服务器能耗问题引来多方关注(1)

日益严重的服务器能耗问题

对于服务器采购和使用来说，计算性能一直是关注的首要目标。不过对于现在的数据中心搭建者来说，在采购服务器的时候，可能要更多地考虑一下有关服务器能耗的问题。

根据某调查机构的数据，2006年我国全年PC服务器销量约60万台，以每台实际功耗平均350瓦计算，那么每年的耗电量是183960万度，而根据北京市电力部门的统计，北京2005年全年耗电是488.92亿度，合每天13395万度。也就是说，每年2006年新增服务器的耗电量是北京市 13天的电量。

现在全国拥有的服务器总数并没有准确的数字，但是可以肯定的是，应该远高于60万台，加上耗电量更大的RISC服务器，全国全年的服务器耗电总量应该是一个庞大的数字。

Sun公司在2006年年初，在推出它的Niagara芯片和基于该芯片的T1000、T2000服务器之后，推出了一个SWaP值评判标准。 Sun公司大中华区产品市场经理吴先生表示，这是业界第一个有关数据中心服务器系统功效的评判标准，开启了服务器领域倡导节能的先河。(SWaP值=性能 /(占用空间×功耗)，这个比值越大，说明服务器综合指标越好。)

在此前相当长的一段时间内，业界一直有着这么一个概念，那就是计算机相当昂贵，而电费非常便宜，这也是服务器的采购者不看重其能耗而只关注性能的原因。但是现在计算机正变得越来越便宜，而电费则相对来说显得很贵。这也是笔者认为应该重新审视一下，从能耗角度重新看待数据中心的基础设施的原因。

从2006年初开始到现在，几乎所有的服务器相关设备厂商都在谈论有关能效的问题，当然最早可以说来自于Intel与AMD这两家芯片厂商的竞争，他们之间的竞争从主频转到了能源效率上。

Nemertes Research 的分析师Andreas Antonopoulos表示，对于系统OEM厂商来说，有关能效的问题有着一定的市场压力，迫使他们增加服务器产品系统的每瓦特性能，以便使用更少的能耗来完成更多的工作。

因此，包括Dell、HP等在内的服务器厂商在近期都推出了打着“能效更高”旗号的服务器产品。

Dell公司产品经理卢文玮认为，由于服务器功耗的增加，也同时带来了更多的散热问题。而根据业内经验，散热每增加1%，相应的冷却系统耗能就要增加1%~2%。“提升服务器的能效比，当然是首当其冲的第一步。”卢文玮表示。

用耗电量计费的数据中心

“工业用电每度1元，一个机架一个月的耗电成本就差不多是3000元，这是无法回避的成本。”北京网通数据中心的檀君普说。

在网通北京的数据中心里面，一直按照电量而不是空间来收费。一个42U机架的设计电流是13A，也就是说每个机架最高只能使用13A的电流。现在的服务器耗电量都比较大，一台刀片服务器的额定电流大致是0.8~1.0A，因此一个42U的机架其实只能够放10台左右的服务器。就算机架还有很多空间，但是只要总电流达到13A，就只能申请新的机架。

檀君普介绍说，即便是有的客户使用的不是机架式的服务器，属于异型服务器，比如九城公司使用的就全是异型服务器。它们也要按照耗电量的多少来进行收费，也就是说达到13A就折算成一个机架的费用。

“对于客户来说，这个意味着一些空间上的浪费，但是这是没有办法的事情。”檀君普表示。

在网通机房的建设之初，还没有刀片服务器之类的设备，当时的服务器都比较厚重，耗电量也相对较少。根据当时服务器的参数估算，差不多将机架放满服务器之后的满载电流是13A。但是随着服务器越来越薄，耗电量越来越大，负荷只能达到13A的机架已经无法承担满载的服务器。

当然，并不是说所有的数据中心机架都只能承载13A的电流。据笔者的了解，天津的一些数据中心的机架能够承载16A的电流，而诸如杭州等地的新建数据中心机架能够承载21A的电流负荷，因此这些数据中心的机架就能够放置更多的服务器。

也有一些小型的数据中心是按照服务器来收费的。檀君普表示，那些数据中心面对的都是小用户，只有一两台服务器托管，因此会给出一个打包的价格，比如说每年每台服务器多少钱。“但是他们在计算的时候，一定会把电费都算进去了。不计算电费成本的数据中心，是不可能存活的。”

难以升级的数据中心

尽管扩大负载能够提升机架的密度，承载更多的服务器，但是檀君普表示，数据中心的电力能力扩容并不是一件简单的事情。

机房的供电并不是直接来自于市电，而是来自于UPS。数据中心在设计的时候，已经规划好了UPS提供的电力总量以及每个机架所分配的电量，因此，如果某个机架要升级到20A，那么必然另外一个机架就要降低电量。而要通过增加UPS来提升供电能力，就需要一定的空间来升级UPS，倘若数据中心里面没有足够的预留空间，便难以进行UPS的升级。

即便是UPS能够升级，电力部门的电力供应也不一定能够跟上。檀君普表示，在北京的绝大部分机房，电力部门的供电都不足。北京网通的皂君庙机房，就因为电力部门供电不足的问题，不仅无法扩容，而且现有的机架还始终用不满。

“我们在寻找能源，而不是热量的效率。”Intel公司的首席工程师Chia-pin Chiu表示，“现在焦点在效率上。对于同样的功耗，压力在于如何通过多核芯片提升双倍甚至三倍的性能。”

“此外，对于机房来说，需要两路供电，这对电力部门来说，也是一个严重的问题，它牵涉到电力线路的优化、电力设备的投资，都是很复杂的问题，并不是大家想象得那么简单。”檀君普表示。

提高能效比的N种武器

根据易观国际的数据，从2006年到2010年的服务器销量年均复合增长率为32.2%，到2010年，新装服务器的数量将会是每年189.9万台，这个数量应该说是相当可观的。

Gartner Group报告《迎接数据中心动力和冷却的挑战》中表示，高密度设备，如刀片服务器要求极大的功耗来驱动设备本身，也需要配套的冷却功耗。机柜可以容纳 60U到70U，相当于每个机柜20千瓦至25千瓦。另外，对于设备必须的每千瓦能量，需要另外1千瓦到2千瓦能量来驱动空调设备。如果这一等级的机柜密集度扩展到高架地板，那么今天大部分的数据中心，以目前的能量和冷却能力，都无法满足需求。

当务之急，应该是降低服务器对功耗需求的无节制增长。根据Dell公司CTO Kevin Kettler的观点，CPU只是消耗了差不多30%的服务器电力，有关能耗的问题解决办法不仅仅在于CPU，更在于从芯片、电源、软件、数据中心架构、管理系统等各个方面所做出的努力。

为了描述他的观点，他讨论了一个在Dell的数据中心里面有关能源消费的分析：41%的能耗是用于IT的设备，28%的能耗是用于能源配送， 31%的能耗是用于制冷设备。在IT设备中，服务器使用了差不多40%，存储设备使用了37%，通信和网络设备使用了其余的23%的电力。

“当我们进一步分析的时候，我们就可以发现CPU消耗了31%的服务器电力。”Kettler表示，“也就是说，对于整个数据中心而言，芯片只是使用了不到所有能源的5%。因此可以说，有关能耗的问题并不仅仅是有关处理器的问题(40%*40%*31%=4.96%)”