云计算背后的秘密（5）-Google的数据中心优化技术

作者 | 2010-12-17 07:51 | 类型 云计算 | 8条用户评论 »

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系列目录 云计算的秘密

  1. 云计算背后的秘密（1）-MapReduce
  2. 云计算背后的秘密（2）-GFS
  3. 云计算背后的秘密（3）-BigTable
  4. 云计算背后的秘密（4）-Chubby
  5. 云计算背后的秘密（5）-Google的数据中心优化技术
  6. 云计算背后的秘密（6）-NoSQL数据库的综述
  7. 云计算背后的秘密（7）-YunTable的故事
  8. 云计算背后的秘密（8）-RPC框架

 

谈到云计算的诞生，肯定离不开一个地方，那就是Google的数据中心，而且Google的数据中心，不仅拥有数量庞大的服务器集群，而且整体运行效率很高，PUE（Power Usage Effectiveness，电力使用效率）很低，当然这些成绩肯定离不开数据中心高温化，12V电池和服务器整合这三个数据中心优化技术。

数据中心高温化

大中型数据中心的PUE普遍在2左右，也就是在服务器等计算设备上耗1度电，在空调等辅助设备上也要消耗一度电。对一些非常出色的数据中心，最多也就能达到1.7，但是Google通过一些有效的设计使部分数据中心到达了业界领先的1.2，在这些设计当中，其中最有特色的莫过于数据中心高温化，也就是让数据中心内的计算设备运行在偏高的温度下，Google的能源方面的总监Erik Teetzel在谈到这点的时候说：“普通的数据中心在70华氏度（21摄氏度）下面工作，而我们则推荐80华氏度（27摄氏度）“。但是在提高数据中心的温度方面会有两个常见的限制条件：其一是服务器设备的崩溃点；其二是精确的温度控制。如果做好这两点，数据中心就能够在高温下工作，因为假设数据中心的管理员能对数据中心的温度进行正负1/2度的调节，这将使服务器设备能在崩溃点5度之内工作，而不是常见的20度之内，这样既经济，又安全。还有，业界传言Intel为Google提供抗高温设计的定制芯片，但云计算界的顶级专家James Hamilton认为不太可能，因为虽然处理器也非常惧怕热量，但是与内存和硬盘相比还是强很多，所以处理器在抗高温设计中并不是一个核心因素。同时他也非常支持使数据中心高温化这个想法，而且期望将来数据中心甚至能运行在40摄氏度下，这样不仅能节省空调方面的成本，而且对环境也很有利。

12V电池

由于传统的UPS在资源方面比较浪费，所以Google在这方面另辟蹊径，采用了给每台服务器配一个专用的12V电池的做法来替换了常用的UPS，如果主电源系统出现故障，将由该电池负责对服务器供电。虽然大型UPS可以达到92%到95%的效率，但是比起内置电池的99.99%而言是非常捉襟见肘的，而且由于能量守恒的原因，导致那么未被UPS充分利用的电力会被转化成热能，这将导致用于空调的能耗相应地攀升，从而走入一个恶性循环。同时在电源方面也有类似的“神来之笔”，普通的服务器电源会同时提供5V和12V的直流电。但是Google设计的服务器电源只输出12V直流电，必要的转换在主板上进行，虽然这种设计会使主板的成本增加1美元到2美元，但是它不仅能使电源能在接近其峰值容量的情况下运行，而且在铜线上传输电流时效率更高。

服务器整合

谈到虚拟化的杀手锏时，第一个让人想到肯定是服务器整合，而且普遍能实现1:8的整合率来降低各方面的成本。有趣的是，Google在硬件方面也引入类似服务器整合的想法，它的做法是在一个机箱大小的空间内放置两台服务器，这些做的好处有很多，首先，减小了占地面积。其次，通过让两台服务器共享诸如电源等设备，来降低设备和能源等方面的投入。

通过这三种数据中心优化技术，使得Google在运维方面节省了大量开支，同时随着云计算中心慢慢地在全世界“开花结果”，我觉得这三种技术将来会被越来越多的数据中心引入。

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雁过留声

“云计算背后的秘密（5）-Google的数据中心优化技术”有8个回复

  1. 理客 于 2010-12-17 4:18 下午

    在少数高端的核心理论之外，很多秘密其实在engineering里面，也是首席喜欢说的魔鬼在细节里，扩展一下，不止是能耗设计这样比较直接的工程题目，像YunTable这样的设计，不也是因为interent的工程的需要才有的吗？甚至从这个角度看，internet也是一种engineering，所以IETF的叫法倒是很贴切

  2. Code之行人 于 2010-12-17 5:17 下午

    呵呵，真的希望有机会也瞧瞧那服务器配置.

  3. System 于 2010-12-17 5:22 下午

    Google服务器最早是Rackable设计和发明的，随着Google的上市，Rackable也上市成功，然后200人的公司收购了1500人的SGI。

  4. Sibelius 于 2010-12-17 5:45 下午

    好郁闷的看到这一点，IRIX,基于NUMA的Multi-processor system，就这样没了？？我还用过ORIGIN2000呢， 多好的东西啊！！真有点悲从中来的感觉

  5. 某某 于 2010-12-18 2:37 上午

    高度专用的数据中心确实有条件优化啊，普通数据中心这样搞，除非把客户的东西全搬空 :-)

  6. 速度的 于 2010-12-19 7:29 下午

    中国重汽受同行业竞争对手的非法陷害而陷入“中国重汽造假门”事件，“中国重汽造假门”影响不在，汽协领导董扬在考察中高度评价重汽近日以来的成果业绩，在“中国重汽造假门”中力挺中国重汽！

  7. 云中漫步 于 2010-12-30 11:13 下午

    里面说的12V电源和电池的说法错了。
    只用12V的原因很简单，因为传统的PC上除了支持CPU，桥片和显卡外，还有很多外设，5V主要是给外设用的。而Google用的服务器要力求简单，除了CPU,内存，硬盘，桥片，网卡外，基本没有别的。全部用12V可以简化开关电源的设计，降低成本。（少量其他电压可以在主板上用单片DC转换器搞定，很便宜）

    电池的说法也错了。电池的好处是便宜，效率没有你说的99.9%那么高。首先电池是由内阻的，放电的时候内阻串联在负载上，效率取决于内阻的大小。其次，电池无时无刻都在自放电，充满之后过一段时间自放电将导致电压下降，电能损耗。
    其实服务器自带电池的最大好处是成本低，自带电池+12V开关电源=简易UPS。

  8. 吴朱华 于 2010-12-31 12:01 上午

    to 云中漫步:
    感觉在这方面你比我资深，非常不错，有机会的话，会更新一下的。