聯合大學資訊處資訊長 陳榮堅

聯合大學,這個座落在苗栗丘陵臺地上的大學,從後龍這個山坡小鎮新蓋高鐵站,還要20分鐘車程深入的校區,沿路人煙稀少,校門口四周看不到都市常見的便利商店,連學生都戲稱是臺灣遠得要命大學,但,這裡卻有一座不輸世界級機房節能效率的新一代綠能機房。

為了催生這座綠能機房,2012年時聯合大學高層特地找來一位業界實戰經驗豐富的IT專家,也就是聯合大學資訊處資訊長陳榮堅。他一接下任務,從設計之初就決定要建置一間超高效率的綠能機房。

綠能機房如何定義?陳榮堅指出,有幾種指標能判斷資料中心的能源效率,像是能源使用效率(Power Usage Effectiveness,PUE)、資料中心基礎效率(Data Center Infrastructure Efficiency,DCIE)等,其中以PUE最為業界採用。

多項機房節能設計以降低PUE值

PUE值越低,代表機房空調冷卻所需的電力越少,其計算方式是以資料中心的總用電量除以資訊中心內IT設備的總用電量得出來的值。聯合大學舊機房的PUE值過去為2,經過幾年優化後目前達到1.7。

陳榮堅表示,新機房最初計畫要達到PUE值1.6,不過實際營運平均值已經低於1.5,達1.43,不輸台哥大或中華電信新一代節能機房的節能效率。

雖說PUE值越低可以省下許多電費成本,但要實現此目標並非易事,得採用相當多的機房節能設計才行,以聯合大學新機房來說,陳榮堅舉例,建立冷熱通道避免混風、隔絕外部空氣、配置獨立空調系統等都是關鍵節能設計。尤其建置這座位於山上新校區機房時,陳榮堅首先要考慮的是濕度問題,因為樓層愈低濕度愈大,因他將新機房設於圖資大樓的高樓層。

為了兼顧有效管理和電費計算,陳榮堅還特別將新機房分為兩間房間,一間作為代管機房之用,約30坪。另一間70坪空間才是學校主要使用的主機房。主機房服務對象以全校性服務為主,而代管機房則是用於滿足各系所的需求,可讓各系自行監看各自的伺服器和系統,未來甚至計畫讓各系所自行控制IT成本和電費支出等,陳榮堅表示,他們還正與企業洽談機房託管業務,讓學校有更多增加收入的管道。

冷熱通道分離避免混風,機櫃式空調節省用電成本

過去聯合大學的舊機房未採冷熱通道設計,造成混風情況嚴重,機櫃進風口溫度不穩定,容易發生設備熱當機的情況,或是空調系統耗能增加等問題。在新機房中,則透過機櫃配置將熱通道封閉以分離冷熱通道,也於熱通道處設計電動門,並在機櫃上方設計了隔板,把熱通道密閉起來,來避免造成傳統機房冷熱混風的現象。另外,聯合大學也在每座機櫃間安裝了機櫃式空調,方便就近消除熱源,讓冷風直接吹入機櫃以減少損耗,陳榮堅透露,不過,通道上方仍保留一個出風口,若發生熱通道過熱的情況,還可以開啟這個風口把熱氣帶走。

新機房的空調系統以機櫃式空調為主。早期,多數學校、機關單位的機房空調系統多為下吹式,甚至是使用一般室內空調。

陳榮堅說,下吹式空調雖然也能做到冷熱通道分離,但下吹式空調的冷路徑較長,若要持續維持低溫度的狀態,通常得將出風口溫度調得更低,多調降的溫差甚至多達4度,也因如此而相當耗電。

所以,陳榮堅在新機房採用了機櫃式空調,他說,優點是送風路徑短、傳輸速度快,且可以調高出風口溫度。不過,占用空間及建置成本高是機櫃式空調的缺點。以聯合大學這座100坪新機房空間來說,機櫃式空調的建置成本比傳統式空調貴了約200萬元。

但在建置完成後,相較於傳統式空調冷氣,新機房可以不用損失4度溫差,陳榮堅說,溫差每少1度可以節省6%的用電,少了4度可以省下25%的用電,日積月累還是能把建置成本補回來。

雖然新機房未使用下吹式空調,但陳榮堅仍堅持在新機房保留了高架地板,主要原因是要用於水管走線及部署煙霧偵測系統,而伺服器設備線路則都拉到機櫃上方的佈線架上。再者,由於臺灣地震頻繁,陳榮堅說,為了固定機櫃設備,機櫃上方還設置了固定支架將機櫃固定在天花板上,下方則固定到鋼筋水泥地板內。

新機房也同時部署了機櫃式配電櫃及模組化不斷電系統,陳榮堅表示,這樣的建置模式當遇到UPS模組故障或擴充時,可以進行不斷電維修。

 

聯合大學資訊長陳榮堅表示,綠能機房建置關鍵是,不能只考慮建置成本,因為綠能機房要等到完成後才能體會成本節省的效益。

 

極早期警報系統隨時分析空氣內碳粒子濃度

不過,陳榮堅認為,資訊中心最重要的安全設施其實是消防系統。一般火災發生時會有幾個漸進階段。燃燒前的空氣溫度會先上升,被燃物碳粒子和氣體會開始出現在空氣裡,此時並無明顯煙霧或火焰。接著漸漸可見煙霧,過段時間才會產生火焰。所以,聯合大學的消防防範措施也採取了三階段作法,包括了極早期警報系統、偵煙系統及最後的滅火系統。

他進一步說明,因為機房採熱通道封閉,造成連帶阻絕了消防氣體的噴灑,因此,如何讓消防氣體迅速順利噴灑至資料中心所有空間,是機房消防設計上要注意的重點。因此,聯合大學導入了多套極早期警報系統,配置於天花板下方。這類極早期警報系統上的開孔,能隨時偵測空氣中的碳粒子濃度,並能在發煙前30分鐘內判斷出是否有發生火災的可能性。

一旦判斷會有問題,系統就會立即發送簡訊或電子郵件通知資訊處相關人員,以爭取更多時間來控制火災。而最後一步的滅火系統也有特別考量,陳榮堅說,一般滅火系統以灑合成氣體鐵氟龍為主,由於因應綠能機房希望達到的環保效果,因此採用惰性氣體氬氣,並設置了獨立氣瓶室,共有29管每管單價40萬元的氬氣瓶。

自建兩條96芯光纖,建立跨校區網路

2014年初新機房完工後,聯合大學開始搬遷資訊設備,光是主要系統及設備的搬遷就花了兩天時間。陳榮堅表示,搬遷順利關鍵因素是事先設置的跨校區專用光纖。在2010年時,苗栗縣政府為聯合大學爭取到了聯大路開設預算,挖路同時,聯大資訊處也投資了約兩百萬元,埋下兩條96芯單膜光纖來串連新舊兩校區。

自行建置費用雖高,但遠比每年花百萬元向電信公司租用線路的費用更划算,陳榮堅說。由於光纖的建置,新舊校區就是區域網路,再加上舊校區既有兩套網路設備,即使關閉其中一套網路來搬遷系統,另一套仍可以持續使用,確保全校網路服務不受影響。而主機搬運則透過虛擬機器事先於實體機上測試後再遷移。

但是,聯合大學舊機房並沒有因此而棄置不用,陳榮堅選擇讓新舊機房互為備援,舉例來說,目前8部有執行虛擬化平臺的實體主機,就能分別於新舊機房各設置4部,如此一來,遇到其中一間機房有突發狀況,可以將系統轉移到另一間正常運作的機房,來減少對服務的衝擊。同時,還透過異地同步寫入機制,將寫入到本地端光纖儲存設備上的資料,同步複製到遠地端備援的光纖儲存設備內,來實現資料即時備援。

陳榮堅甚至未來將計畫要持續優化舊校區的機房,也讓這座舊機房的PUE值降低到綠能機房的程度,雖然苗栗風大也冷,不過因為空氣中的濕度也相當高且空氣品質差,容易損傷機房設備。同時考慮使用搭配水冷機制,來取代目前的自然風側冷卻作法。

他強調,建置綠能機房的一大特點在於不能總以建置成本當作主要考量,因為綠能機房節省成本的階段只要在建置完成後,除了實質看的到的成本,還有減少對地球、土地的資源損耗。

24小時雲端電腦教室,隨地能連到學校電腦

聯大資訊處除了全校校務系統的實體主機及虛擬機外,也利用5臺實體主機、虛擬主機軟體Citrix Xen Server、應用程式封裝Citrix Xenapp、虛擬桌面Citrix Xendesktop建置了24小時雲端電腦教室,讓學生不論在哪裡透過瀏覽器皆能連到學校的電腦。目前能最多允許60個人同時上線。

陳榮堅說,利用虛擬化可以實現無人化的自動管理,可以自動依據實體主機各自的負載流量後,再派送VM到不同主機。

同時,私有雲儲存平臺也是聯大資訊處目前提供的全校服務之一,陳榮堅說,老師及學生們都有著要上傳作業、作品、或是課堂講義的需求,因此出現了這個服務,未來也有朝向混合雲的想法,但資訊安全仍是為首要考量。

IT要發揮價值,必須讓用的人有感

若只有新機房有資訊辦公室,舊校區的學生或老師電腦教室或系統出了問題,就會比較晚得到協助,「這樣並不公平,對每個人尊重,別人才會尊重我們」陳榮堅說。

因此兩個校區皆設有資訊辦公室,「IT要發揮他的價值,除了維護基底,也要讓用戶有感!」資訊處、資訊中心要做的不光是維護學校IT的基底,也要讓資訊服務進步,做到讓用的人有感覺。

而如何讓資訊人員願意留下來持續任職是陳榮堅遇到的另一項挑戰,對學校而言,受到法治限制,學校的職務雖然穩定,但薪水制式化幾乎不會做調整造成人成可能流失的原因,和外面企業相較之下偏低,陳榮堅因此決定在兩年前選擇向學校提出修法,而今年立法通過,爭取到了技術加給及專業加給。

 

 CIO小檔案 

陳榮堅

聯合大學資訊處資訊長

學經歷:臺灣科技大學電子研究所博士畢業。畢業後進入三陽工業、良昱貿易公司從事電子及資訊科技相關職務,之後回到學校從事教職,並在2012年擔任聯合大學資訊中心主任,開始打造新校區綠能機房的建置事宜。到了2014年,資訊中心升格為資訊處,陳榮堅也成為資訊長。

 

 機關檔案 

聯合大學

●      地址:第一(二坪山)校區苗栗市恭敬里聯大1號;第二(八甲)校區苗栗市南勢里聯大2號

●      網址:www.nuu.edu.tw

●      成立時間:1972年6月

●      員工人數:教師290人、學生8,000人

●      現任校長:許銘熙

 

 資訊部門檔案 

●      資訊部門名稱:資訊處

●      直屬主管:校長

●      資訊部門主管職稱:資訊長

●      資訊部門主管姓名:陳榮堅

●      資訊部門人數:20人

●      每年IT預算:2,500萬元

●      資訊部門分工:教學推廣組、網路服務組、校務資訊組

IT部門大事紀:

●      2010年:2條光纖連同聯大路建置完成

●      2010年:兩校區配線網路電話

●      2014年:八甲校區綠能機房啟用、原校區資料遷移到八甲校區、學生請假系統上線、資訊中心改為資訊處

●      2014年:校務系統網頁化(導入中)


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