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优化数据中心服务器能源效率:电源和风扇

发布时间:2019-08-15 12:50:39
本文介绍如何从电源和服务器风扇入手来控制数据中心服务器能耗,提高服务器能耗效率。 数据中心能源效率是今天很火的一个讨论主题,IT运营部门正在想办法量化和提高他们数据中心的能源效率,这也意味着需要提高服务器的能源效率。 我们都希望数据中心的服务器运行速度越快越好,能源效率越高越好。这里谈到的能源效率是一个专业术语,在谈及电力或制冷系统的能源利用率时我们才会使用它。 我们已经听烦了服务器制造商们对他们的产品能源效率的承诺,直到最近才有制造商开始讨论和透露他们服务器的效率,目前还没有服务器能源效率标准,但一般而言,影响服务器能源效率有以下几个关键的元件。 ·电源 ·风扇 ·CPU ·内存 ·硬盘 ·I/O卡或端口 ·其它主板元件,支持的芯片组 这些元件在普通服务器和刀片服务器中都存在,但在刀片服务器中,有些元件,如电源,风扇和I/O端口是共用的,CPU和其它与主板相关的项目则在每块独立的刀片中,根据设计的不同,刀片服务器硬盘可以是共用的,也可以是独立的。 除了上面列出的元件外,操作系统和虚拟化软件会影响硬件平台总的可用的计算吞吐量。 不要通过铭牌判断服务器 当我们需要知道服务器功率需求时,通常是查看其铭牌上的标识,但它一般标注的都是最大功率需求,并不是真实运转时需要的值,除了电力功率需求外,还要考虑制冷,假设服务器的额定功率是500W,服务器也需要制冷500W(大约1700BTU)的热负荷,一般的数据中心电源使用效率(PUE)约2.0,这就意味着数据中心要为运行500W的服务器准备1000W或1kW的电力供应。以这样的浪费进行计算,每年将会浪费8760kWh。 假设每kWh的价格为11.5分(当然11.5只是一个平均值,实际上有些地区的价格远高于11.5),每年1kW的成本是1000美元。在三年中,一台 500W的服务器会花掉至少3000美元的电费,这就是为什么有分析师预言服务器的电力成本会超出其本身的购买价格,特别是能源成本在逐渐攀升的今天更是如此。下面我们来看看如何优化电力。 电源 电源是电力输入服务器的入口,通过它将120-240伏交流电转成3.5,5和12伏的直流电,直到最近,服务器的能源效率值仍然是个秘密。实际上,环境保护机构的能源之星计划指定了所有 PC的电源效率至少要达到80%,但没有规定服务器。以当前的情况估算,在3-5年的时间内,服务器的运营费用就会超过当初的购买费用。 70%和87%的电源效率之间相比将会节约20%的服务器电力消耗(假设两种情况下服务器负载都一样),这也意味着整个数据中心的能源消耗会减少。 但这些能源效率等级并没有反应真实的情况,实际上服务器只有30%-50%的电源利用效率(相对于铭牌上标识的数字),总有大量的固定损耗存在。此外,我们都想尽量提高服务器正常运行时间,因此一般都会购买具有冗余电源的服务器,这些冗余电源通常会共享内部负荷,这样实际上每个电源只工作在一半负荷的状态,意味着每个电源只有13%-25%的电源利用率,损耗是相当惊人的。 在采购新服务器时,最便宜的元件可能不是最好的选择,即使计算机性能规格相同,节能应该是首要考虑的因素,如果服务器经销商不能提供或不愿提供电源使用效率,应该三思而后行。 实际上,如果你要采购大量的服务器,投入人力物力对服务器电源使用效率进行测试是值得的,特别是装上操作系统和真实的应用程序进行测试,每台服务器多花 50-100美元,或许今后在整个服务器生命周期内能源成本节约的会是几百美元,此外,这样做也不用担心是否增加了服务器后是否要升级制冷和电力基础设施。 另一个节约能源消耗的办法是采用208伏或240伏的服务器,不用120伏的服务器,这样可以节省约2%-3%的能耗。 服务器风扇 除了电源外,风扇是第二个能源消耗大户,随着服务器越做越小,CPU的核数越做越多,在1U高的服务器空间中,会放置越来越多的高速运转的风扇来为服务器内部元件送风带走这些元件产生的热量,这些风扇需要将热空气从众多小的元器件中吹走,通风口由于受到空间的限制也很小,于是风扇只有拼命地转动,一刻也不能停下。这些风扇可能会消耗掉服务器总电力消耗的10%-15%,此外,热空气会直接通过电源风扇后的排气口,因为在1U的高度空间里,实在没有多余的空间来做排气口了。 为了提高效率,许多新式服务器采用了热静力学控制风扇,当需要更多的空气流通给服务器降温时,它可以提高风扇的运转速度,相比旧式服务器采用的固定转速的风扇,这算是一种进步。但这些可变速的风扇仍然需要消耗大量的能源,因为内部热负荷和/或进入的空气温度上升了。 例如,如果服务器CPU和其它计算相关元件消耗了250-300W的电力,风扇就需要30-75W的电力保持其运转,才能保证抽走服务器内部空间中的热空气,这就会导致数据中心服务器电力消耗会随空气温度变高而增多。血行不畅吃什么好
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