绿色计算 服务器“绿”化建设急如星火

  绿色服务器三化建设：模块化+虚拟化+智能化

   首先，绿色服务器设计上建议采用模块化设计。模块化设计是对服务器内部应用硬件：计算、存储、网络、散热、管理、电源等整合成各个模块，通过模块化设计，服务器内部各个模块具有独立的功能同时不同的模块区域可实现互相备份，并通过模块间的排列组合组成整个模块化服务器成品。模块化设计使得服务器部件便于独立拆解和替换、降低故障修复时间，减少因故障带来的额外能耗损失。

  其次，服务器“绿”化建议部署虚拟化。服务器虚拟化基本原理是将服务器虚拟化长若干个服务器使用，降低单台服务器的负载与简化系统管理，达到同等业务需求条件下，物理服务器数量减少与节省机器占用空间，实现节能。服务器虚拟化技术主要包括CPU虚拟化、内存虚拟化、设备与I/O虚拟化和虚拟机实时迁移技术，通过虚拟化技术对资源进行动态的管理提高利用率同时降低能源消耗。 比如I/O虚拟化技术， Intel的VT-d技术就有不错的节能表现。Intel VT-d技术是一种基于主板北桥芯片的硬件辅助虚拟化技术，其通过在北桥中内置提供DMA虚拟化与IRQ虚拟化硬件来实现I/O虚拟化。采用该技术，虚拟机可采用直接I/O设备分配方式或者I/O设备共享方式代替传统的设备模拟/额外设备接口方式，实现虚拟化环境中I/O可靠性和灵活性增加同时，达到降低能耗。

  第三，智能化技术是绿色服务器节能减排关键。其实，模块化与虚拟化的本源来自于智能化。做到智能响应，智能管理，实时根据不同负载需求自我调节，服务器会更具绿色保障。比如Intel的睿频加速技术，该技术可根据负载进行动态调整电压，优化IT设备，实现IT设备的绿色节能，该项技术已嵌入Intel最新至强E5处理器平台。大多数人明白，服务器节能，“功耗大户”CPU节能与否十分重要。笔者推荐Intel在CPU处理方面采用智能化处理器来解决功耗问题的两种技术：Intel功率门限与Intel智能节能能技术。Intel功率门限的功能主要在于将处理器闲置的功耗大幅度降低，并允许每个内核单独降低功耗;Intel智能节能技术则可判断CPU正在运行的工作负载情况以及数据的吞吐量，根据相应的变化使CPU在15种运行状态间切换，其中每种状态对应不同的功耗的限度，以此来实现功耗自适应调节。

  绿色服务器双选择：刀片服务器+微型服务器

  绿色服务器如何选择，前提是根据自己的实际应用需求基础上，挑选服务器产品。而与占用空间较大的塔式服务器和标准化设计的机架式服务器相比，在绿色服务器平台，笔者偏向于推荐刀片服务器与微型服务器， 后两者的功耗远比前两者低。再者，刀片服务器与微型服务器各自的需求导向是不一样的，建议对CPU能要求较高的用户选择刀片服务器，而对I/O要求较高，对CPU性能要求不高的用户可选择微型服务器。

  刀片服务器的特点是高密度，体积小，性能高，同时费用也高昂。刀片服务器是在一个机箱中内插许多类似“刀片”的服务器单元，而每一块“刀片”等同一个独立的服务器，这将使得机房/数据中心在同等空间中实现更多服务器的布设来满足愈发复杂的高密度数据中心需求同时降低功耗。此外，同一刀片机箱中的各个独立刀片服务器可共享网络、电源与冷却等资源。这样一来，服务器从部署到维护的流程都被简化了，同时，是看供电制冷的费用也相对减少。机关刀片服务器比起塔式与机架而言更节省空间，但由于其高密度性致使其散热问题突出，因为刀片服务器一般应用在大型的数据中心或诸如需要较大规模计算的云数据中心， 通过数据中心其他散热设施来弥补刀片服务器散热短板。

  微型服务器是近一两年比较火热的产品，其扬名很大程度上来自其“低功耗”的符号。 微型服务器面向I/O操作密集但对计算要求较低的简单服务， 微型服务器并非如刀片服务器针对关键业务而生，其一般专注自身I/O密集型的应用负载。微型服务器具有单机多节点的供功能，采用热插拔的模块设计，体积小，密度高，功耗低。除了计算性能和应用负载对象与刀片不同外，微型服务器与刀片服务器在节能上有类似点，同一机架上的微型服务器可共享彼此的电源、冷却系统、存储与网络连接。既然微型服务器专用I/O密集型应用，那么其对CPU(CPU是服务器功耗重灾区)的性能要求不高，因而微型服务器会选用一些诸如Atom之类的低功耗CPU，因而整体功耗就降了下来。在低碳经济和绿色减排趋势下，微型服务器看似吃香，却需慎用。微型服务器的市场容量其实非常有限，并非所有的应用负载都适合。戴尔公司中国区教育及大客户部戴尔服务器与网络解决方案部市场经理彭宇恒就表示，微服务器尽管前景广阔、发展空间大，但由于其自身特点和应用范围的局限性，其用户基数较小，而且未来的市场份额也不会太大。

  服务器“绿”化 软件当道

  在采用上游厂商Intel、AMD的标准化设计产品后，服务器厂商在服务器硬件方面功耗控制差距是在逐渐缩小的。而能带来竞争力的市场在软件技术。 绿色服务器的实现，软件技术不肯忽视。软件技术将帮助服务器提高调度和管理效率，实现服务器节能。 比如IBM采用Power Executive软件来智能管理服务器的电力消耗。Power Executive采用IBM开发的线路监测技术来确定实际能耗和系统的温度并允许用户“计量”任何单一服务器或者一组服务器的实际电力使用数据和趋势数据。 在最新IBM System x服务器及IBM Blade Center 刀片服务器中均嵌入Power Executive软件来对部件耗电进行管理控制。