數(shù)據(jù)中心虛擬化隱蔽的負(fù)面作用
不久以前，一些軟件工程師發(fā)現(xiàn)，運(yùn)行一個(gè)應(yīng)用程序的服務(wù)器是浪費(fèi)的，因?yàn)檫@臺(tái)服務(wù)器耗費(fèi)了大量的資源卻僅僅使用了一小部分的處理能力。目前，IT部門利用服務(wù)器虛擬化好處的理由之一就是減少數(shù)據(jù)中心的耗電量。遺憾的是，他們不知道促使他們采用虛擬化的同樣的理由也影響到了他們數(shù)據(jù)中心的效率。為什么做服務(wù)器虛擬化這樣的好事會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)中心的效率產(chǎn)生負(fù)面影響呢?本文將幫助你理解這個(gè)潘多拉的盒子，并且提出一些避免這些問題的建議。
一臺(tái)服務(wù)器有電源、內(nèi)存、硬盤、風(fēng)扇、板卡、處理器和其它消耗電源的組件。這些組件產(chǎn)生某種形式的有價(jià)值的計(jì)算能力。在服務(wù)器接通電源之后，所有這些組件立即要消耗電源，即使在沒有任何計(jì)算任務(wù)的時(shí)候也是如此。這就是已知的固定損耗。服務(wù)器的固定損耗一般占服務(wù)器***耗電量的33%至50%。隨著處理器利用率的增加，電源的消耗也增加，但是，固定的損耗沒有變化。遺憾的是沒有采用虛擬化的服務(wù)器一般運(yùn)行一個(gè)應(yīng)用程序，處理器的平均利用率大約是5%至10%。這就意味著這臺(tái)服務(wù)器的每千瓦小時(shí)的成本要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于運(yùn)行10個(gè)應(yīng)用程序/操作系統(tǒng)(也就是虛擬機(jī))的主機(jī)服務(wù)器。
這種情況與數(shù)據(jù)中心發(fā)生的情況非常相似。一個(gè)數(shù)據(jù)中心在開始運(yùn)行的***天就是一個(gè)超過當(dāng)前使用規(guī)模的以便應(yīng)付未來的***IT負(fù)荷。在那個(gè)***負(fù)荷到達(dá)之前，這個(gè)數(shù)據(jù)中心運(yùn)行較輕的IT負(fù)荷，不間斷電源、變壓器、冷凍器、風(fēng)扇和空調(diào)都要消耗固定的電量。要記住的重要事情是這些固定的數(shù)據(jù)中心損耗占整個(gè)電費(fèi)賬單的很大一部分。IT管理員認(rèn)識(shí)到，通過在一臺(tái)主機(jī)上放置更多的虛擬機(jī)能夠更有效率地運(yùn)行服務(wù)器(也就是利用率更高)。要這樣做，他們實(shí)際上是把更高的計(jì)算工作量增加到處理器上來提高服務(wù)器的效率。這是最有效地利用IT資源的極好的解決方案。但是，IT管理員沒有認(rèn)識(shí)到他們同時(shí)還減少了數(shù)據(jù)中心的能源效率。換句話說，通過虛擬化，大部分電費(fèi)賬單是與物理基礎(chǔ)設(shè)施聯(lián)系在一起的。數(shù)據(jù)中心在實(shí)施虛擬化之前一直以低容量運(yùn)行(一般是工作負(fù)荷的50%至60%)，在虛擬化之后，一些不擔(dān)負(fù)任務(wù)的服務(wù)器拔掉電源之后，這種情況會(huì)更糟糕。
IT管理員如何在虛擬化環(huán)境中提高數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的效率?兩個(gè)最有效的改進(jìn)方法是正確的尺寸和轉(zhuǎn)換到緊靠熱源的制冷。
正確的尺寸包括用可升級(jí)的高效率不間斷電源替換老式的單模塊不間斷電源。可升級(jí)的不間斷電源系統(tǒng)總是高效率地運(yùn)行，因?yàn)樗惭b了足夠的電源模塊支持這個(gè)IT工作量。例如，一個(gè)有61千瓦IT工作量的數(shù)據(jù)中心將得到7個(gè)10千瓦電源模塊的支持。這些電源模塊將嵌入到一個(gè)模塊化的不間斷電源設(shè)備中。如果這個(gè)IT工作量增加到75千瓦，這個(gè)不間斷電源模塊就要在不關(guān)機(jī)的情況下增加一個(gè)額外的10千瓦電源模塊。轉(zhuǎn)換到可升級(jí)的高效率不間斷電源可以將運(yùn)營(yíng)電源成本減少50%至70%。
轉(zhuǎn)換到緊靠熱源的制冷包括使用模塊化隊(duì)列空調(diào)關(guān)閉或者替換部分或者全部傳統(tǒng)的基于環(huán)境的空調(diào)。傳統(tǒng)的制冷設(shè)備需要超大尺寸的風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)以便克服冷空氣在進(jìn)入IT設(shè)備前走過的長(zhǎng)距離?，F(xiàn)在，在活地板下面經(jīng)常發(fā)現(xiàn)一些障礙，恰當(dāng)?shù)乩鋮s一個(gè)高密度機(jī)架的服務(wù)器是非常困難的。另一方面，基于隊(duì)列的冷卻設(shè)備按照服務(wù)器機(jī)架同樣的隊(duì)列進(jìn)行安裝。這就意味著風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)要小得多，因?yàn)樗鼈冎恍枰蚋浇挥袔子⒊哌h(yuǎn)的IT設(shè)備送風(fēng)。傳統(tǒng)的冷卻設(shè)備中的風(fēng)扇一般以固定的速度運(yùn)轉(zhuǎn)，不管IT的工作量如何。這就好像是你以每分鐘6000轉(zhuǎn)的速度開車，而不管駕駛的情況如何，更不用說要經(jīng)常加油了。模塊化基于隊(duì)列的空調(diào)配置了與IT工作量匹配的可變速度的風(fēng)扇，提供了正確選擇數(shù)據(jù)中心尺寸的另一種方法，減少了電費(fèi)賬單。通過緊靠熱源的制冷和使用變速風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)，基于隊(duì)列的冷卻系統(tǒng)能夠使風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)的耗電量減少大約65%。
模塊化可升級(jí)基礎(chǔ)設(shè)施隨著IT工作量的增加而增加。使用這種基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)據(jù)中心能夠把總電費(fèi)賬單節(jié)省60%以上(或者減少虛擬化的應(yīng)用規(guī)模)。除了節(jié)省能源之外，采用模塊化不間斷電源系統(tǒng)和隊(duì)列內(nèi)冷卻設(shè)備有兩個(gè)主要的好處：有針對(duì)性的可用性和改善的容量以及改變管理。
在一臺(tái)主機(jī)服務(wù)器上的多個(gè)虛擬機(jī)將極大地提高主機(jī)服務(wù)器的重要性，因?yàn)橐粋€(gè)電源或者熱事件能夠破壞整個(gè)虛擬化的機(jī)架(假如沒有現(xiàn)成的備份策略的話)。采用模塊化電源和冷卻設(shè)備，單個(gè)機(jī)架可以有針對(duì)性地使用N+1不間斷電源或者N+1隊(duì)列內(nèi)冷卻設(shè)備，達(dá)到具體的可用性水平。這種有針對(duì)性的可用性將節(jié)省提供不必要的高電源和冷卻的成本，減少不需要的IT機(jī)架和設(shè)備。
采用模塊化不間斷電源系統(tǒng)和隊(duì)列內(nèi)冷卻設(shè)備的***一個(gè)好處是顯著改善容量和改變管理。想想你上一次必須要安裝一臺(tái)新的服務(wù)器并且要設(shè)法搞清楚這臺(tái)服務(wù)器應(yīng)該安裝到哪一個(gè)機(jī)架上的情況。頭腦中出現(xiàn)的問題是"哪一個(gè)機(jī)架有足夠的電源和冷卻容量可以插入一臺(tái)新的服務(wù)器?"，或者"我會(huì)通過在機(jī)架中放入額外的服務(wù)器破壞為具體機(jī)架提供的冷卻冗余度嗎?"或者"額外增加的服務(wù)器會(huì)使這個(gè)機(jī)架過熱嗎?"這些問題老式的數(shù)據(jù)中心是不可能回答的，因?yàn)榈匕逑旅胬鋮s的不可預(yù)見的性質(zhì)和缺少測(cè)量電源的設(shè)備。
專門用于機(jī)架的具體區(qū)域的模塊化電源系統(tǒng)能夠向集中的管理系統(tǒng)實(shí)時(shí)報(bào)告電源容量的狀態(tài)。同樣，由于空氣路經(jīng)短和有溫度監(jiān)視功能，隊(duì)列內(nèi)冷卻設(shè)備按照設(shè)計(jì)也擁有可預(yù)見性。當(dāng)這些系統(tǒng)的實(shí)時(shí)信息發(fā)送到一個(gè)集中的容量和改變管理應(yīng)用程序時(shí)，就消除了安裝一臺(tái)新服務(wù)器的猜測(cè)工作和浪費(fèi)的時(shí)間。可預(yù)見性的電源和冷卻基礎(chǔ)設(shè)施還允許一個(gè)容量管理系統(tǒng)實(shí)施"如果出現(xiàn)什么情況將采取什么行動(dòng)"的分析，以便理解在做任何事情之前變化產(chǎn)生的影響。
對(duì)于虛擬化的所有這些好處(包括減少的電費(fèi)賬單)，它展示了一些挑戰(zhàn)，迫使IT人員很好地理解自己的電源和冷卻系統(tǒng)，以保證主機(jī)服務(wù)器需要的更高的可用性。通過采用可升級(jí)的模塊化電源和冷卻系統(tǒng)，這項(xiàng)工作被極大地簡(jiǎn)化了，同時(shí)，利用全面的權(quán)利以減少數(shù)據(jù)中心的電費(fèi)賬單。
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