數(shù)據(jù)中心虛擬化隱蔽的負(fù)面作用
不久以前，一些軟件工程師發(fā)現(xiàn)，運行一個應(yīng)用程序的服務(wù)器是浪費的，因為這臺服務(wù)器耗費了大量的資源卻僅僅使用了一小部分的處理能力。目前，IT部門利用服務(wù)器虛擬化好處的理由之一就是減少數(shù)據(jù)中心的耗電量。遺憾的是，他們不知道促使他們采用虛擬化的同樣的理由也影響到了他們數(shù)據(jù)中心的效率。為什么做服務(wù)器虛擬化這樣的好事會對數(shù)據(jù)中心的效率產(chǎn)生負(fù)面影響呢?本文將幫助你理解這個潘多拉的盒子，并且提出一些避免這些問題的建議。
一臺服務(wù)器有電源、內(nèi)存、硬盤、風(fēng)扇、板卡、處理器和其它消耗電源的組件。這些組件產(chǎn)生某種形式的有價值的計算能力。在服務(wù)器接通電源之后，所有這些組件立即要消耗電源，即使在沒有任何計算任務(wù)的時候也是如此。這就是已知的固定損耗。服務(wù)器的固定損耗一般占服務(wù)器***耗電量的33%至50%。隨著處理器利用率的增加，電源的消耗也增加，但是，固定的損耗沒有變化。遺憾的是沒有采用虛擬化的服務(wù)器一般運行一個應(yīng)用程序，處理器的平均利用率大約是5%至10%。這就意味著這臺服務(wù)器的每千瓦小時的成本要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于運行10個應(yīng)用程序/操作系統(tǒng)(也就是虛擬機)的主機服務(wù)器。
這種情況與數(shù)據(jù)中心發(fā)生的情況非常相似。一個數(shù)據(jù)中心在開始運行的***天就是一個超過當(dāng)前使用規(guī)模的以便應(yīng)付未來的***IT負(fù)荷。在那個***負(fù)荷到達之前，這個數(shù)據(jù)中心運行較輕的IT負(fù)荷，不間斷電源、變壓器、冷凍器、風(fēng)扇和空調(diào)都要消耗固定的電量。要記住的重要事情是這些固定的數(shù)據(jù)中心損耗占整個電費賬單的很大一部分。IT管理員認(rèn)識到，通過在一臺主機上放置更多的虛擬機能夠更有效率地運行服務(wù)器(也就是利用率更高)。要這樣做，他們實際上是把更高的計算工作量增加到處理器上來提高服務(wù)器的效率。這是最有效地利用IT資源的極好的解決方案。但是，IT管理員沒有認(rèn)識到他們同時還減少了數(shù)據(jù)中心的能源效率。換句話說，通過虛擬化，大部分電費賬單是與物理基礎(chǔ)設(shè)施聯(lián)系在一起的。數(shù)據(jù)中心在實施虛擬化之前一直以低容量運行(一般是工作負(fù)荷的50%至60%)，在虛擬化之后，一些不擔(dān)負(fù)任務(wù)的服務(wù)器拔掉電源之后，這種情況會更糟糕。
IT管理員如何在虛擬化環(huán)境中提高數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的效率?兩個最有效的改進方法是正確的尺寸和轉(zhuǎn)換到緊靠熱源的制冷。
正確的尺寸包括用可升級的高效率不間斷電源替換老式的單模塊不間斷電源?？缮壍牟婚g斷電源系統(tǒng)總是高效率地運行，因為它安裝了足夠的電源模塊支持這個IT工作量。例如，一個有61千瓦IT工作量的數(shù)據(jù)中心將得到7個10千瓦電源模塊的支持。這些電源模塊將嵌入到一個模塊化的不間斷電源設(shè)備中。如果這個IT工作量增加到75千瓦，這個不間斷電源模塊就要在不關(guān)機的情況下增加一個額外的10千瓦電源模塊。轉(zhuǎn)換到可升級的高效率不間斷電源可以將運營電源成本減少50%至70%。
轉(zhuǎn)換到緊靠熱源的制冷包括使用模塊化隊列空調(diào)關(guān)閉或者替換部分或者全部傳統(tǒng)的基于環(huán)境的空調(diào)。傳統(tǒng)的制冷設(shè)備需要超大尺寸的風(fēng)扇電動機以便克服冷空氣在進入IT設(shè)備前走過的長距離?，F(xiàn)在，在活地板下面經(jīng)常發(fā)現(xiàn)一些障礙，恰當(dāng)?shù)乩鋮s一個高密度機架的服務(wù)器是非常困難的。另一方面，基于隊列的冷卻設(shè)備按照服務(wù)器機架同樣的隊列進行安裝。這就意味著風(fēng)扇電動機要小得多，因為它們只需要向附近只有幾英尺遠(yuǎn)的IT設(shè)備送風(fēng)。傳統(tǒng)的冷卻設(shè)備中的風(fēng)扇一般以固定的速度運轉(zhuǎn)，不管IT的工作量如何。這就好像是你以每分鐘6000轉(zhuǎn)的速度開車，而不管駕駛的情況如何，更不用說要經(jīng)常加油了。模塊化基于隊列的空調(diào)配置了與IT工作量匹配的可變速度的風(fēng)扇，提供了正確選擇數(shù)據(jù)中心尺寸的另一種方法，減少了電費賬單。通過緊靠熱源的制冷和使用變速風(fēng)扇電動機，基于隊列的冷卻系統(tǒng)能夠使風(fēng)扇電動機的耗電量減少大約65%。
模塊化可升級基礎(chǔ)設(shè)施隨著IT工作量的增加而增加。使用這種基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)據(jù)中心能夠把總電費賬單節(jié)省60%以上(或者減少虛擬化的應(yīng)用規(guī)模)。除了節(jié)省能源之外，采用模塊化不間斷電源系統(tǒng)和隊列內(nèi)冷卻設(shè)備有兩個主要的好處：有針對性的可用性和改善的容量以及改變管理。
在一臺主機服務(wù)器上的多個虛擬機將極大地提高主機服務(wù)器的重要性，因為一個電源或者熱事件能夠破壞整個虛擬化的機架(假如沒有現(xiàn)成的備份策略的話)。采用模塊化電源和冷卻設(shè)備，單個機架可以有針對性地使用N+1不間斷電源或者N+1隊列內(nèi)冷卻設(shè)備，達到具體的可用性水平。這種有針對性的可用性將節(jié)省提供不必要的高電源和冷卻的成本，減少不需要的IT機架和設(shè)備。
采用模塊化不間斷電源系統(tǒng)和隊列內(nèi)冷卻設(shè)備的***一個好處是顯著改善容量和改變管理。想想你上一次必須要安裝一臺新的服務(wù)器并且要設(shè)法搞清楚這臺服務(wù)器應(yīng)該安裝到哪一個機架上的情況。頭腦中出現(xiàn)的問題是"哪一個機架有足夠的電源和冷卻容量可以插入一臺新的服務(wù)器?"，或者"我會通過在機架中放入額外的服務(wù)器破壞為具體機架提供的冷卻冗余度嗎?"或者"額外增加的服務(wù)器會使這個機架過熱嗎?"這些問題老式的數(shù)據(jù)中心是不可能回答的，因為地板下面冷卻的不可預(yù)見的性質(zhì)和缺少測量電源的設(shè)備。
專門用于機架的具體區(qū)域的模塊化電源系統(tǒng)能夠向集中的管理系統(tǒng)實時報告電源容量的狀態(tài)。同樣，由于空氣路經(jīng)短和有溫度監(jiān)視功能，隊列內(nèi)冷卻設(shè)備按照設(shè)計也擁有可預(yù)見性。當(dāng)這些系統(tǒng)的實時信息發(fā)送到一個集中的容量和改變管理應(yīng)用程序時，就消除了安裝一臺新服務(wù)器的猜測工作和浪費的時間?？深A(yù)見性的電源和冷卻基礎(chǔ)設(shè)施還允許一個容量管理系統(tǒng)實施"如果出現(xiàn)什么情況將采取什么行動"的分析，以便理解在做任何事情之前變化產(chǎn)生的影響。
對于虛擬化的所有這些好處(包括減少的電費賬單)，它展示了一些挑戰(zhàn)，迫使IT人員很好地理解自己的電源和冷卻系統(tǒng)，以保證主機服務(wù)器需要的更高的可用性。通過采用可升級的模塊化電源和冷卻系統(tǒng)，這項工作被極大地簡化了，同時，利用全面的權(quán)利以減少數(shù)據(jù)中心的電費賬單。
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