电视台数据中心的绿色之路

电视台数据中心的绿色之路

The Way of Green DataCenter in TV Station

摘要：当前的许多数据中心都面临着空前的挑战：服务器和存储设备急剧增长、空间和容量

限制、电力和制冷设备超负荷，这些导致能源成本越来越高。本文结合绿色数据中心技术的发展，对中小型电视台数据中心机房普遍存在的节能降耗问题作了简要的分析讨论。

Abstract: Many of today’s DataCenters are experiencing unprecedented challenges: Server and

storage sprawl,space and capacity limitations,power and cooling resources over-burdened, these cause the energe costs become higher and higher.This article combines the development of technology of Green DataCenter, discusses and analyses the problem of energy efficiency of DataCenter in many medium-and-small-sized TV Station.

关键词：绿色数据中心 能源效率 刀片服务器 虚拟化 气流组织 湿度控制 布线优化 Keywords: Green DataCenter Energy Efficiency BladeCenter Virtualization

Airflow Humidity Control Cabling Optimize

一、引言

在中国，随着建设节能型社会的深入进行，节能降耗工作已在各行各业中如火如荼的展开。在IT界，能耗问题从来没有像这两年这样，被提升到一个如此重要的地位。在广电行业，能耗成本的不断增加也引起了管理人员的高度重视。

毫无疑问的是，容纳了企业内大部分服务器和网络设备的数据中心，一直都是能耗大户。在数据中心机房内部，往往摆放着数以百计的服务器、网络设备以及其他的计算机设备，由于计算机设备常年全天24小时运行的需要，机房场地内需要独立设置空调调节系统，以及为满足机房环境温度、湿度、空气含尘浓度的技术要求。计算机设备本身的用电，再加上用于机房环境条件技术保障的其他设备用电，构成了机房总的用电负荷。

数据中心日益增加的能耗成本及供电、散热和空间方面的管理正在成为一项重大的挑战。不断提高的电费单，供电系统、冷却系统、机房空间等基础设施的建设成本，以及有限的可用资源，将不断考验数据中心管理人员的智慧和能力。

二、现状分析

企业级数据中心的基础设施必须支持当前IT需求以及未来企业扩展所需。随着拥有更强大的计算机系统的数据中心，所产生的热量不断增加，散热系统逐渐变得不堪重负。此外，高密度配置机架的激增，增加了供电和散热的复杂性，使供电与散热问题日益显著。激增的运行用电与制冷用电消耗，使得数据中心的用电量居高不下。显然，能源成本迅速攀升使能源消耗已成为企业的巨大负担，如何有效地降低能耗，减少能耗支出，已经成为数据中心管理人员的当务之急。

相比国外，国内数据中心的建设还处于启动阶段，如何规划定位，如何选取产品，用户及设计单位还缺乏全面的认识。管理者往往凭借经验办事，没有针对数据中心的特殊性来做相应的规划和设计，导致数据中心在使用过程中问题不断。

在广播电视行业，由于不是纯粹的IT行业，核心业务系统都是围绕广电技术展开，计算机技术在很大程度上是作为辅助手段，加上经费、政策等方面的限制，往往更容易忽视这方面的问题。不少中小型电视台的数据中心机房没有专门设计，也没有专门用房，很多是利用空闲办公用房改造而成，所以从建筑设计上就存在了先天缺陷，楼层不够高、墙体玻璃窗户过多，空间布局也受到限制，机架采用平行排列、所有线路都是在地板下铺设，高架地板下的空间受楼层高度限制也相应的减少，导致地板下的走线空间不够，久而久之就变得杂乱无章。由于机房的空间布局和设计不合理、机架布局上的失误、制冷设备老化以及机器设备摆放拥挤、密度不均，机器温度升高，将面临着设备受损或出现突发故障的威胁。在管理上，机房出现局部温度过高就考虑增加空调设备；机架设备过多、负载过多，就考虑增加电路输入或重新分配机架。科学调控越少，机房管理工作就越显混乱，如此恶性循环，必将增加数据中心安全运行的不确定性。

这样，数据中心的能耗问题就显得尤为重要了，数据中心最根本的问题就是能耗，能耗降低了，存在的这些困难都将迎刃而解，从而保障数据中心的安全运行。有一个问题不得不提出来：现在很多电视台的电费支出是统一由行政部门负责，数据中心对电费支出几乎不承担责任，这在一定程度上对数据中心的节能降耗形成了阻力。

数据中心的能耗问题其实是很复杂的，需要考虑的方面很多，如：机柜的布置、空调的布置、气流的控制、供电设施的选用等等。要提高数据中心的整体能源效率，常常没有一个单一的方案，而什么方案才是最经济、最有效，更不是一个有简单答案的问题。对数据中心的专业评估、设计和建造服务可以带来最佳的节能效果，往往达到最好的成本控制。

三、解决办法

近年来，数据中心建设劲吹绿色风，在目前绿色数据中心的技术浪潮中，业界多家领军厂商都在研发针对绿色数据中心的解决方案，从不同层面向用户阐述了如何构建高效节能的绿色数据中心。各厂商的数据中心节能方案主要包括三个层面：一是从关键电源及制冷入手，在机房基础设施的设计及实施方案上开始进行节能工作，比如APC-MGE等厂商；二是在硬件设备上开展节能工作，减少IT设备能耗，像IBM和惠普，大力倡导刀片服务器和虚拟化技术；三是从芯片入手，如英特尔和AMD等，新的多核芯片的诞生速度越来越快。

对于这些日新月异的新技术、新方案，哪些才是适合目前电视台数据中心的呢？丰富全面的技术能够全方位的解决数据中心的能耗问题，但是也很难在一个数据中心中把这些技术全部运用到。尤其是在很多电视台数据中心已经运行几年后的今天，选择合适的、高效的方法就显得尤为重要了：

在新业务系统的搭建、现有业务系统整合方面，可以引进刀片式架构，使用刀片服务器取代传统台式或机架式设备；使用虚拟化技术，通过虚拟化合并物理服务器，并提高服务器使用率：

刀片式系统的设计思想在于简化IT基础架构，提高物理 资源利用率：多个刀片服务器使用同一机箱，与相同配置、相同数量的机架式服务器相比，可节省多达50%的空间。多个刀片服务器共用冗余电源和冗余送风设施，与机架式服务器相比较，电源转换和输送上的损耗、送风部件的耗电摊分到多个刀片服务器上，整体能源效率将大大提高。

虚拟技术，利用服务器虚拟技术，动态切换资源，提高计算机系统资源使用率，使单台服务器能够融入更多更高效的应用。虚拟化方案用小量高端物理服务器内的逻辑分区替代大量低端的物理服务器，虚拟化的其中一个作用就是提高物理服务器的使用率。实际使用的统计表明，大部分Window/x86服务器的平均使用率只在8~10%左右，而通过虚拟化，在提供相同性能的前提下，物理服务器的平均使用率可达到70%以上。可见虚拟化可以大大减少物理设备的数量，整体能耗也能显著地降低。

当然，许多电视台并不需要去建立一个全新的数据中心来节省能耗，重新购买刀片服务器、部署服务应用、实现虚拟化等这些手段对许多电视台数据中心的现状都不是很现实，这些方法应该在以后新的系统应用中加以实施。针对目前能耗较高的数据中心现状，还可从机房环境、基础设施等方面入手，充分利用目前先进、科学的技术手段和解决方案，即可改善现有的状况，达到旁敲侧击的效果，实现绿色数据中心。以下便从几个方面来讨论：

1、气流组织

除了基础设施的良好部署对数据中心很重要之外，设计好数据中心的气流组织很关键。很多数据中心空调都是昼夜不停地运转，但是机房内的温度就是降不下来。为什么？难道是空调本身的制冷问题吗？

数据中心的温度与气流组织密切相关，地板出风口的位置、尺寸大小、地板高度、地板下线缆线槽的密集程度、机柜高度、天花板高度等因素都会影响气流的输送。这样，就需要在合理设计中下功夫。比如让地板有足够的高度，以减少送风过程中的阻力，保持静压; 减少线槽或改从天花板走线，以减小冷空气在地下流动中的阻力; 出风口的位置和大小根据机柜的冷量需要配置等等，以此达到降耗。

安装机架时应以交替模式排列设备，即机架面对面排列以形成热区和冷区。冷区是机架的前面区域，热区位于机架的背部，机架面对面的排列使得背对背的两排机架设备散热排出的气流在此汇聚形成热区。在机架中，要采用从前到后、从下到上的冷却配置。针对线缆布局，电子设备在冷区通道两侧相对排列，冷气从钻孔的架空地板吹出。热区通道两侧电子设备则背靠背，热区通道下的地板无孔，天花板上的风扇排出热气，数据线缆布设在地板之下。

2、湿度控制

湿度控制也是绿色手段之一。如果一个数据中心室内湿度过高，就会在计算机元件上形成凝结的水滴，将会导致设备运行出现故障，其次，湿度过高还会导致冷却系统表面形成水滴，这会使冷却设备的效率降低，最终导制冷致成本增加；如果湿度过低，数据中心可能会出现静电现象，这种情况会导致电力设备突然断电，严重时甚至烧坏设备。

数据中心机房内因不同空间湿度差异经常会出现有的空调在加湿，而有的空调在除湿的现象，将湿度保持在适宜的水平可避免计算机元件出现问题，同时也避免了能源浪费，防止制冷设备相抵操作而造成的低效率。

3、布线优化

布线系统是整个数据中心的传输神经，布线系统布置不合适会直接导致系统的可靠性降低，高架地板下的布线系统很容易形成死结合障碍，将影响到整个制冷系统的效率。对数据中心的布线情况进行优化，查看并分析当前的布线系统，可以改善数据中心架空地板下空气的流动状况，保证最有效的冷却和系统可用性。

4、推广KVM

KVM切换器允许用户只需一个键盘、鼠标和显示器就可以同时操作多台PC或服务器，基于IP的KVM技术更是解决了远距离的操作使用问题。通过恰当的键盘、鼠标和显示器的配置及其在不同主机之间多种方式的切换连接，达到节约机房空间、降低能源消耗、简化机房的操作管理模式、提高管理维护的工作效率。

5、加大绿色基础设施的使用

目前市面上节能环保的产品越来越多，数据中心的基础设施建设中也应该多增加这些产

品的使用。例如采用更多的高能效照明设备，这也能直接降低照明能耗，并间接影响制冷系统能耗。

四、未来展望

绿色数据中心的建设需要创新的思维。只有从系统和全局的角度思考数据中心的能耗问题，并从服务和评估入手，清晰把握数据中心的能效现状和实际需求，切实融合业务和技术，才能实现能效的最大提升和节能，并真正支持核心业务的发展和创新。