服務(wù)器機(jī)房規(guī)模發(fā)展趨勢(shì)，能耗下降

減少服務(wù)器所使用的電力著實(shí)是一件重要的事情。搜索引擎谷歌、雅虎等公司使用規(guī)模龐大的服務(wù)器機(jī)房，消耗著大量能量。在2007年呈交給美國國會(huì)的一份報(bào)告中，美國環(huán)境保護(hù)局估計(jì)，到2011年將需要新建10家發(fā)電廠才能滿足這些數(shù)據(jù)中心的新增能量需求。筆者最近與Steve Thorne進(jìn)行過交談，他就職于俄勒岡州希爾斯伯勒的Intel公司，任Xeon處理器產(chǎn)品線經(jīng)理。他說，新型CPU中的智能電源管理功能將使情況大為改觀。處理器上未被使用的部分將被關(guān)閉——同時(shí)降低偏置和動(dòng)態(tài)牽引電流。該技術(shù)的首次實(shí)現(xiàn)是在2006和2007年，并在該公司最近推出的Xeon 5500系列處理器中達(dá)到了新的高度。

低功耗模式是在486DX4處理器中首次引入的，所以這個(gè)概念遠(yuǎn)遠(yuǎn)談不上創(chuàng)新，不過最新的器件將它提升到了一個(gè)全新的高度。自動(dòng)實(shí)現(xiàn)的低功耗狀態(tài)使處理器和存儲(chǔ)器處于滿足當(dāng)前工作負(fù)荷的最低功耗狀態(tài)。電源柵極允許單個(gè)核獨(dú)立于其他工作的核并以接近于零功耗來空轉(zhuǎn)，從而將空轉(zhuǎn)功耗降低為10W，而之前的產(chǎn)品這一值在16～50W之間。處理器通過多樣和更低的CPU功耗狀態(tài)得以增強(qiáng)，而存儲(chǔ)器和I/O控制器則增添了新的電源管理特性。

Intel將C狀態(tài)進(jìn)行了編號(hào)，從C0開始，它是正常、全速的CPU工作模式。在C1狀態(tài)中，通往處理器的時(shí)鐘被關(guān)斷。C2是第2種空轉(zhuǎn)狀態(tài)，其中外部I/O控制器中樞阻塞了發(fā)往處理器的中斷。這種編號(hào)還有C3、C4等，而且每個(gè)核都有自己的C狀態(tài)。

筆者想，這種機(jī)制可能會(huì)變得非常復(fù)雜。如果出現(xiàn)了特定的處理負(fù)荷，是應(yīng)該啟用最大功率來盡快完成它，還是使用低功耗模式以較長(zhǎng)時(shí)間完成？使用單核還是多核？另外，還可以選擇降低供電電壓和/或時(shí)鐘頻率，或者同時(shí)降低這兩者。

不過，Intel通過其先進(jìn)的制造技術(shù)出色地降低了功耗，這主要是借助于高K值的電介質(zhì)來實(shí)現(xiàn)的。與使用2007年產(chǎn)CPU的服務(wù)器相比，基于5500系列處理器的服務(wù)器能夠以單機(jī)柜實(shí)現(xiàn)相當(dāng)于以前15個(gè)機(jī)柜的性能——即僅使用從前1/15的電力。因此，升級(jí)到最新服務(wù)器的投資回報(bào)是相當(dāng)快的。此外，這里還存在著冷卻乘法效應(yīng)。低功耗可以節(jié)約大量成本。

筆者還與Intel公司的IT專家Chris Peters交談過，他大體介紹了他們的數(shù)據(jù)中心所實(shí)現(xiàn)的一些節(jié)能案例，效果十分顯著。Intel在全球有95個(gè)數(shù)據(jù)中心，共有10萬臺(tái)服務(wù)器。這些服務(wù)器中70%用于設(shè)計(jì)部門，而這些單元的利用率達(dá)80%，這意味著對(duì)這部分服務(wù)器進(jìn)行電源優(yōu)化的節(jié)能空間不是很大。20%的服務(wù)器用于辦公應(yīng)用，利用率低，能夠很好地利用新服務(wù)器中處理器核和網(wǎng)絡(luò)連接的低功率模式。Peters稱，升級(jí)到新的服務(wù)器后，能耗可以減少1/15?1/9。

其他服務(wù)器用于需要高可用性的制造過程、電子商務(wù)或供應(yīng)鏈操作?？傮w而言，這些數(shù)據(jù)中心使用55MW功率，其中包括冷卻和電力控制，占據(jù)大約44萬平方英尺。計(jì)算電力需求每年增長(zhǎng)大約45%。

具有明顯改善效果的一個(gè)方面是冷卻。通過清理氣流通道，將線纜搬到其他位置，給空氣留出暢通無阻的通道，就能夠在相同溫度下使2 kW機(jī)柜達(dá)到4 kW的性能。同樣，他們還高效地使用了預(yù)冷器，使水先流經(jīng)冷卻塔，然后再到達(dá)冷卻器。這樣做在某些計(jì)算中心可以使制冷效率改善85%。