuest 查詢地圖，或者是在 Twitter.com 留言時，都會造成少量二氧化碳排放到大氣中。每封電子郵件、每個醫療程序、每通電話、每張支票、每次網上購物、每張機票和每次電子收費付款，都會牽涉到一個或多個資料中心。每個系統都需要使用能源，而產生可用能源卻會排放大量二氧化碳。將個人的網上互動與交易乘以數十億，您就會知道資料中心的基礎設施、耗電及對環境的衝擊導致多龐大的成本。

由此可知，資料中心提高能源效率的需求日益迫切。全世界資料中心的總耗能預計在 2005 年至 2010 年間增加一倍。伺服器使用量倍增，耗電增量需要增加 10 座以上的 10 億瓦發電廠才足以因應。根據 IDC 的分析，目前花在電腦硬體上的每一塊錢中，約有 50 分是花在能源上，預計未來四年將會上升 54%，達 71 分。

由此看來，降低資料中心耗能的理由相當充分；問題只是如何去做。要找到答案，第一步就是深入瞭解資料中心的實際耗能狀況。

資料中心的能源用到哪裡去了？

伺服器和儲存系統並非資料中心裡唯一用電的設備，冷卻設備往往和系統本身同樣耗電，再加上用來照明的能源、配電損失等因素，我們可以看到，資料中心的電力大部分用於 IT 設備以外的其他項目，下圖說明了此事實。

資料中心的能源用到哪裡去了 (http://www.thegreengrid.org/home)

每種電力使用形式，都是降低總耗電量與二氧化碳排放量的機會，因此必須做整體考慮。

從上圖的最下層開始談起，資料中心需要照明，是因為有人在裡面工作。接著，公用事業的饋電大量進入建物並被接通。由於資料中心大多具有營運關鍵性，且公用事業的饋電並非百分之百可靠，因此必須使用不斷電系統 (UPS) 支援。最後，電力透過配電單元 (PDU) 分配至各種設備機架。這些系統接收到能源後，轉換為不同的電壓（過程中會喪失部分能源），提供零組件所需的電力，大部分的電力最後都轉化為熱量（以及些許噪音及機械振動）。

為了排除系統產生的這些熱量，因此需要機房空調系統 (CRAC) 與工業用冷卻設備。此外，還需要加濕器，因為空調過程會移除空氣中的水分。所以，把以上因素全部考慮進去之後，您會發現 IT 設備本身只使用約三分之一的能源！換言之，IT 設備每耗費一瓦電，就需要額外消耗兩瓦電來完成整個過程。

終結沒有效率的能源應用

一旦了解資料中心的能源究竟用於何處，您就可以多管齊下，提升能源使用效率。昇陽根據在世界各地營運及管理多個企業資料中心的經驗，提供下列實例供您作為行動參考。

選擇本身就省電的系統。如果您所部署的系統可以多節省幾瓦電，則往往可以節省更多用於冷卻的電力，或在配電過程中喪失的電力。隨著科技進步，晶片多執行緒 (CMT)、速度較慢的磁碟機以及電源自動關閉技術等，都成為降低資料中心系統耗電量的選項。
使用評量系統來計算耗能。Energy Star、80 Plus、EPEAT 及 Climate Savers Computing 等環保評鑑標準，已在桌上型裝置行之多年，而今，昇陽等公司更研發出日益精確的功率計算器，協助您計算特定伺服器配置的預期耗電量。這些計算器提供多家產品的一對一比較功能，此外還可以協助您決定 PDU 和 CRAC 等設備的大小（這一點非常重要，因為過於龐大的系統可能導致嚴重的效率不彰）。
儘可能整合所有系統。企業資料中心的系統利用率目前大多還是介於 10% 至 15%，伺服器用掉大部分的峰值功率，無論其負載為 15% 或 80%。透過虛擬化等技術，這些系統大多可以整合，即使是執行最關鍵任務的系統也不例外。昇陽最近執行一項專案，利用虛擬化技術將 1,185 台伺服器整合成 90 台，結果光是降低的用電量，便達到一年回本的高投資報酬率。
尋找更有效的配電方式。Lawrence Berkeley 實驗室與昇陽共同贊助一項研究，尋找更有效的高壓配電方法，並比較高壓 AC 與 DC 及其節能潛力。第一階段的估計是，高壓 DC 可較高壓 AC 節省 5% 至 7% 的電力，但一般而言，大量省電的關鍵在於高電壓。客戶與供應商也在嘗試盡量減少公用事業饋電至設備時的電源轉換次數。
發揮創意解決冷卻問題。近年來，冷卻突然成為熱門的創新領域，客戶與供應商都在尋找新的冷卻選擇，例如將冷卻技術直接整合至伺服器機架，甚至只是簡單地改用變速風扇取代單速風扇，以及更有效地利用外部空氣冷卻（又名「新風冷卻 fresh air cooling」）。未來的發展趨勢是「自然通風冷卻 free cooling」，或是可承受更嚴苛條件的新一代伺服器，如此一來就不再需要傳統的冷卻解決方案。昇陽最新系統的研發目前已進入最後關鍵階段，在進氣溫度可高達華氏 87 度的情況下，新一代伺服器在全球大多數地區都可以全年無休全天候使用外部空氣。昇陽也正在嘗試使用液體冷卻，如果成功，將改變整個市場生態。
程式碼效率再進一步。程式碼減少，執行更有效率，亦即處理工作量的 CPU 週期會更少。對於大型運算中心而言，效率提高 10%，可能意味著機器數量減少 10% 及耗能減少 10%。因此，建議軟體工程師在可能情況下，盡量減少程式碼，使執行效率達到最高。
定期更新技術。運算技術持續循指數曲線進步，加上電源狀態等新功能的出現，只要升級舊設備通常就可以看到明顯的節能效果，有效降低電費成本，抵銷升級的開支。

持續樹立典範的昇陽

昇陽一直在研究如何降低系統耗能，使資料中心發揮最高效率，任何可能機會都不放棄嘗試。我們可以提供自身經驗，來說明節能工作可以帶來哪些重大改變。

昇陽最近在英國、印度和美國建立了新的節能資料中心，將總數 152 座資料中心（面積 20.2 萬平方英尺）壓縮成 14 座全新中心（面積 7.6 萬平方英尺），結果整體耗能降低 60%，前 9 個月的電費開支就省下 86 萬美元。新資料中心也減少了現有設施出現新建設需求的機會，成本節省達 900 萬美元。昇陽全球實驗室暨資料中心設計服務部門總監 Dean Nelson 表示，新設施每年減少 3,227 噸二氧化碳排放量。

此外，昇陽還領先業界設計出對生態負責 (eco-responsible) 的產品，既減少對環境的不利衝擊，又不犧牲效能、擴充性和可靠性，這個核心概念不僅適用於我們的產品，同時也適用於我們的服務。昇陽將持續擴大服務範圍，為客戶創造顯著的成本效益，同時也注重環境保護，因為這能為大家創造更多商業機會。

例如，昇陽的 Eco Innovation 與 Virtualization 解決方案，正在協助世界各地客戶降低 IT 對環境的衝擊。憑藉創新技術與服務，以及對環保 IT 的堅定理念，昇陽提供客戶明確可行的方法，有效降低能源成本以及 IT 對環境的衝擊。

昇陽還針對產品設定具體的生態效率目標，努力在未來數年之內實現：

昇陽計畫推出新產品，效能提升 30 倍以上，但僅需使用十分之一的能源，產熱也較 2003 年推出的產品降低一半。
我們將在昇陽的所有設施中建置精簡型 (thin-client) IT 架構，所有處理作業都在網路上進行，大大降低耗電與耗材量。

建議您進一步了解昇陽在降低資料中心耗能上的努力，以找出適合自己的可行方案。資料中心環保化未必得耗費巨資，不一定曠日費時，也不需要讓已經負擔過重的員工再增加工作量。您會發現，將環保變成商機比想像中簡單得多。