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功率技術/新能源  

挑戰高能效資料中心 英特爾研發創新技術

上網時間: 2011年11月03日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:電晶體  雲端  節能  伺服器  電源節點管理 

為解決資料中心在發熱、耗電及提升性能等方面的挑戰,英特爾(Intel)日前提出了多項解決方案,從單一電晶體到與處理器、伺服器平台、資料中心、以及輸配電網路(electricity grid),英特爾表示,已發展出一整套技術,能因應當前資料中心所面臨的能源挑戰。

英特爾指出,雲端運算的興起加上行動資料爆炸性成長,讓電力的使用呈現大幅的攀升:資料中心目前大約消耗全球總用電量的1.5% ,每年的用電成本達260億美元。

針對這些問題,英特爾已經開發出一些創新科技,用於提高資料中心的效率,包括Intel智慧電源節點管理(Intel Intelligent Power Node Manager)技術和Intel資料中心管理平台(Intel Data Center Manager)、高環溫(High Ambient Temperatures,HTA)資料中心、以及許多未來的科技,像是用電與溫度感知排程(Power and Thermal Aware Scheduling,PTAS),以及各種電池備援解決方案。

高溫環境是資料中心面臨的第一大挑戰。行動化的革命加快雲端的佈建腳步,讓資料中心面臨前所未有的用電挑戰。由於資料中心使用許多舊硬體、現有的配置、以及服務層級協議(service level agreements,SLAs)等因素,因此通常機房溫度通常必須冷卻到18至21℃。然而許多資料中心卻能夠在27℃甚至更高的溫度下運行,而且不必大幅翻新舊有的設備。一些針對特定用途設計且能適應高溫的資料中心,甚至能在40℃或更高的溫度下運作。

平均而言,資料中心的所有用電中,約有40%是用在冷卻建築物與伺服器,讓溫度維持在18-21℃。選擇這樣的低溫,主要是因為許多傳統因素,但現今的硬體(特別是英特爾平台元件)比起以往更能適應較高溫的運作環境。採用較高運作溫度的資料中心不僅能降低冷卻成本,還能提高用電效率,這種資料中心稱為高環溫(HTA)資料中心。英特爾在Green Grid、歐盟、ASHRAE以及其他機構中帶領各界形成HTA規格。

英特爾舉了幾個採用其HTA資料中心技術的例子來說明節能效益:Facebook著手翻新位於加州聖塔克拉拉的資料中心,使其能在27℃下運作。Facebook每年的電費因此減少22.9萬美元,並從美國聯邦政府獲得294,761美元的電費折扣優惠。

英特爾位於新墨西哥州的概念實證資料中心裝有900部伺服器,其100%換氣比率的空調系統在33℃下運作,本身沒有溼度控制功能,空氣過濾的功能也有限。這樣的設計讓用電量節省67%,等於省下一部價值287萬美元的1,000萬瓦直流發電機 。另外,在雅虎(Yahoo)一處沒有空調的運算中心內,每年僅有少數幾天須動用水冷系統(估計用電效率係數為1.08)。100%的天然流通空氣,讓建築物的總用電量中僅有不到1%的電力是用在冷卻。

Intel提出的「智慧電源節點管理技術」是一種管理方法,能在資料中心內善加運用及管理電力與冷卻資源。這項伺服器電力管理技術把元件的量測應用擴展到平台層級,讓資料中心耗用的每一瓦電力發揮至最大效益。第二代Intel智慧電源節點管理技術提供兩倍的核心功能,帶來關鍵的資訊與控制機制,讓資料中心能以更有效率的方式來運作;它能通報系統層級以及處理器和記憶體子系統的耗電狀況,並能限制系統、處理器、以及記憶體層面的用電量,根據IT管理者定義的策略自動執行限制用電的作業。

Intel智慧電源節點管理技術通報資料中心可大幅節省建置成本,並提高伺服器效能。用電與溫度監視功能可取代IP電源排線與串列連結線路,讓每個機架省下約400美元。每個機架最高可增加40%的伺服器與效能 。還可提供30%的耗電最佳化效果,而且不影響效能 。

用電與溫度感知排程(PTAS) 的建構基礎包括將Intel智慧電源節點管理技術以及資料中心管理平台,結合成理想平台,匯集了用電、溫度、以及作業負載的訊息,隨時機動管理各項資源。它不僅讓運作成本降低約20%,還回收最高到50%的未使用冷卻資源,達到最高的運作效率 。

Intel電池備援解決方案(Intel Battery Backup Solutions)能降低資料中心的資金支出成本,讓不斷電系統(uninterruptible power supply,UPS)相關的資金支出成本最高降低到5倍 ,讓不斷電系統相關的用電效率提升到40%的損耗率 。

英特爾表示,在現有的資料中心中,將近80%都是在低溫空調環境下運作,溫度介於18-21℃。僅僅把這些資料中心的空調溫度範圍提高到28-30℃,在大多數情況下都能省下極可觀的費用 。

試想,假設全球所有資料中心都將溫度調高5℃會有什麼結果?

首先,每年立即省下21.6億美元的用電成本;全球資料中心的耗電量降低8%;可節省243億千瓦小時的電力(大約相當於西班牙、南非、澳洲、或台灣一個月的總耗電)。另外,二氧化碳排放量減少170萬公噸,相當於4,300萬棵樹生長10年所吸收的碳排放量。





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