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IT行业未来的节能技术

2009-07-01张健浪《微型计算机》2009年6月下

服务器的节能:低能耗平台、严密的监控与专用途设计

大型数据中心每个月动辄需要花费数百万的电费开支,如果能够降低服务器的能耗,就意味着企业能够出现可观的“额外利润”,正因为如此,企业用户对服务器的要求不再仅仅只是性能,低能耗的产品更受欢迎。

对拥有许多服务器的数据中心来说,如何从整体上保证能源使用的佳化就成为一个难题。在这个领域,IBM公司推出的EnergyScale技术堪称典范,该技术应用于IBM Power 6服务器系统中,它可以不停地收集服务器的功耗数据、并将这些数据显示在IBM的“Systems Director Active
Energy Manager”功耗管理软件中。通过这些数据,管理员可以预测一天、一周或一个月内数据中心的电能消耗情况,并对负载进行管理调控。假如所使用的服务器系统支持power capping功能的话,管理员还可以直接设定一个合适的高功耗水平、强迫服务器的整体功耗不超过这一设定值。此外,IBM服务器还支持Power Saver Mode省电模式,该模式允许管理员将CPU电压和频率下调一个固定的百分比,借此达到节能的目的。


IBM Power 6与Power 5服务器集群可支持灵活的功耗管理机制,可有效避免能源浪费

Power Saver Mode在实际应用中可以发挥不俗的效用,它可以将服务器平均功耗降低20%~
30%之多。另外,IBM Power 6处理器使用了一种名为“Nap”的低功耗模式,可以在无任务状态下停止处理器的执行,以此来降低功耗。假如操作系统处于空闲状态,Nap可以将整体能耗降低30%-35%;而当操作系统繁忙时,Nap也可以实现10%的功耗降低。后,Power 6也支持类似
SpeedStep的节能技术,它可以动态地调整处理器的频率和电压,从而有效降低运作功耗。

服务器节能的另一个方向就是采用专用途的芯片,该领域的成功案例就是SUN的UltraSPARC
T2(代号Niagara 2)平台,UltraSPARC T2拥有8个内核和64个线程,它的浮点运算功能非常弱小,而重点强调多线程的事务处理能力,因此虽然拥有8内核,但处理器的能耗也不到95瓦。
UltraSPARC T2的每个线程都可以独立运行一个操作系统,因此理论上一枚UltraSPARC T2处理器可以多支持64个系统并行,在Web服务器、邮件服务器、文件服务器在内的事务处理任务中,
UltraSPARC T2的每瓦性能达到英特尔Xeon平台的2.5倍,它也因此成为事务处理能效高的服务器处理器。


SUN UltraSPARC T2处理器支持CMT多线程技术,芯片本身的专用化设计使之具有理想的能源效率

专用化思想也蔓延到大型计算系统的构建,譬如在以浮点计算为主的集群系统中,GPU、Cell之类的协处理器被大量部署,这种设计比传统的单纯依靠处理器的模式更为科学。假如任务足够单一,那么硬件系统可以更为专业化,在很多时候,CPU反而可以成为配角,而依靠高效率的协处理器进行运算。与通用设计相比,这种专用设计虽然任务弹性很低,但在完成单一任务时可提供相当优秀的能源效率。

前瞻

以按需分配思想取代现有的粗放式设计,以云计算代替传统的强PC模式,以专用设计取代通用设计,这三个思路将成为未来IT工业节能设计的主要方向。我们可以确信,未来的IT技术将对人类产生更为重要的影响,现有的商务、交流、娱乐、消费等活动将对IT环境越来越依赖,IT设备也将无处不在;而通过企业、开发者与用户的共同努力,我们将能看到,IT设备的能源消耗处于一种良性的范围内,在保持现有能耗的条件下,我们能够体验到更多精彩的应用—譬如电影级的超逼真
3D渲染、无处不在的虚拟现实、高保真的远程3D交互,当然还有更贴心的电子商务。

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