案例研究：用於實現綠色解決方案的智慧 SOA 方法

引言

能源是現代社會的關鍵要素，我們的日常生活和業務全都依賴於它。當能源價格飆升時，個人和企業都會受到嚴重的影響。計算機行業在優化系統和降低能源消耗的技術突破方面具有悠久的歷史。

面對日益高漲的能源價格趨勢，需要花更多的心思去考慮如何使用系統和軟體來節約能源以及支援綠色活動。企業正在積極尋求降低能源消耗的解決方案，以節約資金和促進綠色活動，例如使員工能夠管理他們的碳排放量。

本紅皮書重點介紹虛構的組織 JKHLE 如何使用 SOA 解決方案降低能源消耗並幫助推動綠色活動。其中包括以下部分：

• 瞭解該案例研究
• 測量用電量和碳排放量
• 動態地將服務路由到綠色資料中心
• 將任務推遲到非高峰能源使用時間
• 管理區域性碳排放量減少

  瞭解該案例研究

  JKHLE 在美國有兩個資料中心。每個資料中心在不同的地理位置，並分別使用不同的主要能源。JKHLE 已做出使用綠色和可再生電能的公司承諾，並在確保維護現有服務水平協議 (SLA) 之間尋求平衡。

  JKHLE 的兩個資料中心分別為：

  • 位於賓夕法尼亞洲費城的傳統能源資料中心

  這個現有的資料中心使用傳統能源生成的電力，包括煤炭、石油和天然氣。

  • 位於德克薩斯州達拉斯的可再生能源資料中心

  JKHLE 最近在德克薩斯州達拉斯附近的艾比利尼投資構建了一個新的資料中心，部分原因是由於艾比利尼靠近作為皮肯斯計劃 (Pickens Plan) 的一部分構建的風力發電場。該資料據中心使用的電廠通過風力產生 70% 的能源，所需的其餘能源通過煤炭產生。

  目前，JKHLE 在兩個資料中心之間均勻地分配工作負載。但是，JKHLE 已承諾成為良好的公司，並儘可能使用可再生能源。JKHLE 還希望使用承載在達拉斯資料中心的基於 SOA 的系統和服務完成大部分事務，僅當達到 SLA 閾值時才將服務請求解除安裝到費城資料中心（消耗通過傳統能源產生的電力）。

  測量用電量和碳排放量

  在 JKHLE 對資料中心做出任何更改之前，他們必須首先了解當前在每個資料中心使用的能源量和每個資料中心的碳排放量。

  通過監視能源使用，JKHLE 能夠為能源消耗和碳排放量減少設定切合實際的目標。在實現更改時，JKHLE 可以使用監視資料確定能源使用量的減少、通過減小能源需求實現的資金節省，以及碳排放量的減少。這些度量表明瞭他們的綠色活動的投資回報。

  技術解決方案

  JKHLE 使用 IBM Tivoli® Monitoring 解決方案測量能源使用情況。

  圖 1 顯示了 JKHLE 使用的體系結構。

  
  圖 1. 測量用電量和碳排放量
  
  

  此體系結構包括以下步驟：

  1. JKHLE 的資料中心使用各種各樣的 IBM 硬體，包括 IBM BladeCenter® 和 IBM System z® 伺服器。這些伺服器由 Active Energy Manager 代理（IBM Systems Director Active Energy Manager™ 的一個元件）和 Tivoli Monitoring for Energy Management 代理進行監視。這些代理將監視資料傳送到執行於 JKHLE 公司總部的 Tivoli Enterprise Monitoring Server。

  2. Tivoli Enterprise Monitoring Server 將監視資料傳送到 Tivoli Data Warehouse 進行儲存。

  3. JKHLE 使用 Tivoli Data Center Optimization for Energy Management 來生成給定時間段的報告。這些報告中的資料來自於 Tivoli Data Warehouse。

  Tivoli Data Center Optimization for Energy Management 建立按資源（例如伺服器、儲存、網路裝置和設施）逐條記載的能源成本報告。此外，通過為 Tivoli Data Center Optimization for Energy Management 提供有關資料中心使用的電力的產生方式的資訊（例如，JKHLE 知道達拉斯資料中心使用的能源的 70% 來自於風力，其餘 30% 來自於煤炭），JKHLE 可以生成碳排放量報告。

  圖 2 顯示了 Tivoli Data Center Optimization for Energy Management 生成的“資料中心電力使用情況”報告的示例。

  
  圖 2. “資料中心電力使用情況”報告
  

  動態地將服務路由到綠色資料中心

  JKHLE 可以使用 IBM Enterprise Service Bus (ESB)，基於後設資料動態選擇端點以滿足服務請求。該後設資料可以從監視服務響應時間級別和資料中心的綠色電源首選項中收集而來。這些概念可應用於許多不同型別的應用程式。

  JKHLE 有一個基於 SOA 的帳戶開立流程。JKHLE 最近通過 IBM 業務分析人員對此業務流程進行了重新建模，以自動化該流程中的許多手動步驟。通過消除這些手動步驟，JKHLE 顯著減少了開立新帳戶所需要的基於紙張的表格數量，並將紙張使用減少了 75%。由於此更改，JKHLE 預期每個月可以在紙張相關的採購和機密檔案保管方面節省 1 萬美元。JKHLE 帳戶開立流程包括許多服務，可以將這些服務承載在不同的資料中心以實現所需的服務級別。例如，該帳戶開立流程呼叫一個信用檢查服務來檢查客戶的信用可靠性。此信用檢查服務同時承載在達拉斯和費城資料中心。SLA 規定該信用檢查服務需要在 10 秒內響應請求。只要承載在達拉斯綠色資料中心的信用檢查服務能夠滿足 SLA 的 10 秒要求，就會盡可能使用該資料中心的信用檢查服務。但是，當無法滿足 SLA 時，則將請求路由到替代的費城資料中心。

  技術解決方案

  JKHLE 已經有一個 ESB 解決方案，帳戶開立流程使用了該解決方案。當帳戶開立流程需要向信用檢查服務發出呼叫時，它將通過 ESB 發出呼叫。ESB 接受來自帳戶開立流程的請求，並將其傳送到適當的服務提供者。該 ESB 是在 IBM® WebSphere Enterprise Service Bus 中實現的。JKHLE 對此解決方案進行了擴充套件，以整合在儘可能的情況下對綠色資料中心的使用。JKHLE 使用 IBM Tivoli Composite Application Manager for SOA 來監視服務響應時間。如果信用檢查服務響應時間超過 10 秒的 SLA 閾值，則會觸發一個 Tivoli Composite Application Manager for SOA 境況，並在 IBM WebSphere Service Registry and Repository 中相應地更新後設資料。

  目前，JKHLE 每天大約處理 1000 個帳戶開立申請和隨後的信用檢查。在高峰使用時間，承載信用檢查服務的系統可以同時處理 100 個事務並滿足所需的響應時間。JKHLE 希望使用達拉斯綠色資料中心處理 80% 的信用檢查服務事務。

  JKHLE 實現的解決方案劃分為兩個邏輯部分：

  • 監視服務響應時間
  • 動態路由服務

  監視服務響應時間

  圖 3 顯示了 JKHLE 用於監視服務響應時間的體系結構。

  
  圖 3. 監視服務響應時間
  
  

  圖 3 所示的體系結構包括以下步驟：

  1. 信用檢查服務承載在每個資料中心的 IBM WebSphere Application Server 環境中。Tivoli Composite Manager for SOA 代理也安裝在 WebSphere Application Server 環境中，並負責監視信用檢查服務的響應時間。

  2. Tivoli Composite Application Manager（承載在 Tivoli Monitoring 伺服器上）從執行於資料中心的 Tivoli Composite Application Manager 代理接收響應時間度量。

  3. WebSphere Service Registry and Repository 承載兩個信用檢查服務的埠定義（埠是 WSDL 文件中指定服務端點地址的元素）。每個埠定義包含服務響應時間的一個自定義屬性。如果信用檢查服務的服務響應時間超過 10 秒，則 Tivoli Composite Application Manager for SOA 將產生一個境況事件。該境況事件更新 WebSphere Service Registry and Repository 中的埠定義中的相關自定義屬性。

  動態路由服務

  JKHLE 可以使用儲存在 WebSphere Service Registry and Repository 中的服務響應時間資訊，動態地選擇使用哪一個資料中心執行信用檢查服務。正如前面提到過的，當服務響應時間少於 10 秒時，JKHLE 希望使用達拉斯的綠色資料中心。

  圖 4 顯示了 JKHLE 用於動態地路由服務的體系結構。

  
  圖 4. 基於服務響應時間動態地路由服務
  
  

  注意：圖 4 中所示的 Tivoli Composite Application Manager for SOA 代理在執行時與 Tivoli Composite Application Manager for SOA 伺服器通訊，如第 9 頁上的圖 3 所示。

  圖 4 所示的體系結構包括以下步驟：

  1. 帳戶開立業務流程（在 IBM WebSphere Process Server 中執行）包含一個呼叫信用檢查服務的活動。為了定位信用檢查服務，將向執行於 WebSphere Enterprise Service Bus 中的中介流傳送一個請求。

  2. IBM WebSphere Enterprise Service Bus 中的中介流接收到針對信用檢查服務的請求。該中介流使用 Endpoint Lookup 中介原語在 WebSphere Service Registry and Repository 中查詢平均響應時間少於 10 秒的信用檢查服務的端點 URL。平均響應時間是使用 Tivoli Composite Application Manager for SOA 捕獲到的自定義屬性。該自定義中介原語檢查所有滿足響應時間要求的返回端點 URL，並確定應該使用哪一個端點 URL 呼叫信用檢查服務。如果達拉斯端點 URL 滿足響應時間要求，則優先選擇達拉斯端點。否則，將使用費城的信用檢查服務。

  3. 中介流選擇的端點 URL 將用於呼叫相關信用檢查服務（在達拉斯或費城資料中心）。

  將任務推遲到非高峰能源使用時間

  全天的能源消耗需求很少是均勻分佈的。給定電廠的能源使用通常在白天較高，在夜間較低。因此，電力供應商對高峰時段收取更多的單位能源費用。

  JKHLE 帳戶開立流程是包括許多步驟的長時間執行的業務流程。其中一個步驟涉及到客戶資訊的資料聯合和合並。這是一個處理器和磁碟密集型步驟，因為它涉及到建立和更新整個 JKHLE IT 基礎結構中的記錄。

  JKLHE 可以通過在非高峰能源使用時間執行這些處理器和磁碟密集型任務來降低能源成本。客戶資訊處理可以在能源成本較低的夜間進行批處理。JKHLE 還可以通過調整能源使用時間安排來減少碳排放量。達拉斯資料中心的電力供應商與 JKHLE 簽訂了協議，他們可以每小時提供 2400 千瓦的能源，並且其中 70% 的能源由風力發電機產生。如果 JKHLE 每小時的耗電量超出 2400 千瓦，他們將向 JKHLE 收取顯著更高的能源費率。此外，該電力供應商的風力發電機已經達到最大容量，因此 JKHLE 的任何能源需求增加將完全由煤炭熱力發電機滿足。

  通過使用 IBM Tivoli Monitoring 解決方案和 IBM Tivoli Monitoring for Energy Management（如第 3 頁上的“測量用電量和碳排放量”所述），JKHLE 可以跟蹤他們正在使用多少能源。當達拉斯資料中心的電力消耗達到每小時 2100 千瓦時，將會產生一個境況事件。此境況事件導致帳戶開立流程推遲非關鍵處理（例如客戶資訊的資料聯合），從而確保該資料中心不會超出用電限額，並且不使用附加的煤炭產生的電力。

  管理區域性碳排放量減少

  除了減少資料中心的能源消耗和碳排放量以外，JKHLE 還迫切希望使其員工能夠對工作區中的碳排放量有所影響。JKHLE 具有將工作區的碳排放量減少 10% 的目標。

  影響員工碳排放量的因素包括：

  • 員工使用多少電力為電器和電子裝置供電。
  • 員工使用多少燃料油或天然氣給 JKHLE 的辦公室（在員工從家裡工作的情況下，則員工的家）取暖和製冷。
  • 員工使用多少汽油在家庭和辦公場所之間駕車行駛。

  JKHLE 可以計算和監視這其中每一種產生碳的活動。當員工知道他們的碳排放量的基準時，他們就可以確定自己需要做些什麼來減少碳排放，並降低他們的碳排放量。

  技術解決方案

  JKHLE 看到了 Web 2.0 技術的希望。JKHLE 瞭解到 IBM 有一個基於 Web 2.0 的新軟體產品，名為 IBM Lotus® Mashup Center。在觀看演示之後，JKHLE 認識到他們可以使用 Lotus Mashup Center 建立靈活、易於部署和動態的 Web 應用程式。

  JKHLE 決定使用 Lotus Mashup Center 構建一個簡單 Web 應用程式，以提供支援其碳排放量綠色計劃的功能。該應用程式將顯示整個工作區的當前碳排放量，並將其作為基準。該基準將使 JKHLE 能夠測量在支援 10% 碳減少量目標的過程中的進展情況。該 Web 應用程式將為每個員工提供具有以下功能的介面：

  • 一個用於計算員工的碳排放量的介面。

  此介面要求員工輸入有關計算機使用、上下班交通等的資訊。該應用程式使用這些值計算員工的碳排放量。

  • 一個用於減少員工碳排放量的活動列表。

  此列表為每個員工定製，並在每個員工的行為更改時動態地更新。

  • 一個用於計算給定 JKHLE 辦公室的碳排放量的介面，以及一個有關如何降低碳排放量的活動列表。

  此介面由 JKHLE 辦公室經理用於計算給定辦公室的碳排放量（使用諸如辦公室中使用的加熱和冷卻方法、使用的電器裝置等值），併為辦公室經理提供有關如何減少碳排放量的建議。

  為了開發此 Lotus Mashup Center Web 應用程式，JKHLE 需要完成以下任務：

  • 建立小部件（例如計算員工的碳排放量的網頁）。
  • 在 IBM InfoSphere™ MashupHub 中註冊小部件的 URL。
  • 將小部件新增到 Lotus Mashups 工具箱。
  • 將小部件打包為 WAR 檔案，並將其上載到 Mashup Catalog。

  通過使 JKHLE 的員工和辦公室經理清楚他們的碳排放量，JKHLE 可以鼓勵減少碳排放量，並且能夠滿足其減少 10% 碳排放的目標。然後將對碳排放量的進度進行測量、顯示並與基準進行比較，這一切全都在該 Lotus Mashup Center Web 應用程式中進行。

  
  
  
  

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