每次走进数据中心机房,都能看到放满服务器的无尽机架。在数据中心中,服务器的数量决定了数据中心的业务处理能力,中大型数据中心的服务器数量以千台计算。如果将10台服务器放在一个机架中,一个大型数据中心将需要数百个机架。如此庞大的服务器设备同时运行着。按照每台300W的运行功率计算,10000台服务器需要3000KW。因此,如果每台服务器能节省一点能耗,那么一万台服务器节省的能耗将是非常可观的。.因此,很多高手从服务器入手,在服务器上下功夫,力图在不降低服务器运行性能的情况下,降低服务器的能耗。下面说说服务器的节能技术。众所周知,服务器有几大部件:CPU、内存、磁盘、网卡和主板部件。其中,CPU功耗占整个服务器功耗的三分之一。CPU的计算能力越强,其功耗越大;内存是除CPU外最耗能的部件,主流的DDR3和FBD内存都达到了10W。在这个级别,内存频率越高,功耗越高;磁盘也是服务器功耗的主要贡献者,现在的服务器硬盘规格都很大,自然导致整个服务器的功耗增加。正是这些主要部件的功耗增加,导致与其配合的主板部件、总线和外设工作在更高的频率下,以充分发挥其性能,这意味着服务器整体能耗的增加.这些是服务器最重要的部件,也是耗能大户。服务器离不开这些组件,必须在这些组件上进行节能。只要降低这些部件的能耗,就可以降低周围设备的能耗,从而降低服务器的整体能耗。既然CPU是服务器中最耗能的部件,那我们就先说说CPU吧。CPU主要有三种节能技术:C1E节能技术,即增强型深度睡眠技术。通过C1E技术,可以降低CPU在闲置轻载状态下的工作电压和倍频。Intel的CPU还支持一项EIST节能技术。通过开启EIST,CPU可以根据实际使用情况控制频率和电压,从而实现对功耗的控制。AMD还推出了“CoolandQuiet”。它也是一种节能技术,可以让处理器在空闲时自动降低电压和频率。所有这些CPU节能技术的原理都是让CPU按需工作,空闲时降低运行频率,从而达到降低功耗的目的。内存是除CPU之外最耗能的部件。近年来,内存技术也在不断进步,如DDRSDRAM、DDR3SDRAM甚至DDR4。这些存储器具有较低的电压。让它停止所有操作并切换到最不活跃的状态以节省能源。该领域不断涌现新技术,如UCLA研究团队设计的磁存储器,具有极低的能耗、高密度、读写速度快、非易失性、无需通电即可存储数据等特点。英特尔和美光在今年7月联合推出了3DXpoint内存技术,这也促使另一家服务器巨头惠普与闪迪合作,后者打算推出一款新的内存芯片,号称比传统闪存快1000倍。在内存走线密度上下功夫,也能达到节能的目的。内存一般为50纳米。50纳米是指半导体元器件的基板电路之间的布线宽度为50纳米。现在已经出现了40纳米甚至30纳米,这意味着同样的空间可以容纳更多的电路。.磁盘是服务器最重要的部分。一旦服务器出现异常或断电,只要磁盘还在,数据就不会丢失。但是,如果磁盘坏了,很容易造成数据丢失。磁盘节能技术主要有磁盘休眠和磁盘降速技术,似乎是根据磁盘负载(存取量)来控制磁盘工作在四种状态:全速、空闲、睡眠和关机。全速自然意味着磁盘正在高速运行,正在访问读写数据;而idle只是读写过程中短暂的空闲期;如果磁盘在一定时间内没有工作,就会进入休眠状态;如果磁盘长时间不工作,它将进入下一个状态。电源状态;磁盘在运行过程中应处于何种工作状态,可由软件自动调整,从而达到节能的效果。当然,过于频繁的工作状态切换会影响磁盘的可靠性。还要考虑到应用业务能够容忍磁盘从低功耗模式切换到高速模式带来的延迟。综合考虑,慎重介绍。除了调整磁盘的工作状态,还可以使用各种速度的磁盘,将机械磁盘换成SSD硬盘等。除了以上三大部件外,还有网卡、风扇、主板、显示器、指示灯等,都是耗电元件。比如监视器,数据中心的服务器基本不用监视器,只有在调试的时候才会用到,所以监视器可以忽略不计。服务器中的风扇也是应该考虑的部分。许多服务器风扇都是以最大速度运行的老式定速风扇。现在服务器风扇引入了智能风扇技术,通过嵌入在服务器主板上的温度传感器。设备根据环境温度的变化控制风扇转速,合理调节服务器内部风扇转速。虽然网卡耗电不大,但也可以根据网卡链路的繁忙程度来调整功耗,根据网卡流量的大小降低网卡的链路速率,从而达到节能的目的。数据中心服务器中有很多地方可以节能。从这些节能技术不难看出,它们都遵循同一个设计原则,即按需配置。根据组件运行的实际状态提供合适的功耗,不浪费任何多余的功耗。如果服务器中的每个部件都能节省一点点,加起来就是一笔不小的数目,再放在整个数据中心服务器上,节省的能源量将是惊人的,所以对服务器能源的研究节能技术是数据中心节能减排的重要组成部分。通过服务器部件的节能,可以实现整个服务器的节能控制,从根本上实现数据中心的节能控制。
