借助 IBM Smart SOA 构建绿色 IT 解决方案

2009 年 7 月 15 日

IBM 的 Smart SOA 解决方案可帮助组织以各种方式构建绿色 IT 解决方案。可以测量用电量和碳排放量，设置削减目标。可以动态地向更清洁的能源供应商分配工作，以最大限度地加以使用。非必需的处理工作可以推迟到非高峰能源时间，减少成本和碳排放。此外，员工可以获得跟踪和减少自己碳排放量的能力。IBM Smart SOA 解决方案能为绿色 IT 环境等提供所有这些解决方案。

概述

在人类排放到大气层的二氧化碳中 IT 占 2%。

令人惊讶的是，此数量大致等价于整个航空工业的二氧化碳排放量。

在当今的许多数据中心，每一美元的硬件成本中高达 50 美分的成本花在能源上。

当能源价格飙升时，每个人（消费者和企业）都会受到影响。在优化系统和减少能耗方面，IBM® 和计算机行业的其他企业已经取得了长足的发展。

随着能源成本的上升和环保意识的增强，很多组织都在寻找更为环保、能效更高的解决方案。企业正在积极寻求降低能源消耗的解决方案，以节约资金和促进绿色活动，例如使员工能够管理他们的碳排放量。IBM 提供了用于实现绿色解决方案的 Smart SOA 方法，可应用于几乎所有的企业。

该 IBM Redguide™ 出版物重点介绍虚构的组织 JKHL Enterprises (JKHLE) 如何使用面向服务的体系结构（Service-Oriented Architecture，SOA）解决方案降低能源消耗并帮助推动绿色活动。JKHLE 现有两个数据中心，一个使用传统能源（如煤炭、石油和天然气），一个使用可再生能源（如风力发电场）。JKHLE 目前在两个数据中心间均匀地分配工作负载，但是已承诺扮演好企业公民的角色，尽可能重用可再生能源。

本文档描述 JKHLE 如何使用 IBM Smart SOA 解决方案实现以下目标：

• 了解每个数据中心的能源使用情况和碳排放量。
• 可行情况下将额外工作动态路由到绿色数据中心。
• 在非高峰能源使用时间安排高能耗任务。
• 使员工能够帮助减少工作区中的碳排放量。

了解每个数据中心的能源使用情况和碳排放量

更改 JKHLE 的数据中心间的工作负载之前，务必监视每个数据中心当前的能源使用情况和碳排放量。通过监视能源使用情况，JKHLE 能够为能源消耗和碳排放量减少设定切合实际的目标。

JKHLE 实现了 IBM Tivoli® 监视解决方案。每个 JKHLE 数据中心使用各种 IBM 硬件，包括 IBM BladeCenter® 和 IBM System z® 服务器。这些系统由 IBM Systems Director Active Energy Manager™ 进行监视。代理将监视数据发送到运行于 JKHLE 公司总部的 Tivoli Enterprise Monitoring Server。JKHLE 公司总部使用 Tivoli Data Center Optimization for Energy Management 生成给定时间段内的能源和碳使用报告。

可行情况下将额外工作动态路由到绿色数据中心

JKHLE 有一个基于 SOA 的帐户开立业务流程。此流程包括很多服务，能够承载于不同的数据中心，以实现所需的服务级别。数据中心的选择由企业服务总线（Enterprise Service Bus，ESB）针对每个服务动态执行。JKHLE 使用 Tivoli Composite Application Manager for SOA 和 WebSphere® Service Registry and Repository 对这个 ESB 解决方案进行了扩展。此体系结构设计为，只要数据中心仍然满足服务级别协议（Service Level Agreement，SLA），就将所有动态工作路由到使用可再生能源供电的数据中心。当性能级别低于 SLA 时，则使用另一个数据中心。JKHLE 希望通过这个动态路由方法使用绿色数据中心处理 80% 的事务。

在非高峰能源使用时间安排高能耗任务

电力供应商对高峰时段收取更多的单位能源费用。非高峰能源使用时间单位能源费用较为便宜，JKHLE 可以通过在这期间运行高能耗任务减少能源成本。JKHLE 还可以通过调整能源使用时间安排来减少碳排放量。一个能源供应商每小时为 JKHLE 提供 2400 千瓦 (kW) 能源，这些电力主要通过风力发电机产生。而当 JKHLE 超过每小时 2400 千瓦时，电费则要高得多。在风力发电机的容量达到饱和的情况下，额外的电力通过煤电发电机产生。通过使用 IBM Tivoli Monitoring for Energy Management，JKHLE 可以在能耗接近每小时 2400 千瓦时将非关键处理任务推迟到非用电高峰时间。

使员工能够帮助减少工作区中的碳排放量

JKHLE 的目标是将工作区的碳排放量减少 10%。影响员工的碳排放量因素包括员工的设备所使用的能源、JKHLE 办公室的取暖和制冷以及员工上下班路上所使用的汽油。JKHLE 采用 IBM Lotus® Mashup Center 和 WebSphere sMash 创建了一个简单的 Web 2.0 界面。通过此界面，员工可以计算自己的碳排放量，并提出活动建议，以帮助减少碳排放量。

绿色 IT 解决方案：案例研究

JKHLE 在美国有两个数据中心。每个数据中心在不同的地理位置，并分别使用不同的主要能源。JKHLE 已做出使用绿色和可再生电能的公司承诺，并确保在维持现有 SLA 之间寻求平衡。

JKHLE 有以下两个数据中心：

位于宾夕法尼亚州费城的传统能源数据中心

这个现有的数据中心使用传统能源生成的电力，包括煤炭、石油和天然气。

位于德克萨斯州达拉斯的可再生能源数据中心

JKHLE 最近在德克萨斯州达拉斯附近的艾比利尼投资构建了一个新的数据中心，部分原因是由于艾比利尼靠近作为皮肯斯计划 (Pickens Plan) 的一部分构建的风力发电场。（皮肯斯计划是一个能源政策建议案，旨在通过建立风力发电厂发电来减少美国对国外石油进口的依赖。）该数据中心使用的电厂通过风力发电产生 70% 的能源，所需的其余能源通过煤炭产生。

目前，JKHLE 在两个数据中心之间均匀地分配工作负载。但是，JKHLE 已承诺成为良好的公司公民，并尽可能使用可再生能源。JKHLE 还希望使用承载在达拉斯数据中心（使用可再生绿色能源）的基于 SOA 的系统和服务完成大部分事务。公司仅希望在达到 SLA 阈值时才将服务请求分流到费城数据中心（使用通过传统能源产生的电力）。

Smart SOA 解决方案

此部分提供关于 JKHLE 如何采用 IBM Smart SOA 解决方案实现环境友好的解决方案的更多详细信息。其中包括以下部分：

• 测量用电量和碳排放量
• 将服务动态路由到绿色数据中心
• 将任务推迟到非高峰能源使用时间
• 管理局部碳排放量减少

测量用电量和碳排放量

JKHLE 对数据中心做出任何更改之前，必须首先了解当前在每个数据中心使用的能源量以及每个数据中心的碳排放量。通过监视能源使用情况，JKHLE 能够为能源消耗和碳排放量减少设定切合实际的目标。在实现更改时，JKHLE 可以使用监视数据确定能源使用量的减少、通过减小能源需求实现的资金节省，以及碳排放量的减少。这些度量表明他们绿色活动的投资回报 (ROI)。

技术解决方案

JKHLE 使用 IBM Tivoli Monitoring 解决方案测量能源使用情况。图 1 显示了 JKHLE 使用的体系结构。

图 1 中所示的体系结构演示了以下流程流：

1. JKHLE 的数据中心使用各种 IBM 硬件，包括 IBM BladeCenter 和 IBM System z 服务器。这些服务器由 Active Energy Manager 代理（IBM Systems Director Active Energy Manager 的组件）和 Tivoli Monitoring for Energy Management 代理进行监视。这些代理将监视数据发送到运行于 JKHLE 公司总部的 Tivoli Enterprise Monitoring Server。

2. Tivoli Enterprise Monitoring Server 将监视数据发送到 Tivoli Data Warehouse 进行存储。

3. JKHLE 使用 Tivoli Data Center Optimization for Energy Management 来生成给定时间段的报告。这些报告中的数据来自于 Tivoli Data Warehouse。

Tivoli Data Center Optimization for Energy Management 创建按资源（例如服务器、存储、网络设备和设施）逐条记载的能源成本报告。此外，JKHLE 通过提供关于数据中心所使用的电力的生成方式的 Tivoli Data Center Optimization for Energy Management 信息来生成关于碳排放的报告。例如，JKHLE 知道达拉斯数据中心所使用能源的 70% 来自风力发电，而 30% 来自煤电。

图 2 显示了 Tivoli Data Center Optimization for Energy Management 生成的数据中心电力使用情况报告的示例。

将服务动态路由到绿色数据中心

JKHLE 可以使用 IBM ESB 基于元数据动态选择端点以满足服务请求。该元数据可以从监视服务响应时间级别和数据中心的绿色电力能源首选项中收集而来。这些概念可应用于许多不同类型的应用程序。

JKHLE 有一个基于 SOA 的帐户开立流程。JKHLE 最近通过 IBM 业务分析人员对此业务流程进行了重新建模，以自动化该流程中的许多手动步骤。通过消除这些手动步骤，JKHLE 显著减少了开立新帐户所需要的基于纸张的表格数量，并将纸张使用减少了 75%。由于此更改，JKHLE 预期每个月可以在纸张相关的采购和机密文件保管方面节省 1 万美元。

JKHLE 帐户开立流程包括很多服务，能够承载于不同的数据中心，以实现所需的服务级别。例如，该帐户开立流程调用一个信用检查服务来检查客户的信用可靠性。此信用检查服务同时承载在达拉斯和费城数据中心。SLA 规定该信用检查服务需要在 10 秒内响应请求。只要承载在达拉斯绿色数据中心的信用检查服务能够满足 SLA 的 10 秒要求，就会尽可能使用该数据中心的信用检查服务。但是，当无法满足 SLA 时，则将请求路由到作为后备的费城数据中心。

技术解决方案

JKHLE 已经有一个 ESB 解决方案，帐户开立流程使用了该解决方案。当帐户开立流程需要向信用检查服务发出调用时，它将通过 ESB 发出调用。ESB 接受来自帐户开立流程的请求，并将其发送到适当的服务提供者。该 ESB 是在 IBM WebSphere Enterprise Service Bus 中实现的。

JKHLE 对此解决方案进行了扩展，以整合在尽可能的情况下对绿色数据中心的使用。JKHLE 使用 IBM Tivoli Composite Application Manager for SOA 来监视服务响应时间。如果信用检查服务响应时间超过 10 秒 SLA 阈值，则会触发一个 Tivoli Composite Application Manager for SOA 境况，并在 IBM WebSphere Service Registry and Repository 中相应地更新元数据。

目前，JKHLE 每天大约处理 1000 个帐户开立申请和随后的信用检查。在高峰使用时间，承载信用检查服务的系统可以同时处理 100 个事务并满足所需的响应时间。JKHLE 的目标是使用达拉斯绿色数据中心处理 80% 的信用检查服务事务。

JKHLE 实现的解决方案划分为两个逻辑部分：

• 监视服务响应时间
• 动态路由服务

监视服务响应时间

图 3 显示了 JKHLE 用于监视服务响应时间的体系结构。

图 3 中所示的体系结构演示了以下流程流：

1. 信用检查服务承载在每个数据中心的 IBM WebSphere Application Server 环境中。Tivoli Composite Manager for SOA 代理也安装在 WebSphere Application Server 环境中，并负责监视信用检查服务的响应时间。

2. Tivoli Composite Application Manager（承载于 Tivoli Monitoring 服务器上）从运行于数据中心的 Tivoli Composite Application Manager 代理接收响应时间度量。

3. WebSphere Service Registry and Repository 承载两个信用检查服务的端口定义（端口是 WSDL 文档中指定服务端点地址的元素）。每个端口定义包含服务响应时间的一个自定义属性。如果信用检查服务实例的服务响应时间超过 10 秒，Tivoli Composite Application Manager for SOA 将产生一个境况事件。该境况事件更新 WebSphere Service Registry and Repository 中的端口定义中的相关自定义属性。

动态路由服务

JKHLE 可以使用存储在 WebSphere Service Registry and Repository 中的服务响应时间信息，动态地选择使用哪一个数据中心运行信用检查服务。正如前面提到过的，当服务响应时间少于 10 秒时，JKHLE 希望使用达拉斯的绿色数据中心。

图 4 显示了 JKHLE 用于动态路由服务的体系结构。

注意 ：图 4 中所示的 Tivoli Composite Application Manager for SOA 代理在运行时与 Tivoli Composite Application Manager for SOA 服务器通信，如图 3 所示。

图 4 中所示的体系结构演示了以下流程流：

1. 帐户开立业务流程（在 IBM WebSphere Process Server 中运行）包含一个调用信用检查服务的活动。为了定位信用检查服务，将向运行于 WebSphere Enterprise Service Bus 中的中介流发送一个请求。

2. IBM WebSphere Enterprise Service Bus 中的中介流接收到针对信用检查服务的请求。该中介流使用 Endpoint Lookup 中介原语在 WebSphere Service Registry and Repository 中查询平均响应时间少于 10 秒的信用检查服务的端点 URL。平均响应时间是使用 Tivoli Composite Application Manager for SOA 捕获到的自定义属性。该自定义中介原语检查所有满足响应时间要求的返回端点 URL，并确定应该使用哪一个端点 URL 调用信用检查服务。如果达拉斯端点 URL 满足响应时间要求，则优先选择达拉斯端点 URL。否则，将使用费城的信用检查服务。

3. 中介流选择的端点 URL 将用于调用相关信用检查服务（在达拉斯或费城数据中心）。

将任务推迟到非高峰能源使用时间

全天的能源消耗需求很少是均匀分布的。给定电厂的能源使用通常在白天较高，在夜间较低。因此，电力供应商对高峰时段收取更多的单位能源费用。

JKHLE 帐户开立流程是包括许多步骤的长时间运行的业务流程。其中一个步骤涉及到客户信息的数据联合和合并。这是一个处理器和磁盘密集型步骤，因为它涉及到创建和更新整个 JKHLE IT 基础结构中的记录。

JKLHE 可以通过在非高峰能源使用时间运行这些处理器和磁盘密集型任务来降低能源成本。客户信息处理可以在能源成本较低的夜间进行批处理。

JKHLE 还可以通过调整能源使用时间安排来减少碳排放量。达拉斯数据中心的电力供应商与 JKHLE 签订了协议，他们可以每小时提供 2400 千瓦的能源，并且其中 70% 的能源由风力发电机产生。

如果 JKHLE 超过每小时 2400 千瓦时，电费则要高得多。

此外，电力供应商的风力发电机已经达到最大容量。

因此，JKHLE 所产生的任何额外能源需求都将完全采用煤电发电机加以满足。

通过使用 IBM Tivoli Monitoring 解决方案和 IBM Tivoli Monitoring for Energy Management（如“测量用电量和碳排放量”所述），JKHLE 可以跟踪他们正在使用多少能源。当达拉斯数据中心的电力消耗达到每小时 2100 千瓦时，将会产生一个境况事件。此境况事件导致帐户开立流程推迟非关键处理（例如客户信息的数据联合），从而确保该数据中心不会超出用电限额，并且不使用另外的煤炭产生的电力。

管理局部碳排放量减少

除了减少数据中心的能源消耗和碳排放量以外，JKHLE 还迫切希望使其员工能够帮助减少工作区中的碳排放量。JKHLE 的目标是将工作区的碳排放量减少 10%。

以下这些因素（以及其他因素）会影响员工的碳排放量：

• 员工使用多少电力为电器和电子设备供电
• 员工使用多少燃料油或天然气给 JKHLE 的办公室（在员工在家里工作的情况下，则为员工的家）取暖和制冷
• 员工使用多少汽油在家庭和办公场所之间驾车行驶

JKHLE 可以计算和监视这其中每一种产生碳的活动。当员工知道他们的碳排放量的基准时，他们就可以确定自己需要做些什么来减少碳排放，并降低他们的碳排放量。

技术解决方案

JKHLE 看到了 Web 2.0 技术的希望。JKHLE 了解到 IBM 有一个基于 Web 2.0 的新软件产品，名为 IBM Lotus Mashup Center。在观看演示之后，JKHLE 认识到他们可以使用 Lotus Mashup Center 创建灵活、易于开发和动态的 Web 应用程序。

JKHLE 决定使用 Lotus Mashup Center 构建一个简单 Web 应用程序，以提供支持组织的碳排放量绿色计划的功能。该应用程序将显示整个工作区的当前碳排放量，并将其作为基准。该基准将使 JKHLE 能够测量在支持 10% 碳减少量目标的过程中的进展情况。

该 Web 应用程序将为每个员工提供具有以下功能的界面：

• 用于计算员工碳排放量的界面

此界面要求员工输入关于计算机使用情况、上下班交通等信息。该应用程序使用这些值计算员工的碳排放量。

• 一个用于减少员工碳排放量的活动列表

此列表为每个员工定制，并在每个员工的行为更改时动态地进行更新。

• 一个用于计算给定 JKHLE 办公室的碳排放量的界面，以及一个有关如何降低碳排放量的活动列表

此界面由 JKHLE 办公室经理用于计算给定办公室的碳排放量（使用诸如办公室中使用的加热和制冷方法、使用的电器设备等值）。此界面将为办公室经理提供有关如何减少碳排放量的建议。

为了开发此 Web 应用程序，JKHLE 使用 IBM WebSphere sMash 作为开发、测试和运行时环境。创建了 iWidget （例如，计算员工碳排放量的网页），并在 WebSphere sMash 环境中运行。向 Lotus Mashup Center 注册 iWidget URL，以创建 Mashup。

通过使用 WebSphere sMash 作为开发、测试和运行时环境进行 iWidget 的管理，JKHL 可以利用 sMash 的关键功能构建 iWidget，非常快速地完成开发。这些功能包括脚本、Zero Resource Model（例如，可方便地构建数据库后端，用于跟踪员工或办公室能耗并提供建议）和快速 GUI 开发的 Dojo 支持。

通过使 JKHLE 的员工和办公室经理清楚他们的碳排放量，JKHLE 可以鼓励减少碳排放量，并且能够满足其减少 10% 碳排放的目标。然后将对碳排放量的进度进行测量、显示并与原始基准进行比较，这一切全都在该 Mashup Web 应用程序中进行。

总结

IBM 的 Smart SOA 解决方案可帮助组织以各种方式构建绿色 IT 解决方案。可以测量用电量和碳排放量，设置削减目标。可以动态地向更清洁的能源供应商分配工作，以最大限度地加以使用。非必需的处理工作可以推迟到非高峰能源时间，减少成本和碳排放。此外，员工可以获得跟踪和减少自己碳排放量的能力。IBM Smart SOA 解决方案能为绿色 IT 环境等提供所有这些解决方案