虚拟化：让绿色“软着陆”在数据中心

　　张宾是北京一家网络数据中心的CIO，每到夏天就会被机房服务器的频频宕机和巨额电费问题搞得焦头烂额。张宾所在企业的数据中心有一个50个机柜的机房，能放500台左右的服务器，前期投入了近400万元的建设成本(不含设备购置)，但每个机柜平均每月电费却高达1500元，每年光电力开支就花费90多万元，占到了机柜总运营成本的1/4，一到夏天，这个数字更是像油价一样飞速飙升。

　　随着数据中心的扩容，电力消耗、散热和场地正成为数据中心CIO最头疼的问题。Gartner预测，至2008年年底，全球近一半的数据中心将无法拥有足够的能源和冷却装置，用以支持高密度的服务器和存储设备;而到 2011 年，数据中心1/3以上的预算将是环境成本。

　　“北京网通的皂君庙机房，就因为供电不足的问题，不仅无法扩容，而且出租机架的绝大部分收入都用来付了电费。”北京网通数据中心檀君普直言不讳地说:“北京绝大部分机房的供电都不足。”

　　降低能耗成为了数据中心最迫切的需求，而放在整个大的背景下，节能减排更是当前整个国家最迫切的任务之一。对于很多部门领导来说，它已经不再是口号，而是压在身上不得不完成的硬性指标。

　　这时候，绿色数据中心开始悄然兴起，并迅速成为数据中心领域最热的话题。但是，说到数据中心，人们想到的就是一排排的机柜、空调、UPS;谈到“绿化”，人们更多会提到动态电源调节、水冷机柜、服务器的摆放等硬件因素，软件因素往往被忽略。实际上，在数据中心的“绿化”过程中，软件可以说是所有解决方案的大脑和灵魂。“在数据中心的‘绿化’方案里，所有智能化的手段都离不开软件的指挥。”惠普公司服务器及存储产品事业部产品经理蔡建华告诉记者。

　　虚拟化是绿化的有效手段

　　当前数据中心主要面临着两个方面的挑战，首先是能耗，在数据中心电量消耗不断增大的同时，资源的利用率却持续降低。据调查，数据中心中IT设备的有效利用率只有20%。

　　其次就是复杂性，数据中心的日益庞大使得硬件和软件的维护越来越困难，同时消耗的费用也在不断增加。蔡建华指出在数据中心的运营开支中，维护的费用占到了65%，迁移、升级的费用占了25%，剩下只有10%的费用用来创新。创新的投入不足使得数据中心的运营长期停留在低水平上，无法获得高质量的客户满意度。

　　虚拟化为应对这两方面的挑战提出了有效的解决手段，通过整合，多个操作系统、多个应用被整合在一个服务器上，结束了一台服务器只能运行一个操作系统，承载少量应用的局面，大大提高了服务器的利用率。

　　同时，应用方面的整合使得系统更加集中，管理也更加方便，而虚拟化之前所进行的标准化改造也大大降低了系统的多样性。另外，虚拟化解决方案为一致全面地管理物理和虚拟环境提供了有效的管理工具，帮助管理人员有效掌控数据中心不断增长的复杂性。

　　数据中心的虚拟化可以分为垂直虚拟化和水平虚拟化两个方面。垂直虚拟化是硬件层面的虚拟化，它把服务器、存储、网络等硬件资源纵向地整合在一起，构筑了一个IT服务的资源共享池，在统一的管理工具下，可以对资源进行动态调配，从而根据负载实现资源的合理分配。

　　水平虚拟化是应用层面的虚拟化，它把同一类应用需求整合在一起。例如一个企业中多个系统都有自己的身份认证，通过水平虚拟化，他们被整合成一个。

　　而在虚拟化技术中，最核心的就是分区技术。蔡建华介绍HP分区技术分为具有完全电气隔离的硬分区、软分区和资源分区。

　　硬分区都有自己专用的CPU、RAM和I/O资源，同时带有硬件故障隔离功能的操作系统映像，也就是说每个硬分区的物理故障都不会影响其他硬分区。

　　而在硬分区上可以再进行软分区。每个软分区有专用的CPU、RAM，同时能实现操作系统和软件故障的隔离。

　　软分区以后，用户可根据自己的需求，在软分区里面用工具锁定CPU资源的不同百分比，供不同业务使用。目前，惠普可以细分的最小粒度是5%。

　　在惠普的虚拟环境中，HP-UX资源管理软件工具是其中的核心。通过这个工具，系统管理员可以制定关于系统为用户、用户组及应用分配处理器、实际内存及I/O资源的策略。另外，管理员可以根据应用状态指定服务级别，根据优先级，来动态分配资源从而实现业务目标。

　　“虚拟化可以帮助降低成本、提高灵活性、提升服务质量。” 蔡建华说，在提高灵活性上，惠普下一代虚拟化解决方案中可以为多台物理服务器设置一个逻辑服务器，它后面的物理映射可以随时切换。如此一来，只需在逻辑服务器上配置一次，就可以在多个物理服务器上使用。

　　另外在保证高可用性方面，以前只能在不同的服务器之间做集群，经过虚拟化后，一个服务器上也可以做集群，这样就大大提高了每个服务器的容错性。

　　硬件方案同样离不开软件

　　数据中心的绿化方案中，有大量的硬件方面的策略，但是它们都离不开软件的统一指挥。

　　首先是服务器的散热和机柜的散热。这里面涉及了多种智能方案:主动式散热风扇、智能电源管理和并行的企业散热架构。

　　一般的风扇接上电源后只是恒速的转动，但是服务器和机柜内不同位置的温度并不相同，例如CPU的温度会高一些，而主板的温度会较低。同时不同时间热度也不一样，这对风扇的需求就不同。在主动式散热风扇中，利用软件来决定不同位置、以及不同时间的风扇功率，从而有效利用电力，把浪费降低到最小。

　　而在智能的电源管理中，通过软件来判断系统当前的负载状况，从而决定当前所需的电源功率，进一步调节UPS电源使用。惠普最新推出的服务器甚至可以根据CPU当前负载来动态调配对CPU的供电功率。

　　还有冷风在服务器和机柜内的走向也是可以调节的，这些看似是根据机械的原理，但是根据温度变化及时调整冷风走向也会离不开软件控制。

　　另外在整个数据中心中，传统的数据中心经常会出现过度制冷的现象，因为数据中心内部不同位置温度并不相同，但是为了让高温地区能够降到合理温度，整个数据中心的冷气就被调到最大。而通过智能化的控制手段，每个服务器旁边的传感器所收集的温度和空气流动信息都会被传送到中央控制台，中央控制台就根据既定的策略来调节冷气的排放。从而有效避免过度制冷现象出现，又能解决冷热不均的状况。

　　“未来的数据中心是智能化的数据中心，而这根本离不开软件这个大脑。” 蔡建华说。