云计算数据中心 云计算 （第三版） CLOUD COMPUTING Third Edition 主编：刘鹏 教授 电子工业出版社《云计算(第三版)》配套课件 云计算 （第三版） CLOUD COMPUTING Third Edition 云计算数据中心 主编：刘鹏 教授

刘 鹏 教授、博导、学科带头人，清华大学博士。现任中国云计算专家咨询委员会秘书长、中国信息协会大数据分会副会长、工业与信息化部云计算研究中心专家。 主持完成科研项目25项，发表论文80余篇，出版专业书籍15本。获部级科技进步二等奖4项、三等奖4项。主编了国内第一本云计算教材《云计算》和第一本云计算编程书籍《实战Hadoop》。创办了知名的中国云计算（chinacloud.cn）和中国大数据（thebigdata.cn）网站。 曾率队夺得2002 PennySort国际计算机排序比赛冠军，两次夺得全国高校科技比赛最高奖，并三次夺得清华大学科技比赛最高奖。 荣获“全军十大学习成才标兵”（排名第一）、南京“十大杰出青年”、江苏省“333高层次人才培养工程”中青年科学技术带头人、清华大学“学术新秀”等称号。

云计算数据中心的耗能越来越大 解决云计算数据中心的高能耗问题已经成为一个环境问题，构建绿色节能的云计算数据中心也成为一个重要的研究热点。 Google公司云数据中心 解决云计算数据中心的高能耗问题已经成为一个环境问题，构建绿色节能的云计算数据中心也成为一个重要的研究热点。 云计算数据中心的耗能越来越大

UPS 1 2 绿色节能技术 配电系统节能技术 传统 数据中心 电池系统过渡油机发电系统 Un-interruptible Power Supply 传统 数据中心 电池系统过渡油机发电系统 传统的UPS不间断供电系统存在的问题： 1 转换级数过多，结构复杂。 供电架构复杂且难以维护。 2 由于UPS系统进行了多级转换，因此其自身也消耗了大量的电能。 UPS自身所带来的热量还会进一步增加空调系统的负载。

改善配电系统的效率 1 2 高压直流配电 市电直供配电

绿色节能技术 配电系统节能技术 1．高压直流配电技术 机架式电源将传统的集中供电分散到每个机架，可靠性较传统UPS有很大提高，能够更好地适应云计算业务场景。 高压直流供电+机架式PSU

绿色节能技术 配电系统节能技术 2．市电直供配电技术 市电供电电源与高压直流充电后备系统

绿色节能技术 空调系统节能技术 在数据中心运行过程中，服务器节点、网络设备、办公环境等时刻产生着热量，如果不能及时散发热量，数据中心将无法运行。 数据中心IT设备散热环节

云计算数据中心空调系统的核心理念 注重IT设备的温湿度要求，高效解决区域化的制冷，

绿色节能技术 空调系统节能技术 1．高温回风空调系统 2．低能耗加湿系统 3．自然冷空调系统 根据不同出水温度下的制冷和能耗，对应的出水温度（即空调回风温度）提高1℃，空调系统约节能3%。 2．低能耗加湿系统 将纯净的水直接喷洒在多孔介质或者空气中，形成颗粒极小的水雾，由送风气流送出。 3．自然冷空调系统 使用室外自然冷风直接带走机房的IT设备的散热，减少了机械制冷系统中最大的压缩耗能环节，压缩机制冷系统的EER由2～3.5提高到10～15，节能空间巨大。

绿色节能技术 空调系统节能技术 （1）低温和降温风系统 （2）新风过滤系统 （3）气流组织 （4）智能控制 FACEBOOK 新风自然冷空调系统 （PUE=1.07, 空调 EER 约为 15）

绿色节能技术 集装箱数据中心节能技术 定义 将数据中心的服务器设备、网络设备、空调设备、供电设备等高密度地装入固定尺寸的集装箱中，使其成为数据中心的标准构建模块，进而通过若干集装箱模块网络和电力的互连互通构建完整的数据中心。 集装箱数据中心 Microsoft芝加哥数据中心 Google俄勒冈州Dalles数据中心 Amazon俄勒冈州Perdix数据中心

浪潮云海集装箱数据中心SmartCloud 绿色节能技术 集装箱数据中心节能技术 相关的集装箱数据中心模块化产品解决方案 微软拖车式集装箱数据中心 Active Power集装箱数据中心 SGI ICE Cube 惠普“金刚”集装箱数据中心 浪潮云海集装箱数据中心SmartCloud 华为赛门铁克Oceanspace DCS 曙光CloudBase 世纪互联云立方 … …

集装箱数据中心模块内部结构

集装箱式数据中心部署示意图

绿色节能技术 集装箱数据中心节能技术 1 高密度 集装箱数据中心模块可容纳高密度计算设备，相同空间内可容纳六倍于传统数据中心的机柜数量。 1 高密度 集装箱数据中心模块可容纳高密度计算设备，相同空间内可容纳六倍于传统数据中心的机柜数量。 2 模块化 建立一个最优的数据中心生态系统，具有恰如所需的供电、冷却和计算能力等。 3 按需快速部署 集装箱数据中心不需要企业再经过空间租用、土地申请、机房建设、硬件部署等周期，可大大缩短部署周期。 4 移动便携 集装箱数据中心的安装非常容易，只需要提供电源连接、水源连接（用于冷却）和数据连接即可。

绿色节能技术 集装箱数据中心节能技术 从绿色节能的角度看，集装箱数据中心也采用了诸多良好的设计提高数据中心的能效比。 1 缩短送风距离 2 提高冷通道温度 3 冷/热通道完全隔离 4 隔热保温材料 5 Free Cooling功能

绿色节能技术 数据中心节能策略和算法研究 动态功率管理 功率管理 静态功率管理 云计算数据中心节能 关闭/开启技术 降低能耗 主要前提是数据中心所面临的负载随时间动态变化，它允许根据负载对功率进行动态调整 动态功率管理 功率管理 主要利用高效硬件设备，通过设备结构的改变来降低能耗 静态功率管理 云计算数据中心节能 关闭/开启技术 降低空闲能耗 降低能耗 动态电压/频率调整技术 降低运行时能耗 虚拟机技术

绿色节能技术 数据中心节能策略和算法研究 1．DVFS节能技术 2．基于虚拟化的节能技术 3．基于主机关闭/开启的节能技术 4．其他节能技术 当CPU未被完全利用时，通过降低CPU的供电电压和时钟频率主动降低CPU性能，这样可以带来立方数量级的动态能耗降低，并且不会对性能产生影响。 2．基于虚拟化的节能技术 允许在一个主机上创建多个虚拟机，因此减少了硬件资源的使用数量，改进了资源利用率。 3．基于主机关闭/开启的节能技术 基于主机关闭/开启技术的节能策略可以分为随机式策略、超时式策略和预测式策略三类。 4．其他节能技术

高能效加新能源 绿色节能技术 新能源的应用 绿色和平组织（GreenPeace）定义实现绿色 IT 的方式是: 为了减少能耗开销和碳排放量以实现绿色计算，充分利用新能源才是根本途径。

绿色节能技术 新能源的应用 现在，越来越多的IT企业和机构正在逐步实现完全或者部分新能源驱动的数据中心 谷歌海上数据中心 Facebook太阳能数据中心 谷歌风能数据中心

CUE 绿色节能技术 新能源的应用 数据中心总的CO2排放量 IT设备能耗 为了给出标准的方法来评价数据中心的碳强度，绿色网络组织Green Grid采用碳使用效率（Carbon Usage Effectiveness，CUE）表示每千瓦时用电产生的碳排放密集程序。 CUE 数据中心总的CO2排放量 IT设备能耗 碳使用效率 （Carbon Usage Effectiveness）

PUE 绿色节能技术 典型的绿色节能数据中心 数据中心总能耗 IT设备能耗 2006年ChristianBelady提出了数据中心能源利用率（PUE）的概念， 如今，PUE已发展成为一个全球性的数据中心能耗标准。 PUE 数据中心总能耗 IT设备能耗 基准是2，比值越接近1，表示数据中心的能源利用率越高。

绿色节能技术 典型的绿色节能数据中心 全球最节能的 5 个数据中心： 1．雅虎“鸡窝”式数据中心 PUE=1.08 2．Facebook数据中心 PUE=1.15 3．谷歌比利时数据中心 PUE=1.16 4．惠普英国温耶德数据中心 PUE=1.16 5．微软都柏林数据中心 PUE=1.25

绿色节能技术 典型的绿色节能数据中心 机架和主板 混调室和过滤室

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