云计算背后的秘密（5）-Google的数据中心优化技术

2011-01-06 16:36:05

云计算谈到云计算的诞生，肯定离不开一个地方，那就是Google的数据中心，而且Google的数据中心，不仅拥有数量庞大的服务器集群，而且整体运行效率很高，PUE（Power Usage Effectiveness，电力使用效率）很低，当然这些成绩肯定离不开数据中心高温化，12V电池和服务器整合这三个数据中心优化技术。

谈到云计算的诞生，肯定离不开一个地方，那就是Google的数据中心，而且Google的数据中心，不仅拥有数量庞大的服务器集群，而且整体运行效率很高，PUE（Power Usage Effectiveness，电力使用效率）很低，当然这些成绩肯定离不开数据中心高温化，12V电池和服务器整合这三个数据中心优化技术。

数据中心高温化

大中型数据中心的PUE普遍在2左右，也就是在服务器等计算设备上耗1度电，在空调等辅助设备上也要消耗一度电。对一些非常出色的数据中心，最多也就能达到1.7，但是Google通过一些有效的设计使部分数据中心到达了业界领先的1.2，在这些设计当中，其中最有特色的莫过于数据中心高温化，也就是让数据中心内的计算设备运行在偏高的温度下，Google的能源方面的总监Erik Teetzel在谈到这点的时候说：“普通的数据中心在70华氏度（21摄氏度）下面工作，而我们则推荐80华氏度（27摄氏度）“。

但是在提高数据中心的温度方面会有两个常见的限制条件：其一是服务器设备的崩溃点；其二是精确的温度控制。如果做好这两点，数据中心就能够在高温下工作，因为假设数据中心的管理员能对数据中心的温度进行正负1/2度的调节，这将使服务器设备能在崩溃点5度之内工作，而不是常见的20度之内，这样既经济，又安全。

还有，业界传言Intel为Google提供抗高温设计的定制芯片，但云计算界的顶级专家James Hamilton认为不太可能，因为虽然处理器也非常惧怕热量，但是与内存和硬盘相比还是强很多，所以处理器在抗高温设计中并不是一个核心因素。同时他也非常支持使数据中心高温化这个想法，而且期望将来数据中心甚至能运行在40摄氏度下，这样不仅能节省空调方面的成本，而且对环境也很有利。

12V电池

由于传统的UPS在资源方面比较浪费，所以Google在这方面另辟蹊径，采用了给每台服务器配一个专用的12V电池的做法来替换了常用的UPS，如果主电源系统出现故障，将由该电池负责对服务器供电。虽然大型UPS可以达到92%到95%的效率，但是比起内置电池的99.99%而言是非常捉襟见肘的，而且由于能量守恒的原因，导致那么未被UPS充分利用的电力会被转化成热能，这将导致用于空调的能耗相应地攀升，从而走入一个恶性循环。同时在电源方面也有类似的“神来之笔”，普通的服务器电源会同时提供5V和12V的直流电。但是Google设计的服务器电源只输出12V直流电，必要的转换在主板上进行，虽然这种设计会使主板的成本增加1美元到2美元，但是它不仅能使电源能在接近其峰值容量的情况下运行，而且在铜线上传输电流时效率更高。

服务器整合

谈到虚拟化的杀手锏时，第一个让人想到肯定是服务器整合，而且普遍能实现1:8的整合率来降低各方面的成本。有趣的是，Google在硬件方面也引入类似服务器整合的想法，它的做法是在一个机箱大小的空间内放置两台服务器，这些做的好处有很多，首先，减小了占地面积。其次，通过让两台服务器共享诸如电源等设备，来降低设备和能源等方面的投入。

通过这三种数据中心优化技术，使得Google在运维方面节省了大量开支，同时随着云计算中心慢慢地在全世界“开花结果”，我觉得这三种技术将来会被越来越多的数据中心引入。

作者简介

吴朱华，之前在IBM中国研究院参与过多个云计算产品的开发工作，现在专注于YunTable(http://code.google.com/p/yuntable/)和YunEngine(http://yunengine.com/)的研发，并即将发表《剖析云计算》一书，敬请期待。

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