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機架伺服器怎麼降低功耗

發布時間:2025-09-02 01:27:29

① 雲計算主機關閉/開啟如何實現節能

A.能耗的根源
雲計算系統有幾個不可或缺的部分。首先,它需要大量的硬體設備來存儲並處理數據。這些硬體設備包括放置在機櫃內的計算和存儲伺服器,以及處理器、內存、硬碟等伺服器組件。其次,在伺服器之間,伺服器與用戶之間需要連接,所以網路也必不可少,它是連接用戶與計算、存儲等雲資源的橋梁。此外,數據中心還需要專門的軟體來監控和管理雲計算的基礎設施,這些軟體就是雲管理系統(簡稱CMS)。最後,雲服務商還需要安裝合適的應用軟體,幫助用戶使用雲服務。
這幾個部分都需要消耗大量的能源,也都會損失和浪費很多能源,比如在夜間溫度較低時,散熱系統仍在全速運行,或者系統在運行,卻沒有為用戶提供服務。2003年,單機櫃伺服器的功率密度在0.25千瓦到1.5千瓦之間,而到了2014年,這個數字上升至10千瓦,預計到2020年會上升至30千瓦。而且,大多數伺服器空載時的功率超過峰值功率的50%,伺服器的平均利用率一般只有10%到50%。因此,一部只以20%性能運行的伺服器的能耗,可能相當於它滿載時能耗的80%。考慮到僅在2013年最後一個季度,新伺服器的出貨量就超過250萬台,提高伺服器的能效就成為第一要務。
而在網路環節,主要有3個地方會消耗能源:數據中心內部的連接、不同數據中心間的網路連接,以及讓外部用戶訪問的固定網路和無線網路。在目前的數據中心,網路成本占所有運營費用的10%,這個數字還可能隨著互聯網流量的增加上漲到50%。
如果伺服器空載,就會耗費大量能源。如果網路架構不適合雲應用,信息的傳輸途徑也會發生改變,網路的某些部分就無法得到充分利用,能源浪費就會加劇。
由於信息技術的能耗越來越高,在數據中心的設備中,監控和管理雲計算的基礎設施就變得很重要,雲管理系統的作用就是提高數據中心的能效。如果使用不當,雲管理系統本身也會浪費能源。應用設備(如Java虛擬機)的運行通常都會產生日常能源消耗,如果應用設備性能不佳,就需要更多伺服器,消耗更多的能源。
B.硬體優化之路
提高能效的第一步是升級網路設備,增加節能模式,減少網路設施在未被充分使用時的耗電量。如果能把未使用的埠、連接和交換機完全關閉,它們就不會因為空轉而耗能了。
升級後,設備的熱載荷也會下降,這又會降低散熱系統的能耗,提升系統的穩定性。不過,只調整網路設備是不夠的,因為當網路連通性降低時,系統性能也會下降。所以,還需要調整網路結構,讓網路流量可以沿著多個路徑傳播,或只通過少數幾個高能耗的關鍵路徑發送,而網路中的其他部分則進入低能耗模式。這種方案還可用於數據中心間的網路,充分挖掘網路帶寬,因為批量傳輸所需的成本比單獨傳輸要低。
除了降低數據傳輸的能耗,優化網路結構還可以降低基站的發射功率——基站是雲端與終端之間傳輸信息的橋梁。連接手機的大型基站覆蓋面積較大,基站和手機間的距離通常也很遠,所以需要相當大的發射功率,才能保證大范圍內的手機通信,但這樣一來,能耗無疑很高。為了降低能耗,我們可以充分利用與用戶更近的小型基站。現有的研究表明,在城市地區使用小型基站,可以使空載模式下的能耗降低至原來的1/46。
伺服器和網路設備相似,如果可以根據負載自動調節功率和性能,就能降低能耗。今天的CPU、內存和硬碟都可以選擇負載和空載兩種模式,並相應調節電壓和頻率以降低能耗。為了延長硬碟空載時間,CPU會優先從緩存中讀取信息,只有在緩存中找不到數據時,伺服器才會訪問硬碟。緩存本身也能優化甚至關掉部分未用緩存。最終,新的低功耗緩存技術可以和現有技術相結合,在保持性能的同時降低能耗。
伺服器機櫃的設計也會影響散熱和供電的能效。研究人員發現,與使用機房空調相比,能對特定組件進行局部散熱的伺服器機櫃有更好的節能效果。比如,通過一些特殊的冷卻技術,可消除由處理器產生的熱量。此外,還可以通過調節組件本身(比如調節內存數據吞吐量),避免熱損失的發生。從供電環節開始限制能量輸入,或對數據中心的能耗設置一個上限,也可以降低單一組件或整個伺服器機架的能耗。最後,使用緊湊的伺服器配置,直接去掉未使用的組件,也是減少能量損失的好辦法。
C.雲管的秘密
使用雲管理系統的主要目的,是對基礎設施(包括伺服器、虛擬機和應用程序)進行調度以實現負載平衡。虛擬機是體現雲服務優越性的最佳範例,它藉助軟體模擬出計算機系統,具有硬體功能,可以在完全隔離的環境中運行。有幾種虛擬機的使用方法能提高雲計算的能效。首先,可以讓虛擬機根據負載情況重新調配資源;其次,可以為虛擬機的布置選擇能效最高的物理機;最後,可以將未充分利用的虛擬機遷移至數量更少的主機上,並把一直未使用的虛擬機關閉。
不過,這些步驟需要CPU軟體功耗模式來實現。該模式下,軟體和硬體彼此協調以共同調整能耗。而且,伺服器本身也可以通過調整實際負載來降低能耗。研究表明,即便使用簡單的試探法(比如在伺服器持續空載一段時間後關閉伺服器),也能節約大量能源。
下一步措施是在更宏觀的范圍內實施管理措施,比如合並多個數據中心。但是,這會增加虛擬機遷移所需的開銷,在輸入輸出兩端都要消耗能量。為了弄清楚合並數據中心能否提高能效,我們可以藉助一些模擬工具,如CloudSim,它可以評估雲計算管理系統消耗和節約的電量,並進一步比較服務質量的變化。顯然,如果既能降低能耗,又不會影響用戶使用雲服務,這種合並就有利於降低雲計算的能耗。雲管理系統不僅可以控制伺服器,還可以控制網路系統,甚至控制散熱和供電,因為雲管理系統「知道」 需要哪些資源,不需要哪些資源,因此可以選擇合適的虛擬技術,並在伺服器空載時關閉散熱設備。
雲管理系統的建立方式也很重要,採用模塊化方式來建立雲管理系統就很有優勢,因為這允許技術人員在實際需要某個模塊時載入相應模塊。比如,在需要監控某些特定組件時,技術人員可以在原有系統中添加某些插件;而在不需要監控這些組件時,技術人員也可以終止運行這些插件。
同時,研究人員也在開發高能效的軟體,降低應用程序在空載狀態下的能耗。比如,限制用戶遠程喚醒伺服器可以延長空載狀態時間,盡量向用戶發送消息而非讓用戶或客戶端向雲伺服器主動發起請求,可以讓軟體在真正需要其運行之前保持休眠,對資源(如磁碟)的批量訪問也可以減少不必要的喚醒。
不在現實世界部署高能效方案並沒有看上去那麼簡單。伺服器組件的低能耗模式只有在伺服器長期空載的情況下才有益處,而這種情況在實際使用中並不常見。而且,盡管伺服器在執行輕量級任務時的使用率很低,但為了滿足訪問高峰時的需求,仍有必要保持適當的「彈性」。因此,可自我擴展的伺服器組件必須與軟體組件相關聯,否則調節CPU模式的技術會被錯誤應用,導致CPU運行頻率過低,應用程序的運行時間變長,最終導致CPU的整體能耗上升。另一個目標是讓空載組件的能耗接近於零,這可以通過合並未充分利用的伺服器來實現。
D.治標又治本——整體解決方案
為雲計算提供支持的數據中心是一套高度耦合的系統,幾乎可以視作一台大型計算機。因此,除了從數據中心的每個部分著手,降低能耗之外,還得把整個數據中心視作一個整體,分析各個基礎設施之間的相關性,進而尋找節能方案。
應用設備是雲計算中可管理的最小單位,但它們的性能可以影響所需伺服器的數量,從而產生多米諾效應,進一步影響網路規模和支持性的設備——比如散熱和供電設備的數量。因此,為目標應用程序選擇適當的硬體資源,可能會對數據中心的總體能耗產生重大影響。這里的實例包括,用GPU而不是CPU運行可以高度並行的應用程序(有些程序可以在成千上萬個處理器上同時運行,節省運算時間)。和CPU相比,GPU上的計算單元非常密集,可以同時執行很多任務,更適合並行計算,同時能耗更低。
但是,使用新的硬體需要對應用程序進行更深的研究和更細致的分級,在特定的應用程序和潛在的硬體資源之間建立聯系。雲計算的實現需要多種基礎設施的協同,這又需要建立一個靈活、全面、監控能力出色的雲管理系統。作為最基本的要求,雲管理系統必須要監測數據中心中正在運行的進程、硬體性能、運行狀態、數據規模等多種信息。管理系統還要對分布在不同地理位置的數據系統進行優化,讓不同的雲設施合並。這些方法既需要單個數據中心中的軟體和硬體實現良好的交互,也需要讓全球各地的數據中心互換信息、負載和數據。
要實現這些目標還是要依靠網路,利用網路可以把計算資源和數據存儲資源放在可以利用可再生能源或涼爽的地方,降低散熱產生的能耗。當然,優化網路設備的同時也需要改進其他設備和組件。比如,數據和處理器距離用戶很遠且分布不均,會導致雲服務的性能大打折扣,而採用好的設備和雲管理系統能降低網路流量,也就可以解決這個問題。除了改進數據中心,將數據中心整合到雲計算概念里能在更大規模上提升能效。

② 華為Huawei Tecal RH2265 V2機架伺服器

華為Tecal RH2265 V2機架伺服器是華為新一代大存儲容量的2U機架伺服器,具有更出色的計算性能、擴展性和可靠性,可以滿足企業多種業務的伺服器應用需求。

高性能
支持2顆Intel® Xeon® E5-2400系列處理器。主頻高達2.3GHz,L3 緩存最高支持20MB可根據不同的業務需求選擇4核、6核、8核,計算資源隨心所用;支持 12個DDR3 800/1066/1333/1600 RDIMM/LRDIMM內存插槽,內存容量高達384GB。
擴展性強
多達4個PCIe擴展槽位,支持X8、X16兩種標准,提供高可用IO擴展空間;支持擴展高性能GPU圖形顯示卡,提升伺服器的圖像處理能力和浮點運算。
大容量、高可靠
支持8*2.5寸 SAS/SATA硬碟,或者12*3.5寸+2*2.5寸SAS/SATA硬碟,可熱插拔,最高存儲容量為38TB,是有大存儲容量應用需求伺服器的優選;支持行業領先Raid技術,支持Raid0/1/10/5/50/6/60,提供512M/1GB Cache,支持Cache電池保護和超級電容保護,支持RAID 狀態遷移、RAID 配置記憶等功能,支持自診斷、WEB 遠程設置等功能,保障數據可靠性;冗餘的電源、風扇模塊,不中斷業務即可維護;支持TPM硬加密,內置「黑匣子」,多層安全機制確保系統的可靠性。
綠色節能
電源、風扇系統採用冗餘設計,支持熱插拔,可在線更換;提供1個標準的內置U盤介面和1個內置USB flash卡的介面,快速啟動OS或者內置虛擬化軟體;基於 WEB 的用戶訪問管理界面,多種遠程管理方式,如遠程 KVM、虛擬媒體,遠程 Firmware 升級、遠程開關機、復位等;採用 80plus金牌電源模塊,電源模塊轉換效率高達92%,降低能源損耗,提升能源利用效率;支持實時系統功耗監控,方便系統實施綜合節能策略。同時提供功率封頂和功率控制功能,讓能耗可管控;採用優化的系統散熱設計、高效節能風扇,降低系統散熱能耗;通過硬碟錯峰上電、CPU降頻降低伺服器啟動功耗;利用風扇分區調速、智能調速、CPU 智能調頻等主動節能技術層層減少運行能耗。最終使得伺服器應用更加綠色。
售後有保障
11年行業服務和交付經驗,在深圳、杭州和美國建立強大的研發團隊,確保產品持續發展及領先技術優勢;充分理解客戶在建立IT基礎架構方面所需的降低IT復雜性、減少成本,並避免效率低下等訴求。華為根據客戶實際需求提供更有效環境和業務目標設計解決方案,同時利用可靠的交付方式、本地的專業人員以及精深的領域專業知識,將總擁有成本降到最低;靈活根據客戶需求,可提供升級7*24小時的連續後勤服務保障。
主要參數
特性技術規格外行規格2U機架式(HxWxD):87.5 mm×447 mm×740 mm處理器Intel ® Xeon ® processor E5-2400系列處理器, 可支持4核、6核、8核,最高主頻支持2.3GHz,單顆CPU L3 緩存最高支持20MB支持60W、70W、80W、95W系列處理器處理器個數2內存12個DDR3 800/1066/1333/1600 RDIMM 內存插槽,系統最大支持384GB硬碟存儲支持8個2.5英寸SAS/SATA硬碟,最高存儲容量為7.2TB(SAS 硬碟)和8TB(SATA 硬碟)支持12個3.5英寸SAS/SATA硬碟和2個2.5寸SAS/SATA硬碟,最高存儲容量為12.6TB(SAS 硬碟)和38TB(SATA 硬碟)硬碟支持熱插拔, 支持6Gbps SAS/SATARaid制器Huawei SR120SR320 Raid Card支持Raid0/1/10,或Raid0/1/10/5/50/6/60,512M Cache選配BBU(Battery Backup Unit)電池模塊或超級電容,提供掉電保護網路主板集成2個千兆GE網口,向下兼容10/100M,支持TOEPCIe 擴展支持4個PCIe 3.0卡的擴展槽位 支持1個標准全長全高PCIe3.0X16插卡 支持1個PCIe3.0X8全長四分之三插卡 支持2個PCIe3.0X8半高插卡可選PCIe擴展部件可選擇部署一個高性能GPU圖形顯示卡 可選擇雙埠或四埠千兆乙太網卡,或雙埠10GB乙太網卡 可選擇單/雙埠8GB HBA卡

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