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云化数据中心的节能环保

发布时间:2021-08-04 17:29 所属栏目:[云计算] 来源:互联网
导读:1 引言 数据中心是数据集中存储的场所,是信息网络服务、信息技术服务、数字内容服务和互联网服务的集中载体。在信息通信技术产业的快速发展过程中,数据中心发

    1 引言

 

 

    数据中心是数据集中存储的场所,是信息网络服务、信息技术服务、数字内容服务和互联网服务的集中载体。在信息通信技术产业的快速发展过程中,数据中心发挥了重要作用。在数据爆炸式增长的今天,云计算已成为下一代互联网发展趋势;而云计算的发展离不开数据中心,数据中心正发展成为战略性新兴产业,成为新一代信息产业的主要组成部分。

 

 

    与此同时,数据中心的能耗和能效问题也越来越成为一个突出的矛盾,其节能已经成为一个核心议题。随着国家对节能减排的重视,云化数据中心成为数据中心运营企业的重要手段,越来越多的运营商将云计算技术引入到数据中心的建设和运维中,用以降低整体运营成本,提高自动化运维管理水平。

 

 

    本文综合分析当前数据中心发展现状,探讨云化数据中心节能减排的关键技术和效果等问题。

 

 

    2 数据中心能耗现状

 

 

    2.1数据中心能耗特点

 

 

    数据中心与传统电信机房相比,其主要特点是服务器、存储和网络设备众多且集中,通常采用机柜、机架等方式堆放,需要大量的集中供电。除了服务器等设备的直接消耗外,各类信息设备不间断运行,全年需要供冷,因设备散热问题而带来的制冷能耗巨大。当前数据中心的能耗特点主要有以下方面:

 

 

    (1)数据中心运行能耗高、能效低

 

 

    数据中心能耗巨大,主要集中在服务器设备和制冷设备方面,其中制冷系统能耗占整个机房运行能耗的30%~50%。图1显示了数据中心的大致能耗分布:

 

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    图1 数据中心能耗分布图

 

 

    据统计,数据中心的能耗成本占到了总成本的50%左右,包括电力、机房占地、带宽等各方面。在产生高能耗的同时,我国数据中心也存在着低能效的问题,机房主设备的平均负载比较低,资源利用率一直处于较低水平。传统数据中心中90%的服务器90%的时间其CPU占有率低于10%,资源存在极大的浪费。

 

 

    与高能耗相伴随的是巨大的电费支出。斯坦福大学教授OhnathanG.Koomey针对数据中心的能耗报告称,全球数据中心2010年共消耗1988亿千瓦时的电力,是全年总发电量的1.1%~1.5%。电费支出已占数据中心运营成本的50%以上,有的甚至达到70%。传统电信业务的电费支出仅占业务收入的2%左右,而数据中心业务的电费支出占业务收入的30%~50%。

 

 

    数据中心耗电量占比如图2所示。数据中心由于建设和运营的差异,导致其电耗差异很大。在美国,数据中心三年的能源消耗成本已经等同于设备购置成本;在欧洲,三年的能源消耗成本已经两倍于设备购置成本;在我国,一个上规模的数据中心,三年的能源消耗成本甚至相当于该数据中心的建设费用。Google、微软等数据中心大户开始尝试将数据中心建设在严寒地带以减少电力消耗。

 

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    图2 数据中心耗电量占比图

 

 

    [page]   (2)随着数据中心业务增长,能耗增长迅速

 

 

    近年来,数据机房的投资规模保持25%左右的年增长率,而数据机房耗电量将以每年10%~15%的速度递增。在美国,数据中心每年的能源开销达到了300亿美元,约为总能源开销的1.5%,并以每年18%的速度增长,其增长速度如图3所示。

 

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    图3 服务器增长与耗电量增长

 

 

    斯坦福大学研究表明,全球数据中心的能耗在2000~2005年间翻了一番,2010年增加了75%。Gartner的调查显示,2007~2020年间全球数据中心的碳排放量将由80百万吨当量激增到340百万吨当量,直追钢铁、造船、航空等产业。能源花费占IT预算的比例已经从8%激增到48%,电力和制冷问题成为数据中心面临的最大问题,数据中心产业已进入高耗能行业序列。

 

 

    (3)我国数据中心数量多、规模小

 

 

    我国数据中心总体规模比较小。据统计,规模在100台服务器以下的数据机房占了绝大部分,全国有十万个以上。这些机房不但占据了大量的场地空间,其运营管理也难以实现规模效应。

 

 

    随着云计算技术的发展,各项业务对数据中心的依赖越来越大,能耗问题也越来越严重。数据中心的高能耗不仅带来耗电增加和运营成本的急剧攀升,而且产生沉重的碳排量负担。如何利用各种管理、技术手段和措施,降低数据中心的能耗,已经成为当务之急。云计算技术在带来数据中心巨大发展的同时,其在数据中心的应用也为节能减排指明了新的方向。

 

 

    2.2云化数据中心变革

 

 

    数据中心的发展是以基础设施为基础,随着网络和互联网业务的发展而发展的,其发展进程大致可以分为三个阶段。

 

 

    (1)互联网发展前的初期阶段。这个阶段主要为客户提供网络线路、通信设备、电源和场地等基础电信资源与设施的托管及线路维护服务。

 

 

    (2)互联网发展阶段。这个阶段是因上世纪90年代互联网的高速发展延伸而来的,以主机、网站等托管业务为主,提供场地出租、线路带宽共享、主机托管维护、应用托管等服务。由于各类网站的发展,企业的各种互联网设备如服务器、主机、出口带宽等设备和资源需要集中放置、维护与管理,数据中心成为企业IT基础设施放置和管理维护中心。

 

 

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