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从三方面设计高效的数据中心冷却系统

更新时间：2014年04月08日　　9488浏览

在IT变革和预算缩减的趋势下，并非只有IT人员的岗位和工作流程会受到影响——数据中心的设计也需要与时俱进。
IT经理应该对数据中心的运作进行重新评估。降低能耗并不等于就需要牺牲硬件设施的可靠性和性能。更换旧硬件、升级数据中心冷却系统，都可以极大改善可靠性和性能。还可以通过虚拟化和整合，并考虑将某些任务外包给其它设施或云，进一步降低能源成本。
整合服务器硬件

提高能源利用效率的最有效方式之一就是使用更少的服务器执行计算，例如使用虚拟化技术将多个应用程序合并到单个服务器上同时运行。虚拟化的服务器可以承载多个虚拟机（VM），每个虚拟机都可以提供与物理服务器功能相同的硬件——CPU核心、内存、网络I/O等。
服务器整合的潜力是惊人的。运行单一的企业应用的传统物理服务器的总资源占有率大约只有5％至15％。这意味着相同的服务器有能力承载10个虚拟机，即使平均每个虚拟机使用服务器总计算能力的8%，该服务器在取代10台物理服务器之后仍能保留总计算能力的20％。
服务器整合并不等于需要一刀切地全部整合，而应该根据工作负载、所使用的技术和支持团队的特点来决定如何整合。刚刚接触虚拟化技术的企业应该从非关键的应用程序开始，先进行有限的虚拟化整合，然后逐渐提高整合水平和虚拟化更重要的工作负载。由于需要对虚拟机进行跟踪、监视和控制，虚拟化提升了系统管理工具和实践的重要性。
采用高效节能的服务器
服务器升级和整合通常是互相独立的项目，但这两项举措都能促进整体节能。企业可以轻易地虚拟化现有的服务器群，然后紧跟后续技术的更替周期对服务器系统进行有序的升级。服务器升级让IT团队有机会优化整合工作，让虚拟机在服务器之间的分配更均衡。同时，如果对更节能的服务器平台再进行虚拟化可以使节能效果效果得到显著改善。
新的服务器设计能在提供更强大的计算能力的同时降低数据中心的能耗。新的Intel Xeon处理器的功耗热量65瓦，就在几年前这个数字高达150瓦，新型处理器甚至还包含了更多的核心和缓存。部分能源的节约是通过充分利用频率较低的处理器性能来实现，而并不依赖高性能的处理器。这些增强功能包括超线程，基本上可以让一个微处理器做两个处理器的工作；处理器节流可以基于计算需求动态调整处理器时钟和电压。
配合节能处理器和高效率电源的新型服务器可以再次促进虚拟化和整合，进一步降低能耗。改进数据中心冷却系统
将企业工作负载整合到更少、更节能的系统还能产生良好的附加效应：所有服务器产生的总热量更少，这意味着数据中心的冷却需求也降低了。
美国采暖、制冷和空调工程师协会（ASHRAE）的新标准还允许服务器运行在较高的温度和湿度。例如，A4级别的服务器容许在不超过华氏113度（45℃）和90％相对湿度环境下运行。
对于大多数组织而言，最大的挑战是如何最有效地发挥现有冷却基础设施的潜力，还有引入可行的替代冷却方法。
利用运行温度升高的优势，探索采用更小的机房空调（CRAC）和其它高效的冷却系统的设计，利用不断发展的替代制冷技术来实现更多的节省。
获取更好的散热效率途径之一是，积极运用风道围堵策略，例如建立热通道/冷通道。这种方法限制冷却空气只在服务器和机架空间流动而不是充满整个机房，所以机房空调系统不需要运行太长时间就可以达到期望的操作温度。如果ASHRAE温度标准允许，围堵方法还可以防止IT人员接触到不舒服的温度和湿度。
不过，更有效的冷却可能会对现有的机械制冷系统产生损害。由于冷却要求下降，机房空调的每次运行循环时间就会缩短，压缩机频繁启动和停止会拖垮巨大的建筑冷却系统。
移动冷却设施，使其贴近IT设备是一种更高效的数据中心冷却替代方法。一种选择是将机械制冷设施从建筑物的屋顶移动到服务器区域，使用更小型的高效率的行式（in-row）空调器。
越来越多的企业数据中心正在利用各种节能装置补充机械制冷，甚至完全消除机械制冷设施。空气节能装置让外部冷空气吹过热交换器，而水冷节能设施泵取凉爽的湖水或河水流过热交换器，实现从数据中心移除热量。位于极端干旱气候区域的数据中心利用间接蒸发冷却系统可以获得很好的冷却效果。这种方法只需要采用风扇来移动冷却空气，完全消除了机房空调系统的耗能大户——压缩机。
如果组织已采取一切可行的措施来减少内部数据中心的能耗，下一步就应该将工作负载外包到高效的托管中心或云托管平台，实现进一步节能。