Windows Server 2008的节能降耗

　　随着国家“节能减排”工作的不断强化，能源功耗问题逐步凸现在每个企业面前。“电力不足，机房因设备过热而频频宕机，电费像房价一样飞速飚升……”能源变得越加稀缺和昂贵。不断攀升的能源成本正逐渐成为企业的巨大负担。如何有效降低能耗支出，已成为企业CIO们亟待解决的问题。

　　Gartner一项针对CIO的调查显示，70%的被访者认为，电力和制冷问题是其数据中心面临的最大问题。能源花费占IT预算的比例已经从8%激增到48%。在美国，3年的纯能源成本消耗已经等同于设备购置成本。在欧洲，3年的纯能源成本消耗甚至已经两倍于设备购置成本。

　　一直以来，对于服务器采购和使用来说，计算性能是关注的首要目标。不过根据现在的形势来看，在采购服务器的时候，用户可能要更多地考虑一下有关服务器能耗的问题。

　　根据某调查机构的数据，2006年我国全年PC服务器销量约60万台，以每台实际功耗平均350瓦计算，那么每年的耗电量是183960万度，而根据北京市电力部门的统计，北京2005年全年耗电是488.92亿度，合每天13395万度。也就是说，每年2006年新增服务器的耗电量是北京市 13天的电量。

　　现在全国拥有的服务器总数并没有准确的数字，但是可以肯定的是，应该远高于60万台，加上耗电量更大的RISC服务器，全国全年的服务器耗电总量应该是一个庞大的数字。

　　在此前相当长的一段时间内，业界一直有着这么一个概念，那就是计算机相当昂贵，而电费非常便宜，这也是服务器的采购者不看重其能耗而只关注性能的原因。但是现在计算机正变得越来越便宜，而电费则变得越来越贵。

　　面对日益严重的功耗以及成本问题，不仅是硬件厂商，包括微软在内也正在研发将新的处理器电源管理特性(processor power management features)整合到将于明年2月发布的Windows Server 2008之中。而Windows平台架构组(Windows Platform Architecture team)则主要是来论述这些特性对于降低数据中心服务器功耗所起的作用，以及相比Windows Server 2003这些特性如何更加广泛的应用在新的操作系统中。

　　对于一款服务器操作系统而言，Windows Server 2008无论是底层架构还是表面功能都会有飞跃性的进步，其对服务器的管理能力、硬件组织的高效性、命令行远程硬件管理的方便、系统安全模型的增强，都会吸引Windows 2000和Windows Server 2003用户，而在性能功耗方面全新的系统也带给了用户更多的期待。

　　对于正在使用的服务器来说，CPU的功耗是非常巨大的。在如今的硬件和基础结构下，CPU已经成为计算机中最大也是最重要的控制单元。CPU作为服务器产品的核心部件，同时也是服务器中的功耗大户，每颗上百瓦的功耗，使得无论是服务器的耗电量还是散热，都越来越成了一个大问题。Intel和AMD接连推出以低功耗为卖点的CPU，尤其是双核乃至四核等产品的推出，让大家对服务器的低功耗时代充满信心。近年来，包括Intel Xeon 5000(Dempsey)、Intel Xeon 5100(Woodcrest)、Intel Itanium2 9000(Montecito)、AMD Opteron 1000(Socket AM2)、AMD Opteron 2000/8000(Socket F)及Intel Xeon 7100(Tulsa)等新品不断推出，服务器处理器市场一时间热闹非常，同时，这些CPU新品的共同卖点似乎都标榜着“低功耗”。 但是仔细观察这些服务器新品，其所内建的电源供应器(PSU)功率，却呈现不减反增之势，与低功耗的趋势，背道而驰。

　　举例来说，以前1台双路服务器的PSU功率，一般在400至450瓦左右，但现今基于Dempsey/Woodcrest或Socket F所推出的新产品，其PSU功率很少低于500瓦，有的甚至高达700瓦。现实和理想的差距，不禁让人大吃一惊，尤其是用户在了解到现实以后，对此表示了极大的惊诧。大家都希望在CPU低功耗时代来临之际，获得更加低功耗的服务器。虽然低功耗CPU的立意不错，但是其对应服务器产品的功耗仍然居高不下，因而人们最终发现，处理的低功耗并不代表系统的低功耗。

　　当服务器的利用率高于80%的时候,服务器将进入一种高处理状态。而当服务器超过负荷的时候，Windows系统将会自动的将其关闭。同样在Windows Server 2008中，用户也可以将服务器处理负荷锁定在一个比率之下。同时新的系统还拥有一套出色的负荷等级控制，从而更好的适合用户的需求。

　　在Windows Server 2003中大多数使用者称他们并不会使用Windows servers上现有的“减速”特性，这主要是因为这个特性默认是没有被启用的。在Windows Server 2003中，根据当时市场的需求，微软更加关注的是系统的性能。而机器外部的改变则很有可能会影响系统的性能，所以在默认情况下这一特性是不被打开的。而到2008年后，功耗的问题将越来越凸现出来。所以我们现在将所有主要服务器的这一特性都默认设置成被激活状态。

　　Windows有两种CPU使用方法：C状态用来停止时钟，而P状态则用来减慢时钟的运行速度。简单地说，P状态通过调整CPU的转速和电压数来达到低功率消耗的目的。当系统在执行代码时就处于这一状态。而C状态是将处理器设置为睡眠状态以达到降低功耗的目的。当系统空闲，并没有执行代码时就处于这一状态。C状态是旧的CPU功耗管理办法，而P状态是新的方法。另一种理解方式则为：P状态是在你工作时调整电源使用来节能，而C状态则是在用户空闲时节约电量。

　　Windows Server 2008与Intel 和 AMD在管理电源的方法上并没有很大的不同。AMD 和 Intel拥有相似的技术，虽然他们对电源处理的方法不同但最终的实现目的都是一致的。总体来说，无论哪种处理器要在Windows下做到“很好”的电源管理，都会有大量的事情需要安排就绪。首先就是处理器需要支持这些特性，其次服务器供应商需要提供系统以用来启用并且发挥这些特性的优势所在。第三，服务器供应商需要通过ACPI(高级结构和电源接口)将这些特性适当的应用于Windows系统。一旦所有这些一一就绪，Windows系统就可以有效的管理电源了。

　　Windows的另一大历史问题就是关机过程缓慢。在Windows XP里，一旦关机开始，系统就会开始一个20秒钟的计时，之后提醒用户是否需要手动关闭程序，而在Windows Server里，这一问题的影响会更加明显。这无疑在某种程度上增加了能源的消耗。到了Windows Server 2008 ，20秒钟的倒计时被一种新服务取代，可以在应用程序需要被关闭的时候随时或者一直发出信号。这一改进起初遭到了开发人员的怀疑，他们置疑这种新的方法会不会过多地剥夺应用程序的权利，但现在他们已经接受了它，并且认为出于快速反应以及降低功耗的考虑，这项改进是值得的。

　　除此之外，用户更加关心的是在使用新的电源管理技术后服务器会不会发生宕机问题。微软研究组在试验环境中做了多次这样的实验，事实证明这是一个很成熟的技术。发生这一危险的潜在可能性很小，与此同时Intel 和AMD也作了很多的工作来确保类似问题不会发生。

　　据估计，目前全球所有数据中心每年的耗电量已达到400亿千瓦时。对于企业的CIO们而言，减少这些电能中的损耗不仅提高了企业的经济效益，而且提高了社会效益。在当今倡导建设节能型社会的趋势下，企业更应该明确自己的社会责任感，通过建设绿色数据中心，有效降低能耗，节约能源。

　　数据中心追求的是更强大的运算处理能力和更安全的数据保护。但在能源开销与日俱增的今天，技术的飞速度发展带来的是能源的大量消耗。面对越来越庞大的数据中心，以及越来越沉重的能源问题，数据中心的建设也将从早期的功能服务转向智能服务以及节能服务，低能耗、环保型的绿色数据中心必将成为数字时代的新主题。