服务器机房规模发展趋势，能耗下降

减少服务器所使用的电力着实是一件重要的事情。搜索引擎谷歌、雅虎等公司使用规模庞大的服务器机房，消耗着大量能量。在2007年呈交给美国国会的一份报告中，美国环境保护局估计，到2011年将需要新建10家发电厂才能满足这些数据中心的新增能量需求。笔者最近与Steve Thorne进行过交谈，他就职于俄勒冈州希尔斯伯勒的Intel公司，任Xeon处理器产品线经理。他说，新型CPU中的智能电源管理功能将使情况大为改观。处理器上未被使用的部分将被关闭——同时降低偏置和动态牵引电流。该技术的首次实现是在2006和2007年，并在该公司最近推出的Xeon 5500系列处理器中达到了新的高度。

低功耗模式是在486DX4处理器中首次引入的，所以这个概念远远谈不上创新，不过最新的器件将它提升到了一个全新的高度。自动实现的低功耗状态使处理器和存储器处于满足当前工作负荷的最低功耗状态。电源栅极允许单个核独立于其他工作的核并以接近于零功耗来空转，从而将空转功耗降低为10W，而之前的产品这一值在16～50W之间。处理器通过多样和更低的CPU功耗状态得以增强，而存储器和I/O控制器则增添了新的电源管理特性。

Intel将C状态进行了编号，从C0开始，它是正常、全速的CPU工作模式。在C1状态中，通往处理器的时钟被关断。C2是第2种空转状态，其中外部I/O控制器中枢阻塞了发往处理器的中断。这种编号还有C3、C4等，而且每个核都有自己的C状态。

笔者想，这种机制可能会变得非常复杂。如果出现了特定的处理负荷，是应该启用最大功率来尽快完成它，还是使用低功耗模式以较长时间完成？使用单核还是多核？另外，还可以选择降低供电电压和/或时钟频率，或者同时降低这两者。

不过，Intel通过其先进的制造技术出色地降低了功耗，这主要是借助于高K值的电介质来实现的。与使用2007年产CPU的服务器相比，基于5500系列处理器的服务器能够以单机柜实现相当于以前15个机柜的性能——即仅使用从前1/15的电力。因此，升级到最新服务器的投资回报是相当快的。此外，这里还存在着冷却乘法效应。低功耗可以节约大量成本。

笔者还与Intel公司的IT专家Chris Peters交谈过，他大体介绍了他们的数据中心所实现的一些节能案例，效果十分显著。Intel在全球有95个数据中心，共有10万台服务器。这些服务器中70%用于设计部门，而这些单元的利用率达80%，这意味着对这部分服务器进行电源优化的节能空间不是很大。20%的服务器用于办公应用，利用率低，能够很好地利用新服务器中处理器核和网络连接的低功率模式。Peters称，升级到新的服务器后，能耗可以减少1/15〜1/9。

其他服务器用于需要高可用性的制造过程、电子商务或供应链操作。总体而言，这些数据中心使用55MW功率，其中包括冷却和电力控制，占据大约44万平方英尺。计算电力需求每年增长大约45%。

具有明显改善效果的一个方面是冷却。通过清理气流通道，将线缆搬到其他位置，给空气留出畅通无阻的通道，就能够在相同温度下使2 kW机柜达到4 kW的性能。同样，他们还高效地使用了预冷器，使水先流经冷却塔，然后再到达冷却器。这样做在某些计算中心可以使制冷效率改善85%。