教您消除虛擬化對數據中心弊端
2024-09-01 13:44:42
供稿：網友
不久以前，一些軟件工程師發現，運行一個應用程序的服務器是浪費的，因為這臺服務器耗費了大量的資源卻僅僅使用了一小部分的處理能力。目前，IT部門利用服務器虛擬化好處的理由之一就是減少數據中心的耗電量。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據中心的效率。為什么做服務器虛擬化這樣的好事會對數據中心的效率產生負面影響呢？本文將幫助你理解這個潘多拉的盒子，并且提出一些避免這些問題的建議。
一臺服務器有電源、內存、硬盤、風扇、板卡、處理器和其它消耗電源的組件。這些組件產生某種形式的有價值的計算能力。在服務器接通電源之后，所有這些組件立即要消耗電源，即使在沒有任何計算任務的時候也是如此。這就是已知的固定損耗。服務器的固定損耗一般占服務器最大耗電量的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器一般運行一個應用程序，處理器的平均利用率大約是5%至10%.這就意味著這臺服務器的每千瓦小時的成本要遠遠高于運行10個應用程序/操作系統（也就是虛擬機）的主機服務器。
這種情況與數據中心發生的情況非常相似。一個數據中心在開始運行的第一天就是一個超過當前使用規模的以便應付未來的最大IT負荷。在那個最大負荷到達之前，這個數據中心運行較輕的IT負荷，不間斷電源、變壓器、冷凍器、風扇和空調都要消耗固定的電量。要記住的重要事情是這些固定的數據中心損耗占整個電費賬單的很大一部分。IT管理員認識到，通過在一臺主機上放置更多的虛擬機能夠更有效率地運行服務器（也就是利用率更高）。要這樣做，他們實際上是把更高的計算工作量增加到處理器上來提高服務器的效率。這是最有效地利用IT資源的極好的解決方案。但是，IT管理員沒有認識到他們同時還減少了數據中心的能源效率。換句話說，通過虛擬化，大部分電費賬單是與物理基礎設施聯系在一起的。數據中心在實施虛擬化之前一直以低容量運行（一般是工作負荷的50%至60%），在虛擬化之后，一些不擔負任務的服務器拔掉電源之后，這種情況會更糟糕。
IT管理員如何在虛擬化環境中提高數據中心基礎設施的效率？兩個最有效的改進方法是正確的尺寸和轉換到緊靠熱源的制冷。
正確的尺寸包括用可升級的高效率不間斷電源替換老式的單模塊不間斷電源?？缮壍牟婚g斷電源系統總是高效率地運行，因為它安裝了足夠的電源模塊支持這個IT工作量。例如，一個有61千瓦IT工作量的數據中心將得到7個10千瓦電源模塊的支持。這些電源模塊將嵌入到一個模塊化的不間斷電源設備中。如果這個IT工作量增加到75千瓦，這個不間斷電源模塊就要在不關機的情況下增加一個額外的10千瓦電源模塊。轉換到可升級的高效率不間斷電源可以將運營電源成本減少50%至70%。
轉換到緊靠熱源的制冷包括使用模塊化隊列空調關閉或者替換部分或者全部傳統的基于環境的空調。傳統的制冷設備需要超大尺寸的風扇電動機以便克服冷空氣在進入IT設備前走過的長距離。現在，在活地板下面經常發現一些障礙，恰當地冷卻一個高密度機架的服務器是非常困難的。另一方面，基于隊列的冷卻設備按照服務器機架同樣的隊列進行安裝。這就意味著風扇電動機要小得多，因為它們只需要向附近只有幾英尺遠的IT設備送風。傳統的冷卻設備中的風扇一般以固定的速度運轉，不管IT的工作量如何。這就好像是你以每分鐘6000轉的速度開車，而不管駕駛的情況如何，更不用說要經常加油了。模塊化基于隊列的空調配置了與IT工作量匹配的可變速度的風扇，提供了正確選擇數據中心尺寸的另一種方法，減少了電費賬單。通過緊靠熱源的制冷和使用變速風扇電動機，基于隊列的冷卻系統能夠使風扇電動機的耗電量減少大約65%.
模塊化可升級基礎設施隨著IT工作量的增加而增加。使用這種基礎設施的數據中心能夠把總電費賬單節省60%以上（或者減少虛擬化的應用規模）。除了節省能源之外，采用模塊化不間斷電源系統和隊列內冷卻設備有兩個主要的好處：有針對性的可用性和改善的容量以及改變管理。
在一臺主機服務器上的多個虛擬機將極大地提高主機服務器的重要性，因為一個電源或者熱事件能夠破壞整個虛擬化的機架（假如沒有現成的備份策略的話）。采用模塊化電源和冷卻設備，單個機架可以有針對性地使用N+1不間斷電源或者N+1隊列內冷卻設備，達到具體的可用性水平。這種有針對性的可用性將節省提供不必要的高電源和冷卻的成本，減少不需要的IT機架和設備。
采用模塊化不間斷電源系統和隊列內冷卻設備的最后一個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新的服務器并且要設法搞清楚這臺服務器應該安裝到哪一個機架上的情況。頭腦中出現的問題是"哪一個機架有足夠的電源和冷卻容量可以插入一臺新的服務器？"，或者"我會通過在機架中放入額外的服務器破壞為具體機架提供的冷卻冗余度嗎？"或者"額外增加的服務器會使這個機架過熱嗎？"這些問題老式的數據中心是不可能回答的，因為地板下面冷卻的不可預見的性質和缺少測量電源的設備。
專門用于機架的具體區域的模塊化電源系統能夠向集中的管理系統實時報告電源容量的狀態。同樣，由于空氣路經短和有溫度監視功能，隊列內冷卻設備按照設計也擁有可預見性。當這些系統的實時信息發送到一個集中的容量和改變管理應用程序時，就消除了安裝一臺新服務器的猜測工作和浪費的時間。可預見性的電源和冷卻基礎設施還允許一個容量管理系統實施"如果出現什么情況將采取什么行動"的分析，以便理解在做任何事情之前變化產生的影響。
對于虛擬化的所有這些好處（包括減少的電費賬單），它展示了一些挑戰，迫使IT人員很好地理解自己的電源和冷卻系統，以保證主機服務器需要的更高的可用性。通過采用可升級的模塊化電源和冷卻系統，這項工作被極大地簡化了，同時，利用全面的權利以減少數據中心的電費賬單。
