虛擬化讓綠色“軟著陸”在數(shù)據(jù)中心
張賓是北京一家網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心的CIO，每到夏天就會被機(jī)房服務(wù)器的頻頻宕機(jī)和巨額電費(fèi)問題搞得焦頭爛額。張賓所在企業(yè)的數(shù)據(jù)中心有一個50個機(jī)柜的機(jī)房，能放500臺左右的服務(wù)器，前期投入了近400萬元的建設(shè)成本(不含設(shè)備購置)，但每個機(jī)柜平均每月電費(fèi)卻高達(dá)1500元，每年光電力開支就花費(fèi)90多萬元，占到了機(jī)柜總運(yùn)營成本的1/4，一到夏天，這個數(shù)字更是像油價一樣飛速飆升。
隨著數(shù)據(jù)中心的擴(kuò)容，電力消耗、散熱和場地正成為數(shù)據(jù)中心CIO最頭疼的問題。Gartner預(yù)測，至2008年年底，全球近一半的數(shù)據(jù)中心將無法擁有足夠的能源和冷卻裝置，用以支持高密度的服務(wù)器和存儲設(shè)備;而到 2011 年，數(shù)據(jù)中心1/3以上的預(yù)算將是環(huán)境成本。
“北京網(wǎng)通的皂君廟機(jī)房，就因?yàn)楣╇姴蛔愕膯栴}，不僅無法擴(kuò)容，而且出租機(jī)架的絕大部分收入都用來付了電費(fèi)。”北京網(wǎng)通數(shù)據(jù)中心檀君普直言不諱地說:“北京絕大部分機(jī)房的供電都不足。”
降低能耗成為了數(shù)據(jù)中心最迫切的需求，而放在整個大的背景下，節(jié)能減排更是當(dāng)前整個國家最迫切的任務(wù)之一。對于很多部門領(lǐng)導(dǎo)來說，它已經(jīng)不再是口號，而是壓在身上不得不完成的硬性指標(biāo)。
這時候，綠色數(shù)據(jù)中心開始悄然興起，并迅速成為數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域最熱的話題。但是，說到數(shù)據(jù)中心，人們想到的就是一排排的機(jī)柜、空調(diào)、UPS;談到“綠化”，人們更多會提到動態(tài)電源調(diào)節(jié)、水冷機(jī)柜、服務(wù)器的擺放等硬件因素，軟件因素往往被忽略。實(shí)際上，在數(shù)據(jù)中心的“綠化”過程中，軟件可以說是所有解決方案的大腦和靈魂?！霸跀?shù)據(jù)中心的‘綠化’方案里，所有智能化的手段都離不開軟件的指揮?！被萜展痉?wù)器及存儲產(chǎn)品事業(yè)部產(chǎn)品經(jīng)理蔡建華告訴記者。
虛擬化是綠化的有效手段
當(dāng)前數(shù)據(jù)中心主要面臨著兩個方面的挑戰(zhàn)，首先是能耗，在數(shù)據(jù)中心電量消耗不斷增大的同時，資源的利用率卻持續(xù)降低。據(jù)調(diào)查，數(shù)據(jù)中心中IT設(shè)備的有效利用率只有20%。
其次就是復(fù)雜性，數(shù)據(jù)中心的日益龐大使得硬件和軟件的維護(hù)越來越困難，同時消耗的費(fèi)用也在不斷增加。蔡建華指出在數(shù)據(jù)中心的運(yùn)營開支中，維護(hù)的費(fèi)用占到了65%，遷移、升級的費(fèi)用占了25%，剩下只有10%的費(fèi)用用來創(chuàng)新。創(chuàng)新的投入不足使得數(shù)據(jù)中心的運(yùn)營長期停留在低水平上，無法獲得高質(zhì)量的客戶滿意度。
虛擬化為應(yīng)對這兩方面的挑戰(zhàn)提出了有效的解決手段，通過整合，多個操作系統(tǒng)、多個應(yīng)用被整合在一個服務(wù)器上，結(jié)束了一臺服務(wù)器只能運(yùn)行一個操作系統(tǒng)，承載少量應(yīng)用的局面，大大提高了服務(wù)器的利用率。
同時，應(yīng)用方面的整合使得系統(tǒng)更加集中，管理也更加方便，而虛擬化之前所進(jìn)行的標(biāo)準(zhǔn)化改造也大大降低了系統(tǒng)的多樣性。另外，虛擬化解決方案為一致全面地管理物理和虛擬環(huán)境提供了有效的管理工具，幫助管理人員有效掌控?cái)?shù)據(jù)中心不斷增長的復(fù)雜性。
數(shù)據(jù)中心的虛擬化可以分為垂直虛擬化和水平虛擬化兩個方面。垂直虛擬化是硬件層面的虛擬化，它把服務(wù)器、存儲、網(wǎng)絡(luò)等硬件資源縱向地整合在一起，構(gòu)筑了一個IT服務(wù)的資源共享池，在統(tǒng)一的管理工具下，可以對資源進(jìn)行動態(tài)調(diào)配，從而根據(jù)負(fù)載實(shí)現(xiàn)資源的合理分配。
水平虛擬化是應(yīng)用層面的虛擬化，它把同一類應(yīng)用需求整合在一起。例如一個企業(yè)中多個系統(tǒng)都有自己的身份認(rèn)證，通過水平虛擬化，他們被整合成一個。
而在虛擬化技術(shù)中，最核心的就是分區(qū)技術(shù)。蔡建華介紹HP分區(qū)技術(shù)分為具有完全電氣隔離的硬分區(qū)、軟分區(qū)和資源分區(qū)。
硬分區(qū)都有自己專用的CPU、RAM和I/O資源，同時帶有硬件故障隔離功能的操作系統(tǒng)映像，也就是說每個硬分區(qū)的物理故障都不會影響其他硬分區(qū)。
而在硬分區(qū)上可以再進(jìn)行軟分區(qū)。每個軟分區(qū)有專用的CPU、RAM，同時能實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)和軟件故障的隔離。
軟分區(qū)以后，用戶可根據(jù)自己的需求，在軟分區(qū)里面用工具鎖定CPU資源的不同百分比，供不同業(yè)務(wù)使用。目前，惠普可以細(xì)分的最小粒度是5%。
在惠普的虛擬環(huán)境中，HP-UX資源管理軟件工具是其中的核心。通過這個工具，系統(tǒng)管理員可以制定關(guān)于系統(tǒng)為用戶、用戶組及應(yīng)用分配處理器、實(shí)際內(nèi)存及I/O資源的策略。另外，管理員可以根據(jù)應(yīng)用狀態(tài)指定服務(wù)級別，根據(jù)優(yōu)先級，來動態(tài)分配資源從而實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)目標(biāo)。
“虛擬化可以幫助降低成本、提高靈活性、提升服務(wù)質(zhì)量?！?蔡建華說，在提高靈活性上，惠普下一代虛擬化解決方案中可以為多臺物理服務(wù)器設(shè)置一個邏輯服務(wù)器，它后面的物理映射可以隨時切換。如此一來，只需在邏輯服務(wù)器上配置一次，就可以在多個物理服務(wù)器上使用。
另外在保證高可用性方面，以前只能在不同的服務(wù)器之間做集群，經(jīng)過虛擬化后，一個服務(wù)器上也可以做集群，這樣就大大提高了每個服務(wù)器的容錯性。
硬件方案同樣離不開軟件
數(shù)據(jù)中心的綠化方案中，有大量的硬件方面的策略，但是它們都離不開軟件的統(tǒng)一指揮。
首先是服務(wù)器的散熱和機(jī)柜的散熱。這里面涉及了多種智能方案:主動式散熱風(fēng)扇、智能電源管理和并行的企業(yè)散熱架構(gòu)。
一般的風(fēng)扇接上電源后只是恒速的轉(zhuǎn)動，但是服務(wù)器和機(jī)柜內(nèi)不同位置的溫度并不相同，例如CPU的溫度會高一些，而主板的溫度會較低。同時不同時間熱度也不一樣，這對風(fēng)扇的需求就不同。在主動式散熱風(fēng)扇中，利用軟件來決定不同位置、以及不同時間的風(fēng)扇功率，從而有效利用電力，把浪費(fèi)降低到最小。
而在智能的電源管理中，通過軟件來判斷系統(tǒng)當(dāng)前的負(fù)載狀況，從而決定當(dāng)前所需的電源功率，進(jìn)一步調(diào)節(jié)UPS電源使用。惠普***推出的服務(wù)器甚至可以根據(jù)CPU當(dāng)前負(fù)載來動態(tài)調(diào)配對CPU的供電功率。
還有冷風(fēng)在服務(wù)器和機(jī)柜內(nèi)的走向也是可以調(diào)節(jié)的，這些看似是根據(jù)機(jī)械的原理，但是根據(jù)溫度變化及時調(diào)整冷風(fēng)走向也會離不開軟件控制。
另外在整個數(shù)據(jù)中心中，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心經(jīng)常會出現(xiàn)過度制冷的現(xiàn)象，因?yàn)閿?shù)據(jù)中心內(nèi)部不同位置溫度并不相同，但是為了讓高溫地區(qū)能夠降到合理溫度，整個數(shù)據(jù)中心的冷氣就被調(diào)到***。而通過智能化的控制手段，每個服務(wù)器旁邊的傳感器所收集的溫度和空氣流動信息都會被傳送到中央控制臺，中央控制臺就根據(jù)既定的策略來調(diào)節(jié)冷氣的排放。從而有效避免過度制冷現(xiàn)象出現(xiàn)，又能解決冷熱不均的狀況。
“未來的數(shù)據(jù)中心是智能化的數(shù)據(jù)中心，而這根本離不開軟件這個大腦?！?蔡建華說。
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