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1、綠色數(shù)據(jù)中心助力數(shù)字油田建設 綠色數(shù)據(jù)中心助力數(shù)字油田建設 [摘 要] 本文以企業(yè)數(shù)據(jù)中心機房建設前瞻性研究為基礎，簡要闡述了綠色數(shù)據(jù)中心建設的必要性，以及如何打造企業(yè)的綠色數(shù)據(jù)中心，實現(xiàn)節(jié)能減排，助力數(shù)字油田的開發(fā)建設，大大提升油田生產(chǎn)和管理水平，為油田生產(chǎn)帶來巨大的效益。 [關鍵詞] 綠色數(shù)據(jù)中心；數(shù)字油田；PUE doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2014 . 12. 025 [中圖分類號] F272.7 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2

2、014）12- 0040- 02 0 前 言 數(shù)據(jù)中心作為企業(yè)信息系統(tǒng)的運行中心和災備中心，承擔著企業(yè)核心業(yè)務的運營、信息資源服務以及數(shù)據(jù)的存儲與備份等任務，它是實現(xiàn)企業(yè)業(yè)務運作的連續(xù)性和高效性的重要保障。 據(jù)IDC的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，在IT行業(yè)中，能源消耗成本已經(jīng)達到其硬件采購成本的25%，而企業(yè)生成的關鍵數(shù)據(jù)正以52%的年均復合增長率不斷攀升，與之相關聯(lián)的數(shù)據(jù)中心規(guī)模也隨之擴大。當石油企業(yè)在面對諸如為了處理呈指數(shù)級快速增長的數(shù)據(jù)而需要對IT系統(tǒng)設備提出更多和更高要求的IT需求時，如何在確保企業(yè)數(shù)據(jù)的高效、安全處理，保證企業(yè)核心業(yè)務正常運作的前提下，實現(xiàn)企業(yè)數(shù)據(jù)中心建設的

3、節(jié)能與環(huán)保，最大限度地減少浪費和降低無效投入，為助力數(shù)字油田建設和提升油田開發(fā)生產(chǎn)的質量效益而打造一個真正“綠色節(jié)能”的數(shù)據(jù)中心是當前石油企業(yè)數(shù)據(jù)中心建設所面臨的一個重要課題。 1 現(xiàn)狀及問題 據(jù)調(diào)查，62%的被訪企業(yè)認為他們的數(shù)據(jù)中心面臨著諸如散熱、供電、成本等問題；23%的被訪企業(yè)認為其數(shù)據(jù)中心存在供電和散熱能力不足的問題，無法充分利用高密度計算設備，限制了IT基礎設施的發(fā)展；19%的被訪企業(yè)認為其數(shù)據(jù)中心的耗電量太大，費用超高，無法負擔；還有17%的被訪企業(yè)認為機房溫度過高，影響了計算設備的穩(wěn)定運行，隨之導致一系列問題的出現(xiàn)。 隨著信息系統(tǒng)機房IT設備高密度的集成

4、化，機房設備散熱量日漸趨高，與IT相關的碳排放已經(jīng)成為主要的溫室氣體排放源之一，且該領域的排放勢頭還在隨著企業(yè)對計算、數(shù)據(jù)存儲和通信技術需求的增長而快速上升；另一方面，企業(yè)數(shù)據(jù)中心普遍存在因運算設備密度的提高而迅速加大用電量，從而導致數(shù)據(jù)中心總體用電成本成倍增加的問題。 過去，數(shù)據(jù)中心將設備運算能力作為主要關注的目標，設備的能源消耗卻被忽視。然而，隨著人們環(huán)保意識的提高，越來越多的企業(yè)在考慮數(shù)據(jù)中心運算能力的同時，也更加重視數(shù)據(jù)中心的節(jié)能與環(huán)保，并開始逐漸關注綠色機房的建設。 2 打造綠色數(shù)據(jù)中心 綠色數(shù)據(jù)中心是指數(shù)據(jù)中心機房中的IT系統(tǒng)、機械、照明和電氣等能取得最大化

5、的能源效率和最小化的環(huán)境影響。綠色數(shù)據(jù)中心的“綠色”主要體現(xiàn)在數(shù)據(jù)中心的整體運行在滿足系統(tǒng)高可靠性、高可用性和合理性的基礎上具備節(jié)能、環(huán)保的特征。 評價綠色數(shù)據(jù)中心的重要指標之一是PUE（Power Usage Effectiveness的簡寫）。PUE是指數(shù)據(jù)中心消耗的所有能源與IT負載消耗的能源之比，即PUE = 數(shù)據(jù)中心設備總能耗/IT設備能耗，其中數(shù)據(jù)中心設備總能耗=IT設備能耗+制冷系統(tǒng)能耗+電源系統(tǒng)能耗+照明系統(tǒng)能耗。數(shù)據(jù)中心的PUE值越大，則表明為了確保IT設備安全正常運行的動力和環(huán)境保障基礎設施（如：供/配電系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、照明系統(tǒng)等）消耗的能源就越大，反之則越小。PU

6、E值越接近于1，表示節(jié)能程度越高，數(shù)據(jù)中心的綠色度也就越好。當前，國外先進的數(shù)據(jù)中心機房PUE值通常小于2，而我國的大多數(shù)數(shù)據(jù)中心的PUE值在2～3之間，這就意味著當數(shù)據(jù)中心芯片級主設備每消耗1W的能耗時，國內(nèi)數(shù)據(jù)中心需消耗掉2～3W的總電量，而國外數(shù)據(jù)中心卻僅消耗2W以下的總電量。 為了構建綠色數(shù)據(jù)中心，企業(yè)需要從機房裝飾裝修、電氣配電、綜合布線、機柜布置、空調(diào)通風、設備環(huán)境監(jiān)控、數(shù)字KVM，以及IT設備和技術等方面提出一個完整的綠色數(shù)據(jù)中心構建方案。本文主要從綜合布線、空調(diào)制冷設計以及IT設備和技術選用等方面對綠色數(shù)據(jù)中心的建設進行初步的探討。 2.1 綜合布線結構與節(jié)能密

7、切相關 為了實現(xiàn)節(jié)能，數(shù)據(jù)中心在連接網(wǎng)絡設備的時候，建議采用結構化布線方式，而不宜采用點到點的連接方法。結構化布線一定要有層次，要有一個主配線區(qū)，有一個水平線配線區(qū)，還要有一個設備的配線區(qū)，做一些交叉連接。數(shù)據(jù)中心結構布線系統(tǒng)建議采用機柜上走線的布線方式，其最大的優(yōu)點是部署靈活，強弱電完全分離，防止電磁串擾，同時不占用架空地板空間，增大了靜壓風庫壓力，減少對空調(diào)冷風氣流的干擾。 還有一點需要注意，布線系統(tǒng)屬于基礎設施，企業(yè)應該對布線系統(tǒng)進行統(tǒng)籌規(guī)劃和合理搭建。數(shù)據(jù)中心基礎設施的規(guī)劃設計一定要有前瞻性，應避免基礎設施隨著企業(yè)應用系統(tǒng)的變化而改變?；A設施的頻繁調(diào)整和改變，既不“綠

8、色”，也不節(jié)能，更不節(jié)省成本，因此保持基礎設施的穩(wěn)定尤為重要。 2.2 空調(diào)制冷設計是實現(xiàn)機房綠色設計的關鍵 根據(jù)IDC的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，機房制冷所需要的電力，與機房的IT設備所消耗的電力基本相當，二者相加幾乎占到整個數(shù)據(jù)中心電力消耗的近80%。所以，數(shù)據(jù)中心制冷系統(tǒng)設計對實現(xiàn)綠色節(jié)能來說非常關鍵。數(shù)據(jù)中心制冷系統(tǒng)可以從如下幾方面進行節(jié)能規(guī)劃。 在空調(diào)的布置上，空調(diào)要盡可能擺放在機房的一端，送風距離根據(jù)空調(diào)的最大送風量來設計；空調(diào)應設計為N+1冗余模式；機柜擺放要設計冷熱通道，如果條件允許盡可能將冷熱通風道封閉；對于預留環(huán)境應采取措施，預留的環(huán)境需盡可能進行隔離，以減少不

9、必要的空調(diào)制冷量。 數(shù)據(jù)中心要充分利用當?shù)氐臍夂颦h(huán)境實現(xiàn)節(jié)能。例如在我國北方地區(qū)，數(shù)據(jù)中心可根據(jù)冬天較冷的氣候條件有選擇地購置空調(diào)，盡量利用室外冷空氣進行機房制冷，可大大節(jié)省機房的能源消耗。 空調(diào)的送風方式可分為上送風和下送風兩種方式。下送風方式是將低溫空氣直接從架空地板下送到機房或機架內(nèi)，吸收設備的熱量后，從機房頂部回風。在這種方式下，冷、熱風流動方向與空氣特性相一致，冷、熱風可以自然分離，容易得到好的制冷效果。而上送風方式是冷空氣往下沉，熱空氣往上升，容易發(fā)生冷、熱空氣摻混，影響制冷效果。 另外，地板下的空間比風管斷面的面積要大許多，地板下的空間容易形成

10、靜壓箱，使得下送風方式送風均勻，整個機房區(qū)域的溫差小。綜上所述，從空調(diào)的送風方式來看，下送風方式比上送風方式的制冷效果要好。因此，對于發(fā)熱量大的機房來說，空調(diào)的下送風方式更節(jié)能。 2.3 重點關注節(jié)能設備和相關技術 從目前數(shù)據(jù)中心的建設和運維管理上看，為了從根本上解決數(shù)據(jù)中心的節(jié)能與環(huán)保問題，企業(yè)應從機房的關鍵設備以及相關技術入手。 （1）選用刀片服務器實現(xiàn)節(jié)能。首先，刀片服務器較之同等配置的機架式服務器更加節(jié)電，可以緩解企業(yè)總的供電壓力，減少企業(yè)電力支出；同時，刀片服務器的高密度設計，不僅使刀片服務器節(jié)省空間，而且不需要大量的線纜，從而可以有效減少線纜連接故障的發(fā)生，

11、使得設備故障排查更加方便和迅速。 （2）選擇智能CPU技術和服務器內(nèi)的節(jié)能組件實現(xiàn)節(jié)能。目前數(shù)據(jù)中心可選擇英特爾睿頻加速技術，該技術可以智能地加快處理器速度，從而為高負載任務提供最佳性能――即最大限度地有效提升性能以匹配工作負載；睿頻加速技術能夠使處理器自動調(diào)整速度，從而快速響應需求。關于服務器的硬盤選擇，隨著固態(tài)硬件技術的日臻成熟，在數(shù)據(jù)中心內(nèi)選擇SSD固態(tài)硬盤也可實現(xiàn)節(jié)能。 （3）采用虛擬化技術可最大限度地實現(xiàn)節(jié)能。虛擬化是一個廣義的術語，是指計算元件在虛擬的基礎上而不是真實的基礎上運行，是一個為了簡化管理、優(yōu)化資源的解決方案。這種把有限的固定的資源根據(jù)不同需求進行重新規(guī)劃

12、以達到最大利用率的思路，在IT領域就叫做虛擬化技術。虛擬化的發(fā)展過程，首先是服務器虛擬化，然后是存儲虛擬化，到目前逐漸進入網(wǎng)絡虛擬化，而一切的虛擬都只為了一個目的，即將所有資源整合到資源池中，由一個云平臺（或者云操作系統(tǒng)）加以統(tǒng)一的管理，從而降低能耗，提高能效，節(jié)約成本。 3 助力數(shù)字油田建設 數(shù)字油田是全面信息化的油田，它是以信息技術為手段全面實現(xiàn)油田企業(yè)的數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化和可視化。數(shù)據(jù)中心承擔著數(shù)字油田的數(shù)據(jù)集中管理和應用，是數(shù)字油田建設的核心任務。 數(shù)據(jù)中心為企業(yè)實現(xiàn)信息交換和自動化操作提供了一個基于網(wǎng)絡的基礎平臺，它使得油田管理中一些復雜的工作流程簡單化，

13、并且使各個相關部門實現(xiàn)團隊合作，合理有效地利用各種油田資源，提高資源利用率和經(jīng)濟效益，為油田集中管理打下了良好的基礎。 綠色數(shù)據(jù)中心建設是未來油田實現(xiàn)高效管理和精細管理的必經(jīng)之路。為了應對快速變化的各類信息資源需求，利用數(shù)據(jù)中心對資源進行整合顯得越來越重要。綠色數(shù)據(jù)中心能夠滿足信息系統(tǒng)的高可用性、連續(xù)性，而且還能具備計算、存儲、網(wǎng)絡、容災、管理、基礎設施等綜合功能。打造綠色數(shù)據(jù)中心的目標從根本上是為了服務油田勘探開發(fā)，助力數(shù)字油田建設，提高油田生產(chǎn)效益。 主要參考文獻 【1】吳祖坤. 中國的IDC 現(xiàn)狀及前景[J]. 通信世界，2001（3）. 【2】何生厚，韋中亞.“數(shù)字油田”的理論與實踐[J].地理學與國土研究，2002（2）. 【3】王權.大慶油田有限責任公司數(shù)字油田模式與發(fā)展戰(zhàn)略研究[D].天津：天津大學，2003. 【4】商利華，陳莉.油田數(shù)據(jù)中心建設探討[J].科技資訊，2007（15）. 【5】祝世京，張艷，陳衛(wèi)東. 關于區(qū)域數(shù)據(jù)中心總體技術部署相關問題研究[J]. 華南金融電腦，2008（11）. 【6】林小村. 數(shù)據(jù)中心建設與運行管理[M].北京：科學出版社，2010.