利用基础架构转型，实现绿色计算

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侯淼，ibm全球副总裁兼大中华区系统部总经理

随着人工智能、云计算和大数据等新兴技术的大规模应用、传统产业的数字化转型和工业互联网的加速发展，作为核心底层基础设施的数据中心数量迅速增长。在新基础设施背景下，预计企业的it基础设施投资和数据中心建设也将迎来新一轮增长。据中国电子信息产业发展研究院统计，2019年中国约有7.4万个数据中心，约占全球数据中心总数的四分之一，计划建设320个数据中心，其中超大型和大型数据中心占36.1%。

然而，数据中心消耗了大量的能量，这引起了越来越多的关注。大多数数据中心的能耗是典型商业办公楼的10-50倍。2018年，中国数据中心的总用电量超过了上海全社会的用电量。国家和地方相关部门也出台了大量文件，对新建和扩建数据中心的能耗标准提出了具体要求。越来越多的企业开始关注数据中心和企业it基础设施的绿色发展。

另一方面，我们也面临着新的机遇。企业可以利用新基础设施带来的数字化建设和基础设施升级的机遇，加快自身基础设施的改造，推广绿色计算。在实现节能、减排和绿色合规的同时，它们还可以降低成本、提高效率、简化it管理，甚至有效支持业务创新和实现可持续发展。

绿色计算意味着集约和可持续

绿色计算/绿色数据中心建设是一个系统工程，离不开软硬件、供电系统和制冷系统的综合考虑和设计。各类企业都从自身优势出发进行了许多尝试，包括利用自然条件制冷等。

我们相信集约和可持续的it架构可以实现绿色计算。企业可以依靠科技创新，通过高性能和高密度的基础设施部署，通过密集和集成的架构实现计算本身的“绿色”。

首先是强化。服务器、存储等产品是it基础设施的核心组成部分，具有高密度的计算能力和存储能力，可以实现更密集的工作负载集成和更密集的同面积数据中心，缓解机房空机房和电力的压力，降低能耗和碳排放。

用一个比喻来说，与拥有数千个服务器的分布式计算架构相比，密集计算架构相当于将一个平面停车场变成一个三维停车场。密集计算带来的空空间和功耗更少，还可以大大减轻操作和维护管理的压力。

其次，它是可持续的。不要为了短期利益而牺牲长期利益。与过去几年许多采用x86架构的企业一样，x86及其配套设备(包括机房空机房、配电和用电)数量的急剧增加，以及运营和维护管理的日益复杂，给企业带来了新的问题和压力。这些问题给it架构的可持续发展带来了明显的挑战。

与此形成鲜明对比的是，采用高密度计算和存储解决方案的大型银行在过去20年中仍然不需要增加服务器数量、占用空机房的空间以及对配电的需求，同时保持精简的结构以简化操作和维护，并具有足够的可扩展处理能力来应对未来的进一步业务增长。这种灵活的计算能力为部署计算资源提供了一种灵活的方式，允许各种规模的企业根据需要配置资源，并且还可以在需要时重新配置这些资源以满足特定需求。

为什么选择绿色计算？

具体而言，密集型和可持续的绿色计算可以为企业带来以下价值:

首先，降低综合成本并简化it管理。大公司和小公司都在寻找简化it操作和维护并降低综合成本的解决方案。在COVID-19流行病的影响下，这一需求变得更加迫切。将工作负载整合到一个更加密集和集中的计算平台中是降低成本和提高效率的有效途径，它不仅可以直接降低包括内核许可在内的软件成本，还可以降低许多隐藏的间接成本。

调查显示，在政府、金融、保险和银行业，除硬件、软件和存储成本之外的间接成本甚至可以占到it部门总成本的一半。当数百台服务器变为多台服务器时，机房或数据中心楼层的成本和电力需求将大大降低，软硬件维护、网络管理等运维工作也将大大简化。因此，企业的整体运营成本也将大大降低。

第二，绿色合规和环境责任。为了控制数据中心不断增长的能耗，许多国家和地方政策都发布了更具体的能耗要求。例如，去年2月发布的《关于加强绿色数据中心建设的指导意见》要求，到2020年，数据中心的普及率应基本达到1.4以下，上海甚至要求新数据中心的普及率应达到1.3以下。

根据idc发布的《2019年中国企业绿色计算与可持续发展研究报告》，85%的企业数据中心的能效仍在1.5至2.0之间。很少有公司遵守规定。

采用更密集的绿色计算意味着相同的工作负载只需要更少的服务器、支持软件和网络支持，从而提高机房和数据中心的pue，减少计算碳足迹，实现合规性，同时承担企业应有的环境责任。

第三，支持业务创新。高性能、高密度、高资源利用率的架构可以支持企业在现有架构的基础上灵活扩展，充分利用服务器资源，从而最大限度地支持快速业务创新。

特别是，一些传统企业可以同时考虑现有资产和未来创新。这些企业可以快速重新打包原始服务器上的资产，并通过api将它们提供给前端应用程序。此外，企业可以在支持红帽openshift平台的主机上直接运行云原生应用，向主机引入大量新技术，随时随地在云中开发和部署新应用，提供新服务，实现一致的管理、安排和自动化，从而快速响应市场需求，开展业务创新。

如何实现绿色计算？

绿色数据中心的设计旨在解决影响碳排放的所有因素，包括it硬件、供暖、通风和/或设备对其物理布局和结构的调整。有鉴于此，我们有一些具体的建议。

选择高效的软件和硬件产品。企业可以选择需要较少物理系统且更节能的服务器硬件和系统，并选择能够充分利用系统资源的软件。这种软件使虚拟化能够仅在必要的共享需求(如云计算)下利用目标资源，并且还可以减少不必要的数据传输和计算能力转移。

采用既稳定又灵敏的密集型结构。这种架构可以在每个系统上实现高计算性能、高资源利用率和高存储密度，从而减少服务器扩展的需要。通过高密度部署，资源可以得到充分重用，从而获得更高的投资回报，并有助于在整个技术体系的所有级别上大大优化综合成本。

保持系统更新到最新一代，因为单位工作负荷的低能耗通常是通过技术进步实现的。新一代产品通常配备更先进的技术。例如，ibm最新发布的z15提供了智能[/H/]配电装置(IPDU)，可以进一步降低辐射冷却系统的功耗。与z14相比，在新的ibm z15服务器上部署可以减少14%的能耗。从z13到z15，能源成本可降低51%。

采用降低制冷能耗的数据中心设计。冷却是it负载后最大的功耗来源，这也是许多企业尽力降低冷却成本的原因。Ibm还建议企业在设计数据中心时采用一些特殊的设计，如利用冷热流分离来提高冷却系统的效率；监控数据中心热能的变化，在保证制冷效率的同时，尽可能提高机房温度以降低能耗等。

让我们举一个具体的例子。为了遵守荷兰最高法院做出的一项决议，即在2020年底之前将温室气体排放量在1990年的水平上减少25%，一个地方政府机构用ibm linuxone替换了其it基础设施中的一些x86服务器。通过将其linux应用程序从47台x86刀片服务器迁移到11台IFL(用于Linux的集成 设施)处理器，预计该组织的能耗将减少80%，从而在五年内减少946公吨的二氧化碳排放量。

在亚太地区，一家大型保险公司正面临着it支出快速增长的挑战。随着其x86数据中心的发展，physical/きだよよ费用和硬件成本都在上升，能源费用也在快速飙升，这使得it人员越来越难以应对服务器管理的复杂性。该公司开始对其当前业务进行评估，寻找更有效的扩展方式来支持不断增长的新工作量。

分析表明，如果将运行在55台x86服务器上的工作负载合并到一个ibm linuxone系统中，机房的建筑面积可以减少86%，年能耗也可以减少62%。通过这种方式，企业可以通过更密集的工作负载整合、更小的数据中心和更简单的员工管理来应对快速增长的挑战。

it架构的发展是一个交替演变的历史。在过去十年左右的时间里，x86架构在it建设的发展中发挥了巨大的作用。随着数字化转型的推进，这种单纯依靠横向扩张的模式给企业的可持续发展带来越来越大的压力。高密度部署可以实现“百年一遇”，提高投资回报，优化综合成本，这不仅有助于实现绿色计算，也有助于更多企业以更可持续、更低风险的方式实现it架构的稳步转型。

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