消除虛拟化給資料中心帶來的負面影響

　　不久前，一些軟體工程師發現，運作一個應用程式的伺服器是浪費的。因為這台伺服器耗費了大量的資源卻僅僅使用了一小部分的處理能力。目前，IT部門利用伺服器虛拟化好處的理由之一就是減少資料中心的耗電量。遺憾的是，他們不知道促使他們采用虛拟化的同樣的理由也影響到了他們資料中心的效率。為什麼做伺服器虛拟化這樣的好事會對資料中心的效率産生負面影響呢？本文将幫助你了解這個潘多拉的盒子，并且提出一些避免這些問題的建議。

　　一台伺服器有電源、記憶體、硬碟、風扇、闆卡、處理器和其它消耗電源的元件。這些元件産生某種形式的有價值的計算能力。在伺服器接通電源之後，所有這些元件立即要消耗電源，即使在沒有任何計算任務的時候也是如此。這就是已知的固定損耗。伺服器的固定損耗一般占伺服器最大耗電量的33%至50%.随着處理器使用率的增加，電源的消耗也增加，但是，固定的損耗沒有變化。遺憾的是沒有采用虛拟化的伺服器一般運作一個應用程式，處理器的平均使用率大約是5%至10%。這就意味着這台伺服器的每千瓦小時的成本要遠遠高于運作10個應用程式/作業系統（也就是虛拟機）的主機伺服器。

　　這種情況與資料中心發生的情況非常相似。一個資料中心在開始運作的第一天就是一個超過目前使用規模的以便應付未來的最大IT負荷。在那個最大負荷到達之前，這個資料中心運作較輕的IT負荷，不間斷電源、變壓器、冷凍器、風扇和空調都要消耗固定的電量。要記住的重要事情是這些固定的資料中心損耗占整個電費賬單的很大一部分。IT管理者認識到，通過在一台主機上放置更多的虛拟機能夠更有效率地運作伺服器（也就是使用率更高）。要這樣做，他們實際上是把更高的計算工作量增加到處理器上來提高伺服器的效率。這是最有效地利用IT資源的極好的解決方案。但是，IT管理者沒有認識到他們同時還減少了資料中心的能源效率。換句話說，通過虛拟化，大部分電費賬單是與實體基礎設施聯系在一起的。資料中心在實施虛拟化之前一直以低容量運作（一般是工作負荷的50%至60%），在虛拟化之後，一些不擔負任務的伺服器拔掉電源之後，這種情況會更糟糕。

　　IT管理者如何在虛拟化環境中提高資料中心基礎設施的效率？兩個最有效的改進方法是正确的尺寸和轉換到緊靠熱源的制冷。

　　正确的尺寸包括用可更新的高效率不間斷電源替換老式的單子產品不間斷電源。可更新的不間斷電源系統總是高效率地運作，因為它安裝了足夠的電源子產品支援這個IT工作量。例如，一個有61千瓦IT工作量的資料中心将得到7個10千瓦電源子產品的支援。這些電源子產品将嵌入到一個子產品化的不間斷電源裝置中。如果這個IT工作量增加到75千瓦，這個不間斷電源子產品就要在不關機的情況下增加一個額外的10千瓦電源子產品。轉換到可更新的高效率不間斷電源可以将營運電源成本減少50%至70%.

　　轉換到緊靠熱源的制冷包括使用子產品化隊列空調關閉或者替換部分或者全部傳統的基于環境的空調。傳統的制冷裝置需要超大尺寸的風扇電動機以便克服冷空氣在進入IT裝置前走過的長距離。現在，在活地闆下面經常發現一些障礙，恰當地冷卻一個高密度機架的伺服器是非常困難的。另一方面，基于隊列的冷卻裝置按照伺服器機架同樣的隊列進行安裝。這就意味着風扇電動機要小得多，因為它們隻需要向附近隻有幾英尺遠的IT裝置送風。傳統的冷卻裝置中的風扇一般以固定的速度運轉，不管IT的工作量如何。這就好像是你以每分鐘6000轉的速度開車，而不管駕駛的情況如何，更不用說要經常加油了。子產品化基于隊列的空調配置了與IT工作量比對的可變速度的風扇，提供了正确選擇資料中心尺寸的另一種方法，減少了電費賬單。通過緊靠熱源的制冷和使用變速風扇電動機，基于隊列的冷卻系統能夠使風扇電動機的耗電量減少大約65%.

　　子產品化可更新基礎設施随着IT工作量的增加而增加。使用這種基礎設施的資料中心能夠把總電費賬單節省60%以上（或者減少虛拟化的應用規模）。除了節省能源之外，采用子產品化不間斷電源系統和隊列内冷卻裝置有兩個主要的好處：有針對性的可用性和改善的容量以及改變管理。

　　在一台主機伺服器上的多個虛拟機将極大地提高主機伺服器的重要性，因為一個電源或者熱事件能夠破壞整個虛拟化的機架（假如沒有現成的備份政策的話）。采用子產品化電源和冷卻裝置，單個機架可以有針對性地使用N+1不間斷電源或者N+1隊列内冷卻裝置，達到具體的可用性水準。這種有針對性的可用性将節省提供不必要的高電源和冷卻的成本，減少不需要的IT機架和裝置。

　　采用子產品化不間斷電源系統和隊列内冷卻裝置的最後一個好處是顯著改善容量和改變管理。想想你上一次必須要安裝一台新的伺服器并且要設法搞清楚這台伺服器應該安裝到哪一個機架上的情況。頭腦中出現的問題是“哪一個機架有足夠的電源和冷卻容量可以插入一台新的伺服器？”，或者“我會通過在機架中放入額外的伺服器破壞為具體機架提供的冷卻備援度嗎？”或者“額外增加的伺服器會使這個機架過熱嗎？”這些問題老式的資料中心是不可能回答的，因為地闆下面冷卻的不可預見的性質和缺少測量電源的裝置。

　　專門用于機架的具體區域的子產品化電源系統能夠向集中的管理系統實時報告電源容量的狀态。同樣，由于空氣路經短和有溫度監視功能，隊列内冷卻裝置按照設計也擁有可預見性。當這些系統的實時資訊發送到一個集中的容量和改變管理應用程式時，就消除了安裝一台新伺服器的猜測工作和浪費的時間。可預見性的電源和冷卻基礎設施還允許一個容量管理系統實施“如果出現什麼情況将采取什麼行動”的分析，以便了解在做任何事情之前變化産生的影響。

　　對于虛拟化的所有這些好處（包括減少的電費賬單），它展示了一些挑戰，迫使IT人員很好地了解自己的電源和冷卻系統，以保證主機伺服器需要的更高的可用性。通過采用可更新的子產品化電源和冷卻系統，這項工作被極大地簡化了，同時，利用全面的權利以減少資料中心的電費賬單。

原文出處：http://www.cnw.com.cn/cnw07/ServerStorage/Datacenter/htm2008/20080904_59366.shtml