微軟利用無線感應(yīng)器追蹤數(shù)據(jù)中心的溫度 極大節(jié)省了電能

　　微軟全球全球基礎(chǔ)服務(wù)部門（負(fù)責(zé)監(jiān)管微軟在線服務(wù)平臺）現(xiàn)采用一套無線感應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)來提高公司數(shù)據(jù)中心的可視性，減少因過于冷卻大型 IT 設(shè)備機房所浪費的電能。這套系統(tǒng)微軟研發(fā)部門開發(fā)，于 2006 年首次測試，現(xiàn)已應(yīng)用于微軟全球各地的數(shù)據(jù)中心。

　　這個項目被稱為 Data Center Genome (DC Genome)，起始于 2006 年微軟在一個數(shù)據(jù)中心測試一些感應(yīng)器。至今，公司已逐漸安裝了 700 多個個感應(yīng)器，追蹤全球數(shù)據(jù)中心里單個支架和擱架的溫度，從而使微軟可以實時獲取每個服務(wù)器支架的溫度或濕度信息。

　　微軟研究中心網(wǎng)絡(luò)嵌入式計算機小組的主要負(fù)責(zé)人 Feng Zhao 在與微軟數(shù)據(jù)中心服務(wù)總經(jīng)理 Michael Manos 的一次會談后，便開始著手開發(fā)這套系統(tǒng)。微軟數(shù)據(jù)中心服務(wù)屬于微軟全球基礎(chǔ)服務(wù)，負(fù)責(zé)設(shè)計、建造和管理公司的許多數(shù)據(jù)中心。當(dāng)時，微軟業(yè)務(wù)發(fā)展非常迅速，全球越來越多用戶都使用公司的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)如 Hotmail 和 IM。為此，微軟不得不在全球建立必要基礎(chǔ)設(shè)施，如服務(wù)器數(shù)據(jù)中心，支持不斷增加的用戶流量。這不僅需要上千的服務(wù)器，還需要足夠的電能來保證機房以保持適當(dāng)溫度。

　　“問題是，這么多的服務(wù)器，我們怎樣才能知道每臺服務(wù)器的情況” Zhao 稱。通常，工作人員很難判斷空調(diào)系統(tǒng)是否正常運行，具體服務(wù)器是否超過安全溫度限制等。絕大多數(shù)的數(shù)據(jù)中心都很大 - 每個機房的平均面積約為 470,000 平方英尺- 存放多個服務(wù)器支架。每個數(shù)據(jù)中心的空調(diào)系統(tǒng)都必須確保機房內(nèi)任何一個服務(wù)器支架的溫度不會超過特定值。一個數(shù)據(jù)中心的消耗的每百萬瓦特電能中和 0.5-1 每百萬瓦是被用于維持機房的溫度。因為無法清楚機房內(nèi)任一點的溫度，絕大多數(shù)的機房只能最大化地使用空調(diào)。

　　網(wǎng)絡(luò)嵌入式計算機小組的任務(wù)是研究先進的感應(yīng)器技術(shù)和計算機節(jié)能技術(shù)；到 2006 年，這個小組已經(jīng)開發(fā)出無線感應(yīng)器?！拔覀冄芯扛袘?yīng)器技術(shù)有相當(dāng)長一段時間，我認(rèn)為數(shù)據(jù)中心是一個理想應(yīng)用場所” 他稱，認(rèn)為這項技術(shù)可以幫助數(shù)據(jù)中心減少電能消耗?！安捎酶袘?yīng)器追蹤溫度，從環(huán)境和商務(wù)的角度來看都是可行” 他稱。

　　在接下來幾年時間內(nèi)，這個團隊在微軟多個數(shù)據(jù)中心小規(guī)模地測試無線感應(yīng)器。最終在西雅圖幾個數(shù)據(jù)中心全面采用這套系統(tǒng)。

　　系統(tǒng)由小型、電池供電的設(shè)備 Genomote 組成。Genomote 有兩種類型，子 Genomote 和母 Genomote - 兩者集成共同組建無線感應(yīng)器節(jié)點，將數(shù)據(jù)導(dǎo)入后端系統(tǒng)，這樣微軟就可以實時監(jiān)測數(shù)據(jù)中心，并定位熱點。

母 Genomote（左）和子 Genomote（右）

　　“如果溫度超過了一定的界限，服務(wù)器會運行不穩(wěn)定，從而影響微軟的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)” Zhao 稱。

　　子 Genomotes 包含感應(yīng)器，每 30 秒測量一次溫度和濕度，接著通過電纜連接將數(shù)據(jù)上傳到母 Genomote。母 Genomotes 的功能類似于特定類型的 RFID 標(biāo)簽，以符合 IEEE 802.15.4 標(biāo)準(zhǔn)的 2.4 GHz 信號進行通訊，形成一個網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，將信息從一個母 Genomote傳到另一個上，直至到達一個基站，基站含一個與后端系統(tǒng)以太網(wǎng)相連的接收器。如果一個基站出現(xiàn)了問題，系統(tǒng)指示數(shù)據(jù)傳輸繼續(xù)進行，直到達正常工作的基站。

　　Zhao 的團隊在每個服務(wù)器架的前面或背面安裝一個母 Genomote 及幾個子 Genomote?！耙粋€典型的配置包括 3 個子感應(yīng)器節(jié)點” 他稱：“分別位于支架的頂部，中部和底部，并與主節(jié)點相連”。微軟拒絕透露目前有多少個數(shù)據(jù)中心采用這套系統(tǒng)。

　　利用微軟研發(fā)中心開發(fā)的軟件系統(tǒng)，這些數(shù)據(jù)可以顯示在地圖上。地圖顯示數(shù)據(jù)中心的布局，實時高亮度地顯示熱區(qū)。軟件還可以存儲這些數(shù)據(jù)，用于事件分析，評估特定時間段內(nèi)數(shù)據(jù)中心的情況。

　　當(dāng)機房任何地方的溫度超過了安全線時，系統(tǒng)會及時通知微軟。微軟利用這些數(shù)據(jù)來評估整個中心的情況，調(diào)整溫度或風(fēng)扇的速度。溫度過高的服務(wù)器會被關(guān)掉或?qū)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)入另一臺服務(wù)器上。

　　“舉個例子，我們曾經(jīng)在一個數(shù)據(jù)中心安裝這套系統(tǒng)，這個數(shù)據(jù)中心的房間通常包括冷熱通道。在冷通道，空調(diào)系統(tǒng)的冷空氣經(jīng)過服務(wù)器前端。熱通道是服務(wù)器產(chǎn)生的熱廢氣輸送回 AC 系統(tǒng)進行冷卻。采用感應(yīng)器后，微軟發(fā)現(xiàn)熱廢氣滲漏到冷通道，影響服務(wù)器的冷卻能力” Mano 稱。為此，工作人員在支架下裝金屬片來防止熱氣滲漏。

　　目前，這套系統(tǒng)已安裝在微軟的多個數(shù)據(jù)中心，Manos 稱，他可以辦公室查看全球服務(wù)器的情況，還可以儲存服務(wù)器溫度的歷史數(shù)據(jù)。當(dāng)某個支架上熱模式發(fā)生顯著的變化，公司可以及時了解到。舉個例子，一天內(nèi)網(wǎng)民過多使用 IM 或其它服務(wù)會導(dǎo)致一些服務(wù)器溫度的升高，現(xiàn)在，微軟通過調(diào)整服務(wù)器工作量，在特定時間內(nèi)激活或關(guān)掉一些服務(wù)器，有效地解決了這個問題?！斑@讓我們明白服務(wù)器的容量和功能，幫助我們優(yōu)化數(shù)據(jù)中心” 他稱。

　　微軟現(xiàn)在和 AC system 測試感應(yīng)器集成，使微軟可以基于感應(yīng)器的測量自動升高和降低溫度。