南京农业大学：数据中心节能策略

文/查贵庭 李新权 张揆

南京农业大学：数据中心节能策略

文/查贵庭 李新权 张揆

为解决全校IT设备分散运行带来的能耗高、浪费重的问题，从学校全局来规划能够容纳全校IT设备、实现全校IT集中托管与整合共享、满足信息化数据容灾备份与安全的全校双数据中心布局架构。

节约能源、保护环境已经成为时代的主旋律，作为IT行业最核心的数据中心，不断降低系统能耗、提高能源使用效率，已经成为IT行业不断努力的目标和历史责任。

数据中心节能的必要性

节约能源、保护环境已经成为时代的主旋律，作为IT行业最核心的数据中心，不断降低系统能耗、提高能源使用效率，已经成为IT行业不断努力的目标和历史责任。

一方面国家大力倡导数据中心节能。数据中心是国家信息化重要基础设施，为了推动数据中心的节能减排，工业和信息化部在《工业节能“十二五”规划》提出，“到2015年，数据中心PUE值需下降8%”的目标。国家发改委等组织的“云计算示范工程”也要求示范工程建设的数据中心PUE要达到1.5以下。

另一方面巨大需求促使数据中心迅猛发展。据3CPP调查，2011年我国数据中心总耗电量达700亿千瓦时，已经占到全社会用电量的1.5%，为了满足我国云计算、大数据处理需要，未来5年我国对数据中心流量处理能力的需求将增长7～10倍，机房面积的需要再翻一番才能满足发展需求。

可见，降低数据中心能耗，建设节能型数据中心将成为我国信息化发展的战略任务，成为国家节能减排的重要内容。

数据中心节能实践

南京农业大学数据中心是学校最关键的信息化基础设施，2012年已建成启用的数据中心，在确保一定的先进性、可扩性的前提下，重点在节能技术应用上进行了积极的探索与实践，取得了显著的节能成效。

规划全校IT设备集中托管布局，减少能耗和空间浪费

自1996年以来的10多年，学校IT信息服务设备基本都处于各自为政、分散存放的状态，不仅占用了学校大量的房屋资源、人力资源、投资资源，也带来了大量的能源浪费和高昂的运行成本。

图1 南农大数据中心冷池示意

为解决全校IT设备分散运行带来的能耗高、浪费重的问题，在规划新数据中心时，首先就考虑以全校IT设备集中存放、统一管理、整合利用为目标，从学校全局来规划能够容纳全校IT设备、实现全校IT集中托管与整合共享、满足信息化数据容灾备份与安全的全校双数据中心布局架构。

注重节能选址与建材，提高长远能源效能

数据中心选址及装修材料，不仅对数据中心长远能源使用效率影响深远，而且也关系到数据中心后续节能措施的有效实施。我校新数据中心的基础规划重点，就是考虑选址和建材节能。第一，以建筑物北面作为数据中心选址的必要条件，楼层以底层为佳，最终选择了理科实验楼一楼的北面为数据中心、南面为办公服务，从而减少太阳光直接辐射产生的热量和楼层偏高带来的热聚效应对数据中心机房的能耗影响。第二，在数据中心建设材料的选择上，主要采用了隔热、保温、防水、节能的材料，不仅保证了新数据中心的保温与隔热，减少了外部环境的影响，而且良好隔音材料与措施，也确保了机房噪音对外界的影响。

按照应用类型分区规划，有效降低pPUE值

高校数据中心设备种类多、应用类型复杂，如果不做科学分类和分区，将造成设备与应用相互影响、增加能耗。我校新数据中心在规划之初就在充分调研了各种应用设备的功耗、发热量基础上，将数据中心的设备托管部分划分成为5大功能区域，并对不同区域配置不同的强弱电列头柜、配电容量、空调送风量和机柜容积密度等，以降低不同区域的pPUE值，实现整体数据中心PUE的下降。

5个区域分别是公共信息服务区（含网络核心交换设备、网络公共服务系统设备等）、信息发布服务区（承载校内各类网站应用）、数字教学资源区（含数字图书馆设备、管理信息系统设备、教学资源存储设备等）、科研信息服务区（含科学实验、社会合作的各类信息服务设备）、高性能计算区（含生物信息学、统计学的高性能计算设备）等。

采用节能冷却系统设计，降低机房整体PUE值

国内外大量的研究表明：传统数据中心制冷能耗是除IT设备外的最大能耗源，约占整个机房能耗的30%～50%，制冷节能设计将可显著降低数据中心的PUE值。

我校新数据中心在采取一系列的常规节电措施的基础上，如：提高地板高度和通畅性、增强地板密闭性、保证空调室外机通风性等，还大胆地在高校较早地采用了冷池机柜冷却技术，即将机柜面对面摆放，中间建设密闭通道，确保机房冷热气流混合。

冷池机柜技术的应用可有效地分离机房中的冷热气流，冷风只有穿过机柜、降低设备温度后，才能被空调回风，从而避免了冷热空气的混合、提高了制冷效率，最大限度地满足了设备降温、提高了机柜密度，扩大了冷风与回风间温差、降低了空调制冷功耗，整个机房的PUE值得到了有效降低。

运用IT设备节能技术，降低IT设备运行能耗

我校新数据中心在IT设备的选择上，也积极在IT设备的节能技术方面积极探索。首先，在采购设备时，将设备具备节能设计作为设备选择的重要参考指标，以确保进入数据中心的托管设备自身已具备了节能功能，从而减少不必要的IT设备能耗。其次，就是以网络信息中心主导，于2012年进一步完善了虚拟化服务器动态信息服务平台，该虚拟化平台可为全校各单位常规信息应用提供及时、灵活的虚拟服务器配置，并逐步将机房中原有冗余的、独立的、高能耗的服务器清除出新数据中心，以减少机房中IT设备的能耗。

至2013年底，学校已完成了常规托管服务的全面虚拟化配置，现已分配各类信息应用需要的虚拟服务器近200套，全校常规信息服务的虚拟化率超过了90%，数据中心常规信息服务的节能成效十分明显。

学校新数据中心采用了多方面的节能设计，并进行了实践，节能措施与成效已得到学校各方面、同行专家的高度认可与赞赏。下一步的节能举措将重点放在数据中心各环节能耗指标计测量上，希望通过对环节的能耗数据动态准确监控测量，实现数据中心各环节能耗的科学计量与预警，为科学、合理和有针对性地采取节能措施提供科学依据。

模块化数据中心：开辟新道路

模块化是指将系统转化为模块的方式来提供服务。通过一种面向服务的体系结构，根据功能需要将基础设施模块化。当今使用标准化的构建模块进行数据中心的规划设计，已经成为了数据中心建设过程中的重要方法。如今模块化设计在大型的云计算数据中心以及超级计算机中都很常见，模块化数据中心的供应商也准备将这一趋势进一步推向主流。

在模块化数据中心的应用方面，IBM、微软、谷歌等互联网巨头已经率先采用了模块化数据中心。微软公司采用Rackable公司提供的集装箱在美国芝 加哥城外建造了一座拥有150个集装箱式数据中心的大型数据中心，每个数据中心都配置了1000到2000台服务器。谷歌公司也不甘落后，他们的模块化数据中心包括一个联合运输的集装箱和集装箱内的计算系统。