IBM数据中心绿色之道

©2010IBMCorporationIBMSystemsLabServicesandTrainingIBM数据中心绿色之道IBM系统科技实验室数据中心服务IBMSystemsLabServicesandTraining©2009IBMCorporation2010-12-122概述IBMSystemsLabServicesandTraining©2009IBMCorporation3能源成本与使用正驱动数据中心的变革运算需求提升最近十年来，服务器成长了6倍,存储成长了69倍最近五年来，服务器的平均能耗至少翻了4倍数据中心的能耗每五年就翻1倍66-73%的企业在未来的12-24个月中将扩充他们的数据中心持续增加的成本压力降低企业成本现在已成为CIO极为关注的事全球电力的价格每年上涨10-25%数据中心在20年内的运营成本是资本投入的3-5倍对变化的响应科技密度在十年内成长了20倍78%的数据中心已经是七年或更久前建立的29%的企业确认数据中心的能耗与冷却影响了服务器的采购决策IBMSystemsLabServicesandTraining©2009IBMCorporation4政府的目标与未来的法规：-2009年底，中国政府总理温家宝正式对外宣布控制温室气体排放的行动目标—-到2020年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%~45%。碳交易：-如果不优化现有能耗情况，加上碳交易实际上是购买碳排放的排放权，这意味着企业要花更多的成本。碳排放与全球气候变迁能耗对环境的影响IBMSystemsLabServicesandTraining©2009IBMCorporation5国际上衡量数据中心能耗效率的指标是PUEPUE=数据中心总能耗/IT设备能耗常见的PUE=2.2至2.8或者更高目标的PUE=2.0理想的PUE=1.6PUE=2.0意味着空调等非IT设备功耗等于IT设备的能耗，绿色节能数据中心的设计目标就是对基础数据的分析和总结，通过最新技术对能耗进行量化的制约和智能化的管理。数据中心面临高能耗的挑战国外数据中心能耗预测情况：EPA预测2011年美国数据中心用电量至少大于1000亿度电,每年需要花费电费74亿美元,大约25个发电厂的发电总量。国内数据中心能耗实际情况：以通信业为例，数据显示中国通信业的数据中心每年要消耗200亿度以上的电能，各种能耗费用超过100亿元人民币。IBMSystemsLabServicesandTraining©2009IBMCorporation6数据中心的节能途径能源管理软件：（AEM）绿色CPUPOWER7节约多达70%的电量EnergyStar认证服务器虚拟化整合：虚拟化是IBM动态基础设施主要组成部分监控：环境实时动态监控与管理技术气流管理：热环境仿真与模拟（CFD）高效冷却技术：IBM的专利技术”水冷背板”（RDHX）低能耗设计测量：IBM移动测量技术（MMT）13.0oC54.5oC33.7oCIBM最佳实践理论+新技术的应用数据中心服务器/存储处理器IBMSystemsLabServicesandTraining©2009IBMCorporation7IBM能耗健康管理的方法论信息技术基础设施企业资产诊断发现DISCOVER测量,收集能耗相关信息,定位问题点,发掘可优化的机会管理手段MANAGE监视,掌握趋势并管理能耗,达到控制成本及降低风险健康报告REPORT追踪并验证能源效率,符合法规要求及股东的期待优化建议OPTIMIZE优化资产及基础架构以增进能源效率IBM能耗健康管理组合MMT&AEMIBMSystemsLabServicesandTraining©2009IBMCorporation8IBMAEM与Tivoli能耗管理框架自动化系统建立电源、冷却基础设备信息技术基础设施IBMSystemsLabServicesandTraining©2009IBMCorporation9IBM数据中心能耗健康诊断最佳实践–MMT&CFD智能型高密度数据采集车minmax冷热空气对流分析动态分层温度分布云图IBMSystemsLabServicesandTraining©2009IBMCorporation10机房常见热问题消除热点：增加IT设备可靠性并达到节能目的热点及高的入口温度会影响空调的制冷系数(对于典型的DX型空调，当COP在2.5时，出口温度每提升1摄氏度，制冷系数可提高~3.6%左右。)改进空气回流（理想的状况是仅有热风回流，冷风主要吹向机柜制冷不直接回流至空调）：低的空调工作负载会影响空调风机的耗电IBMSystemsLabServicesandTraining©2009IBMCorporation2010-12-1211移动测量技术MobileMeasurementTechnologyIBMSystemsLabServicesandTraining©2009IBMCorporation12移动测量技术MMT（MobileMeasurementTechnology）热点测量与优化分析热空气被吸入冷通道优化数据中心的热量分布以消除热点，并减少能源消耗。MMT特性：独特的智能型高密度数据采集车设计用于测量数据的集中收集。为数据中心创建一个三维的温度示意图。在数据中心，抽样数万个温度样本，其中单次温度采样样本逾百个。优化的传感器定位。在短时间内测量较大的区域。长排机柜的热点所在处13.0oC54.5oC33.7oC@5.5feetIBMSystemsLabServicesandTraining©2009IBMCorporation133最佳实施实现空气输运的能量节约实现热动力学的能量节约•节约能量消耗•节约再投资1测量高精度的温度，空气流动速度测量结合基础架构和布局图2建模确认提高效率的机会，使用优化算法来达到目标(优化算法--最佳实施规则)三步式解决方案移动测量技术(MobileMeasurementTechnology—MMT1.0)IBMSystemsLabServicesandTraining©2009IBMCorporation14能耗效率分析的方法论空调的使用效率（Utilization）气流的有效利用（TargetedAirFlow）地板下冷空气的平均温度波动（PlenumTemperature）空调的风量（ACUFlow）入口热点（InletHotspots）水平热点（HorizontalHotspots）垂直热点（VerticalHotspots）IBMSystemsLabServicesandTraining©2009IBMCorporation2010-12-1215动态监控与管理技术MeasurementandManagementTechnologyIBMSystemsLabServicesandTraining©2009IBMCorporation16动态监控与管理技术•数据中心测量与管理技术•实时（Real-time）并且高密度测量样本•基于精确测量结果而建立的模型•管理与控制IBMSystemsLabServicesandTraining©2009IBMCorporation17IBMMeasurementandManagementTechnology(MMT1.5)数据中心动态监控和能效分析改善冷却和空间资源来满足运营和业务成长目标特点帮助客户形象地了解现有数据中心的热分布状况，IT设备功耗和冷却系统，并鉴别，诊断和解决数据中心存在的故障和低能效问题MMT测量与分析模块通过可行的方案帮助客户解决热点问题和提高冷却效果利用IBM独特的MMT方法产生三维温度分布图，深入分析并解决数据中心存在的问题.手推结构设计可以用来收集数据中心成千上万的温度，湿度和风量数据.MMT动态监控与管理模块通过实时的监控方案帮助客户有效地测量，监控和管理数据中心的冷却和能源效率通过监控系统可以满足数据中心的需求变化--空调提供的冷量与IT设备相匹配；IT设备位置的变化通过数据中心的实时监控传感器网络，利用温度分布特性和能源效率评估报告，结合MMTclient软件可以实现管理数据中心的冷却系统和能源效率功能好处通过提高冷却效率帮助客户减少数据中心运行成本帮助客户维持新的数据中心和现有数据中心的实用性和可靠性帮助客户实施2008年ASHRAE发布的温度推荐标准帮助客户解决由于业务的需求重新定位IT技术和数据中心方法策略的压力帮助建立和维持企业的形象和社会责任感MMT1.5ClientforactiveEnergyManagementIBMSystemsLabServicesandTraining©2009IBMCorporation18MMT1.5--从静态到动态的解决方案RealtimeSensors:数据中心的状态在随时间变化IT电力消耗在变化(例如，一天大概有10~15%的变化)冷却条件会变化新的机架，服务器，地板放置调整，等等MMT1.0在时间上稀疏，空间上密集;实时传感器网络在空间上稀疏，在时间上密集MMT1.5可以同时提供高空间和时间精度的数据MMT1.0基础模型来确定传感器的布置实时的传感器可以提供动态模型++minmax可提供24小时实时动态温度分布图MMT1.0（静态数据）MMT1.5（动态数据）IBMSystemsLabServicesandTraining©2009IBMCorporation19安装(实时)传感器网络(温度,流动速度,湿度,压力,电力消耗)使用MMT1.0服务得到定制的推荐创建MMT基础模型并划分冷却区域监测每个冷却区域的热力和传输效率实时计算本地效率和能量效率变化提供实时的动态模型和能量使用效率报告更新基础模型提供实时的温度分布MMT1.5--实施IBMSystemsLabServicesandTraining©2009IBMCorporation20MMTClient--动态温度分布/趋势图MMTClient布局编辑器可创建和维护详细的设备放置(机架,冷却系统,传感器)可以提供实时的三维温度分布，以不同的截面或者监测面等方式展示出来IBMSystemsLabServicesandTraining©2009IBMCorporation21制冷区域开孔地板Zoneboundaries气流轨迹ACU此区域效率为33%ACU关闭状态柱状图高度代表各别区域的效率IBMSystemsLabServicesandTraining©2009IBMCorporation22空调出风及回风温度历史数据趋势图IBMSystemsLabServicesandTraining©2009IBMCorporation23故障报警用户自定的阀值AlarmServicesIBMSystemsLabServicesandTraining©2009IBMCorporation2010-12-1224热环境仿真技术CFD,ComputationalFluidDynamicsIBMSystemsLabServicesandTraining©2009IBMCorporation25数据中心热环境仿真与模拟(CFD)CFD是一种可以在任何复杂的流量场里进行详细数值计算的方法：1)在流量区域的每个点上，计算速度分量、压力、温度、和其它可变因素。2)用数值方程预测流体流动、传热、和传输。3)通过模拟未来状态、变化、和改善来了解其可行性以及其利益所在。此咨询服务是通过用专业的技术工具，分析现有的或未来的数据中心的热量分布、所安装的IT设备的热负荷、和数据中心气流特征。通过对现有数据中心环境的模拟与仿真，来帮助客户可视化未来数据中心布局的热量模型。IBMSystemsLabServicesandTraining©2009IBMCorporation26在1.07米高度当前温度分布及风量气漩图（范例）13.3C33.7C机柜最高入口温