IBM Power服务器节能技术知多少？

【IT168 技术】 一、为什么企业需要高效节能的数据中心 企业在不断扩展IT 容量来支持业务增长的同时，数据中心的能耗越来越高，投入的能源成本也在不断攀升。与此同时，随着法律法规不断完善，人们的环保意识不断提升，对企业的环保要求也越来越严格。提高IT 能源效率正在成为企业降低运营成本规划时所关注的重点，也是企业树立良好的环保社会形象的重要因素。所以，向高效节能的IT 环境发展是众多企业提高能源效率采取的有效途径之一。然而企业在创建高效节能的IT 环境进程中通常需要解决下列问题： 1）能源开销持续攀升 随着数据中心能耗的不断增加，能源成本也随之增加，运行和冷却成本也在急剧上升。据IDC 下属公司Energy Insights 近期开展的Johnson Controls 调查显示，“79%的企业预计其能源成本在来年将会继续增长。50%以上的企业预计成本增长率将是6-20%。” 2）资源利用率低下 企业内的IT 资源使用效率低，大量计算资源仅有3%被真正有效地使用。面向应用负载的平均资源利用率是5-20%，导致大量的资源浪费。如果能有效透过虚拟化等手段提升系统使用率，即可降低服务器数量，进一步节省机房的用电需求。 3）CO2 排放量增加 IT 设备的CO2 排放量将达到人为排放量的2%，大致相当于航空业的排放量，带来更多的环境污染。由此可以看出，如何提高服务器的利用率，降低服务器设备能耗，提高冷却效率，是企业降低IT 总能源消耗的关键。 二、IBM Power 服务器绿色节能方案简述 针对上述企业的节能减排需求，我们为您提供一整套基于IBM Power 服务器的绿色节能解决方案，为您搭建高效节能的数据中心： 1) Power 绿色特性：极高的每瓦性能、可变风扇速度、水冷门、刀片中心技术帮助您的数据中心提高冷却效率2) Power 绿色技术：EnergyScale、Power6 休眠模式、EnergyScale I/O、内存控制器动态模式等创新技术可降低服务器设备能耗3) PowerVM 虚拟化软件推动服务器进行整合，提高系统利用率4) 能源管理软件Active Energy Manager 可对服务器实际能耗进行计算、监控、管理和控制。 我们利用Power 服务器的"芯能量” — 先进的绿色环保技术和产品，帮助您降低IT能源成本，并通过提高系统利用率间接降低采购成本。以"芯能量”为“新动力” 助力您的企业在危机中寻求新的生机，从而谋求短期生存与长期发展，最终实现“兴经济” 的目标。 我们通过Power 服务器内置的绿色技术、一系列绿色特性以及软件，帮您实现服务器整合并搭建高效节能的绿色数据中心。 1. Power 绿色技术EnergyScale Power Systems EnergyScale 技术是POWER6 处理器内置的节能技术，可对服务器的部件能耗进行监控、管理和控制。功能包括： 1）内存控制器的动态模式- 降低内存功耗 服务器通常需要配备大批量的内存，所以内存子系统的功耗会占服务器总功耗的一大部分。工作负载通常是不会让所有的DRAM 芯片始终处于繁忙状态的，所以大部分的DRAM电力都被闲置的芯片所耗用，存在功耗浪费现象。 IBM Power 服务器利用内存断电(Memory Power down)技术降低空闲内存芯片的功耗。POWER6 控制器实施队列驱动的策略，只要某插槽的使用请求在控制器中排队，或者必须恢复该插槽的运行，系统便会将DRAM 从断电模式中迁出，基本上不会因为电力原因影响性能，这个机制可帮助系统大幅度降低DRAM 的功耗。 2）EnergyScale I/O 技术– 降低PCI 插槽功耗 该技术可停止对空闲的热插拔PCI 插槽供电，每个插槽最多可节省14 瓦电力。适用于基于POWER6 处理器的所有Power 服务器以及支持的扩展单元。可以自动关闭未用的热插拔PCI 适配器插槽，包括：空白插槽(未安装适配器)、未用插槽(插槽已被分配给分区)属于某个分区的插槽未通电。 当PCI 插槽被动态移出分区/关闭时，系统固件将立刻给这个PCI 插槽断电。系统固件会定期自动扫描所有的热插拔PCI 插槽，以便发现满足未用标准的插槽，然后对它们停止断电。 3）Power 6 处理器休眠模式- 降低处理器功耗 为IBM POWER6 处理器使用的一种低功耗模式，可以暂停对不工作的处理器内核的供电，然后再根据需要恢复供电，以降低处理器的功耗。当处理器处于休眠模式时，会比空闲状态时的处理器节省11%的耗电。 当处理器上没有运行有效的软件线程时，POWER6 处理器就可以进入休眠模式。指定处理器内核上的每个硬件线程都可发布指令，进入休眠模式。如果面向这个内核的两个硬件线程都进入休眠模式，则整个处理器内核都将进入休眠状态。POWER6 内核可以独立进入和退出休眠模式，彼此不影响。处理器的休眠状态可以是断断续续的操作系统或系统管理程序都可以重新唤醒正在休眠的内核。 休眠模式可降低容量点播内核的功耗： -POWER4/5：CoD 内核耗尽全部电力并且运行闲置环路 -POWER6 系统：所有未经许可的内核都处于休眠状态 4）限电(Power Capping)功能 Power Capping 功能通过给服务器功耗值设定限额，将电力消耗控制在一定水平内。使用时在Active Energy Manager 功耗管理软件中设置和激活该功能即可。 在大多数数据中心里，当一个机器安装好后，就会给它配送一定的电力。通常来说，这是一个比较“安全”的电量，会有一定的富余，也许永远也不会用到额外多出来的电力。这些多出来的电力我们把它叫作边际功耗(margined power)。Power Capping 功能允许管理员对当前系统的电能进行重新分配，把现有机器的边际功耗降下来，分配给新的系统。也就是说，在总电力一定的情况下，Power Capping 允许用户向数据中心里继续添加新的机器进去。 -节能模式(Power Saver Mode)：节能模式允许降低固定比例的电压和频率，将电压和CPU 频率下调一个固定的百分比，以此来达到节能的目的。这个百分比是预先定好的，能够保证系统运行在安全操作范围内。 -用电趋势分析(Power Trending)：可持续收集用电数据，提供电源连续使用情况的数据采集。 -热量报告： Active Energy Manager 可以显示出当前环境的温度以及散热情况。 2. Power 系统绿色特性 变速风扇(转速10,500 – 5500 RPM)：可基于环境温度将风扇功耗降低45%(风扇功耗占服务器总功耗的1/3) -水冷门(Rear Door Heat eXchanger)：基于水冷技术的后门热交换器，可驱散超过50%的机柜产热连接在机柜后端(增加5”)无需安装新风扇，也无需增加供电量，更无需重新部署数据中心。 -Rear Door Heat eXchanger 只以传统方法1/4 的成本添加冷却容量 -在海拔高度相同的情况下，水冷效果是空气冷却的3500 倍 -采用BladeCenter 进行整合：采用BladeCenter 将不同服务器平台及系统平台进行整合，从而节约占地空间、降低TCO、集中化系统管理。 3. Power 系统绿色软件 1) 行业领先水平的Power VM 虚拟化功能 服务器虚拟化允许将一个物理服务器分成多个安全的虚拟服务器，从而为合并物理服务器创造了机会，可帮助降低硬件购买成本和管理成本。 PowerVM 是在基于IBM Power 处理器的硬件平台上所具有的虚拟化技术。它是IBM Power System 全新虚拟化技术的统称(包括：逻辑分区，微分区，Hypervisor，虚拟I/O 服务器，APV，PowerVM Lx86，Live Partition Mobility 动态分区实时迁移)。 使用虚拟化技术进行服务器合并是一个非常有效的节约能源的工具。针对拥有大量低端RS6000、p 系列或非IBM UNIX 服务器，电费居高不下，但服务器使用率普遍偏低、机房空间不足、难以扩充的用户，可以选择高端IBM Power Systems 服务器，实施逻辑分区，从而可以采用少量物理服务器，建立多个逻辑分区(Logical Partition)运行多个操作系统和应用，同时通过物理服务器合并，大大提高了物理服务器的使用率，并有效节约了能耗。 动态分区实时迁移(Live Partition Mobility) 允许您将正在运行的AIX 和Linux 分区，以及它们所承载的应用程序从一个物理服务器迁移到另一个物理服务器，而不会对基础服务产生任何影响。这项迁移操作只需要花费几秒钟的时间即可完成，可以维护整个系统事务的完整性。该功能使得您可以在业务的非高峰时段，将工作负载整合从而关闭额外的服务器资源，节省电力消耗。 2)能源管理软件Active Energy Manager Active Energy Manager 能对服务器的实际能耗进行计算、监控、管理和控制，对服务器功耗实施“巡航控制”，最终为用户提供高效节能的数据中心。Active EnergyManager 与智能PDU(iPDU)或EnergyScale 配合使用，能为您提供最广泛的能源管理功能。

惠普推动绿色刀片策略造绿色数据中心

随着国家政策对节能降耗要求的提高，节能降耗正成为国家、全社会关注的重点。而IT能耗在所有的电力使用当中所占比重的不断上升，已经使其成为社会提倡节能降耗主要领域之一。做为全球领先的IT公司和一家具有强烈社会责任感的企业，惠普公司积极倡导“绿色IT”的理念，并加大研发，推出了一系列的针对绿色IT的创新技术和产品。10月26日，惠普公司在香山饭店举办了“绿色刀片”的研讨会，介绍了惠普公司新一代数据中心以及新一代刀片系统BladeSystem c-Class在供电散热等方面的绿色创新技术以及环保节能优势，并推出了针对绿色数据中心的完整解决方案。

长期以来，更强大的数据中心处理能力一直是我们追求的目标。但在能源开销与日俱增的今天，处理能力发展的另一面是需要消耗更多的资源。而且随着服务器密度的不断增大，供电需求也在相应增加，并由此产生了更多的热量。在过去的十年中，服务器供电密度平均增长了十倍。据IDC预测，到2008年IT采购成本将与能源成本持平。另一方面，数据中心的能耗中，冷却又占了能耗的60%到70%。因此，随着能源价格的节节攀升，数据中心的供电和冷却问题，已经成为所有的数据中心都无法回避的问题。

惠普公司十几年来一直致力于节能降耗技术的研究，并致力于三个层面的创新：一是数据中心层面环境级的节能技术；二是针对服务器、存储等IT产品在系统层面的绿色设计；三是对关键节能部件的研发，如供电、制冷、风扇等方面的技术创新。目前，来自惠普实验室的这些创新技术正在引领业界的绿色趋势。针对数据中心环境层面，惠普推出了全新的动态智能冷却系统帮助客户构建新一代绿色数据中心或对原有数据中心进行改造；在设备层面，惠普的新一代绿色刀片服务器系统以能量智控（Thermal Logic）技术以及PARSEC体系架构等方面的创新成为未来数据中心节能的最关键基础设施；同时这些创新技术体现在一些关键节能部件上，如Active Cool（主动散热）风扇、动态功率调整技术（DPS, Dynamic Power Saver）等。惠普公司的绿色创新将帮助客户通过提高能源效率来降低运营成本。

HP DSC精确制冷 实现绿色数据中心

传统数据中心机房采用的是平均制冷设计模式，但目前随着机架式服务器以及刀片服务器的出现和普及，数据中心出现了高密度服务器与低密度混合的模式，由于服务器的密度不均衡，因而产生的热量也不均衡，传统数据中心的平均制冷方法已经很难满足需求。造成目前数据中心的两个现状：一是目前85％以上的机房存在过度制冷问题；二在数据中心的供电中，只有1/3用在IT设备上，而制冷费用占到总供电的2/3 。因此降低制冷能耗是数据中心节能的关键所在。

针对传统数据中心机房的平均制冷弊端，惠普推出了基于动态智能制冷技术的全新解决方案——“惠普动态智能冷却系统”（DSC, Dynamic Smart Cooling）。动态智能冷却技术的目标是通过精确制冷，提高制冷效率。DSC可根据服务器运行负荷动态调控冷却系统来降低能耗，根据数据中心的大小不同，节能可达到20 %至45%。

DSC结合了惠普在电源与冷却方面的现有创新技术，如惠普刀片服务器系统 c-Class架构的重要组件HP Thermal Logic等技术，通过在服务器机架上安装了很多与数据中心相连的热能探测器，可以随时把服务器的温度变化信息传递到中央监控系统。当探测器传递一个服务器温度升高的信息时，中央监控系统就会发出指令给最近的几台冷却设备，加大功率制冷来降低那台服务器的温度。当服务器的温度下降后，中央监控系统会根据探测器传递过来的新信息，发出指令给附近的冷却设备减小功率。惠普的实验数据显示，在惠普实验室的同一数据中心不采用DSC技术，冷却需要117千瓦，而采用DSC系统只需要72千瓦。

惠普刀片系统：绿色数据中心的关键生产线

如果把数据中心看作是一个“IT工厂”，那么“IT工厂”节能降耗不仅要通过DSC等技术实现“工厂级”环境方面的节能，最重要的是其中每一条“生产线”的节能降耗，而数据中心的生产线就是服务器、存储等IT设备。目前刀片系统以节约空间、便于集中管理、易于扩展和提供不间断的服务，满足了新一代数据中心对服务器的新要求，正成为未来数据中心的重要“生产线”。因此刀片系统本身的节能环保技术是未来数据中心节能降耗的关键所在。

惠普公司新一代绿色刀片系统HP BladeSystem c-Class基于工业标准的模块化设计，它不仅仅集成了刀片服务器和刀片存储，还集成了数据中心的众多要素如网络、电源/冷却和管理等，即把计算、存储、网络、电源/冷却和管理都整合到一起。同时在创新的BladeSystem c-Class刀片系统中，还充分考虑了现代数据中心基础设施对电源、冷却、连接、冗余、安全、计算以及存储等方面的需求。

在标准化的硬件平台基础上，惠普刀片系统的三大关键技术，更令竞争对手望尘莫及。首先是惠普洞察管理技术——它通过单一的控制台实现了物理和虚拟服务器、存储、网络、电源以及冷却系统的统一和自动化管理，使管理效率提升了10倍，管理员设备配比达到了1：200。第二是能量智控技术——通过有效调节电力和冷却减少能量消耗，超强冷却风扇相对传统风扇降低了服务器空气流40%，能量消耗减少50%。最后是虚拟连接架构——大大减少了线缆数量，无需额外的交换接口管理。允许服务器额外增加、可替代、可移动，并无需管理员参与SAN和LAN的更改。

目前，惠普拥有完整的刀片服务器战略和产品线，既有支持2路或4路的ProLiant刀片服务器，也有采用安腾芯片的Integrity刀片系统，同时还有存储刀片、备份刀片等。同时，惠普BladeSystem c-Class刀片服务器系统已得到客户的广泛认可。根据IDC发布的2006年第四季度报告显示，惠普在刀片服务器的工厂营业额和出货量方面都占据了全球第一的位置。2007年第二季度，惠普刀片市场份额47.2%，领先竞争对手达15％，而且差距将会继续扩大。作为刀片市场的领导者，惠普BladeSystem c-Class刀片系统将成为数据中心的关键基础设施。

PARSEC体系架构和能量智控：绿色生产线的两大核心战略

作为数据中心的关键基础设施，绿色是刀片系统的重要发展趋势之一，也是数据中心节能的关键所在。HP BladeSystem c-Class刀片系统的创新设计中，绿色就是其关键创新技术之一，其独特的PARSEC体系架构和能量智控技术就是这条绿色生产线的两大关键技术。

HP PARSEC体系结构是惠普刀片系统针对绿色策略的另一创新。目前机架服务器都采用内部几个小型局部风扇布局，这样会造成成本较高、功率较大、散热能力差、消费功率和空间。HP PARSEC（Parallel Redundant Scalable Enterprise Cooling）体系结构是一种结合了局部与中心冷却特点的混合模式。机箱被分成四个区域，每个区域分别装有风扇，为该区域的刀片服务器提供直接的冷却服务，并为所有其它部件提供冷却服务。由于服务器刀片与存储刀片冷却标准不同，而冷却标准与机箱内部的基础元件相适应，甚至有时在多重冷却区内会出现不同类型的刀片。配合惠普创新的 Active Cool风扇，用户就可以轻松获得不同的冷却配置。惠普风扇设计支持热插拔，可通过添加或移除来调节气流，使之有效地通过整个系统，让冷却变得更加行之有效。

惠普的能量智控技术(Thermal Logic)是一种结合了惠普在供电、散热等方面的创新技术的系统级节能方法，该技术提供了嵌入式温度测量与控制能力，通过即时热量监控，可追踪每个机架中机箱的散热量、内外温度以及服务器耗电情况，这使用户能够及时了解并匹配系统运行需求，与此同时以手动或自动的方式设定温度阈值。或者自动开启冷却或调整冷却水平以应对并解决产生的热量，由此实现最为精确的供电及冷却控制能力。通过能量智控管理，客户可以动态地应用散热控制来优化性能、功耗和散热性能，以充分利用电源预算，确保灵活性。采用能量智控技术，同样电力可以供应的服务器数量增加一倍，与传统的机架堆叠式设备相比，效率提升30%。在每个机架插入更多服务器的同时，所耗费的供电及冷却量却保持不变或是减小，整体设计所需部件也将减少。

Active Cool风扇、DPS、电源调整仪：生产线的每个部件都要节能

惠普BladeSystem c-Class刀片系统作为一个“绿色生产线”，通过能量智控技术和PARSEC体系架构实现了“生产线”级的节能降耗，而这条生产线上各组成部件的技术创新则是绿色生产线的关键技术保障。例如，深具革新意义的Active Cool风扇，实现智能电源管理的ProLiant 电源调整仪以及动态功率调整等技术。

风扇是散热的关键部件。风扇设计是否越大越好？答案是否定的。市场上有的刀片服务器产品采用了较大型的集中散热风扇，不仅占用空间大、噪音大，冗余性较差、有漏气通道，而且存在过渡供应、需要较高的供电负荷。

惠普刀片服务器中采用了创新的Active Cool（主动散热）风扇。Active Cool风扇的设计理念源于飞行器技术，体积小巧，扇叶转速达136英里/小时，在产生强劲气流的同时比传统型风扇设计耗电量更低。同时具有高风量（CFM）、高风压、最佳噪音效果、最佳功耗等特点，仅使用100瓦电力便能够冷却16台刀片服务器。这项深具革新意义的风扇当前正在申请20项专利。Active Cool风扇配合PARSEC散热技术，可根据服务器的负载自动调节风扇的工作状态，并让最节能的气流和最有效的散热通道来冷却需要的部件，有效减少了冷却能量消耗，与传统散热风扇相比，功耗降低66％，数据中心能量消耗减少50%。

在供电方面，同传统的机架服务器独立供电的方式相比，惠普的刀片系统采用集中供电，通过创新的ProLiant 电源调整仪以及动态功率调整等技术实现了智能电源管理，根据电源状况有针对性地采取策略，大大节省了电能消耗。

ProLiant 电源调整仪（ProLiant Power Regulator）可实现服务器级、基于策略的电源管理。电源调整议可以根据CPU的应用情况为其提供电源，必要时，为CPU应用提供全功率，当不需要时则可使CPU处于节电模式，这使得服务器可以实现基于策略的电源管理。事实上可通过动态和静态两种方式来控制CPU的电源状态，即电源调整议即可以设置成连续低功耗的静态工作模式，也可以设置成根据CPU使用情况自动调整电源供应的动态模式。目前电源调整议可适用于AMD或英特尔的芯片，为方便使用，惠普可通过iLO高级接口显示处理器的使用数据并通过该窗口进行配置操作。电源调整议使服务器在不损失性能的前提下节省了功率和散热成本。

惠普创新的动态功率调整技术（DPS, Dynamic Power Saver）可以实时监测机箱内的电源消耗，并根据需求自动调节电源的供应。由于电源在高负荷下运转才能发挥最大效力，通过提供与用户整体基础设施要求相匹的配电量， DPS进一步改进了耗电状况。例如，当服务器对电源的需求较少时，可以只启动一对供电模块，而使其它供电模块处于stand by状态，而不是开启所有的供电单元，但每个供电单元都以较低的效率运行。当对电源需求增加时，可及时启动STAND BY的供电模块，使之满足供电需求。这样确保了供电系统总是保持最高效的工作状态，同时确保充足的电力供应，但通过较低的供电负荷实现电力的节约。通过动态功率调整技术，每年20个功率为0.075/千瓦时的机箱约节省5545美元。

结束语

传统数据中心与日俱增的能源开销备受关注，在过去十年中服务器供电费用翻番的同时，冷却系统也为数据中心的基础设施建设带来了空前的压力。为了解决节节攀升的热量与能源消耗的难题，惠普公司创新性地推出了新一代绿色刀片系统BladeSystem c-Class和基于动态智能制冷技术DSC的绿色数据中心解决方案，通过惠普创新的PARSEC体系架构、能量智控技术（Thermal Logic）以及Active Cool风扇等在供电及散热等部件方面的创新技术来降低能耗，根据数据中心的大小不同，这些技术可为数据中心节能达到20 %至45%。

浪潮M6四路服务器具备先进的智能调控技术，在满足业务平稳运行的基础上，对服务器进行部件级别精确监测，有效降低功耗。以浪潮NF8260M6为例，运用智能调控技术可以将服务器的电源、处理器、风扇等部件调整到最低功耗运行状态，大幅降低服务器整机功耗。另外，浪潮M6四路服务器兼容了最新版的浪潮物理基础设施管理平台（简称ISPIM），具备智能功耗封顶功能，可实现快速、精准的功耗封顶操作，确保在机房供电安全前提下，有效提高机房供电效率，提高机柜设备密度，降低机房维护费用。

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