從節能的資料中心的硬體和軟體設計的角度(一)

2021-09-07 03:21:32 字數 2105 閱讀 4940

-pmc高階顧問、前facebook儲存架構設計師、

ocp創始人之中的乙個per brasher於cccc演講實錄-

此次演講流程例如以下。

首先討論關注資料中心效率的原因及其提公升效率的原始動力所在。第二步討論影響效率的主要構成部件,這些部件對效率的貢獻大概有多少。以及如何對每乙個部件的效率進行優化和提高。第三個方面是展望如何進一步減少tco成本。當中將涉及更先進的資料保護機制。

接著會對儲存的各種新模式進行一定展望,最後做乙個總結。

下表總結了ocp的設計理念,其中把資料中心的每個構成部件及其在總成本其中的權重做了乙個羅列,並就針對每個部件的設計理念進行優化採取的措施及對裝置投資和運維成本帶來的比例影響,也做了一定的羅列。得出的結論是通過ocp的設計理念,經過加權平均在裝置投資節省了23%的成本。運維方面節省了33%。

下圖看上去比較複雜,展現了資料中心運作中的環境因素,主要指溫度和濕度。傳統的資料中心通常環境狹小、要求嚴格、溫度、濕度均很低。

這種環境意味著在空調散熱方面須要比較大的投入,從無論是裝置、還是空調製冷所消耗的能源等多方面綜合考慮。現階段,大家意識到,通過把工作條件放寬鬆。寬鬆到a2範圍,就能夠大大提高資料中心的能量使用效率。圖中藍線體現了ocp眼下支撐的範圍。通過散熱和空調設計的改變。實現pue1.07的能效。

假設不熟悉pue,簡單來說,所指的是總體資料能耗除以it裝置能耗的比例,該比值越接近1越好。

這意味著什麼呢?能量效率的提公升直接體如今電費節省上面。

每一瓦的功耗。每年大概耗費1.9美金,一兆瓦級的資料中心假設每一兆瓦把pue從1.9下降到1.07。就意味著節省了100多萬美金。對於某些能耗超過一兆瓦量級的資料中心而言,這個數字很可觀。

接下來從三方面展開來談——從大到小。

首先是資料中心機房設施(包含空調)的設計,這一方面可以帶來的能源節約。

第二方面是電力分布的系統,怎樣配電,這一方面的一些設計改進。第三方面則具體闡述機架和server。

空調怎麼設計呢?外部空氣進入機房。假設空氣溫度太低。會通過迴圈將現有資料中心的熱氣與之混合,再經過一些過濾器。

假設氣溫太高,則經過固化的裝置,通過水的氣化帶走一些熱量。再把經過冷卻的氣體送到資料中心it裝置。經過it裝置之後,氣體的溫度會公升高。或者將其**再迴圈。或者直接輸送到機房外面。

下圖左邊展現了傳統的配電方式,一般是480伏的交流電進來。經過ac/dc轉換和ups,再轉換回交流電。然後通過peu送到機架上面。每一步轉換事實上都存在能量損耗。到達server時總損耗大概是27%左右。右圖則展示出。在ocp設計中。直接把480伏配電送到機架,當中由更高效的ocp電源和48v ds做保護。總能量損耗為7.6%。當中包含了電源本身的損耗。過去的pue評測中,一般server內部的電源損耗並沒有考慮在內。

因此,上述提公升不僅在數量上很可觀,還遠遠超出了最早的設計效果。

以下這三張圖代表了三代ocpserver的演進。第一代和第二代的機箱設計全然一致,第一代主機板非常大,僅僅有一塊;第二代則放了兩塊主機板;第三代改變了機箱的設計,但主機板跟第二代還是一樣。

演進的過程中,ocp對**鏈的保護意識非常強。盡量復用了已有的設計,這樣一來,**商就不必針對每次規範改變而又一次投入開發和測試成本。

下圖中比較了傳統的資料中心設計和ocp設計帶來的成本影響。

紅色代表的是傳統設計,綠色代表ocp設計。由圖可見,兩者相比,ocp大致可以節省33%的成本。增加的藍色部分,則顯示出採用pmc倡導的新技術,可以為ocp帶來進一步的節約和改進。

應該注意到的是,在儲存方面,進一步的成本下降空間還是很巨大。

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