通過計(jì)算和改進(jìn)電力使用效率(PUE)，提高數(shù)據(jù)中心的能源效率

　　多年來，數(shù)據(jù)中心所有者和運(yùn)營商一直致力于提高設(shè)施能源效率。電力成本在數(shù)據(jù)中心的運(yùn)營預(yù)算中占了相當(dāng)大的一部分，并且由于地緣政治的發(fā)展，許多地區(qū)的電力成本一直在飆升。在美國，運(yùn)營一個典型的大型數(shù)據(jù)中心一年的成本占資本支出的8.6%。電力支出占該預(yù)算的40%到80%。

　　超大規(guī)模運(yùn)營商、托管服務(wù)提供商和企業(yè)的數(shù)據(jù)中心團(tuán)隊(duì)希望高效地為設(shè)備供電和冷卻設(shè)備，以便降低成本，并騰出資金用于其他投資，或?qū)⒏�多利潤返還給企業(yè)。此外，企業(yè)還面臨股東和媒體日益增長的壓力，要求將電力消耗降至最低。雖然數(shù)據(jù)中心目前使用全球1%的電力，但由于數(shù)字化、人工智能驅(qū)動的分析和服務(wù)、加密貨幣以及其他電力和計(jì)算密集型趨勢呈指數(shù)級增長，該行業(yè)的電力消耗正在快速增長。

　　本文將深入探討電力使用效率(PUE)的概念、它為什么重要，以及如何優(yōu)化數(shù)據(jù)中心或設(shè)施網(wǎng)絡(luò)的電力消耗。

　　什么是電力使用效率(PUE)，其是如何計(jì)算的?

　　據(jù)TechTarget稱，PUE是用于確定數(shù)據(jù)中心能源效率的關(guān)鍵指標(biāo)，其是通過將進(jìn)入設(shè)施的總功率除以用于運(yùn)行IT設(shè)備的功率來確定的。服務(wù)器是最大的能源消耗大戶，消耗了數(shù)據(jù)中心40%的電力，其次是電力和冷卻設(shè)備，占39%。

　　設(shè)施效率越高，得分越接近1.0。因此，企業(yè)希望降低其PUE分?jǐn)?shù)以提高能源效率。根據(jù)Gartner的數(shù)據(jù)，雖然數(shù)據(jù)中心目前的平均PUE分?jǐn)?shù)為1.57，但一些較新的設(shè)施能夠達(dá)到1.3甚至更低的PUE。

　　Google在其所有大型數(shù)據(jù)中心擁有令人羨慕的1.1 PUE。Microsoft的PUE在現(xiàn)有設(shè)施中為1.22，在新設(shè)施中為1.12。AWS數(shù)據(jù)無法在線獲得，但據(jù)說其能效比美國數(shù)據(jù)中心的中位數(shù)高3.6倍。

　　為什么要使用數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施管理(DCIM)軟件計(jì)算PUE

　　通過手動計(jì)算PUE以監(jiān)控能源使用情況，這非常耗時(shí)，且容易在過程中引入錯誤。故此，需要計(jì)算每個設(shè)備的用電量，同時(shí)通過比較輸入和輸出值來計(jì)算損耗;把這些數(shù)字加起來;然后將總輸入功率除以這個總和。要創(chuàng)建可信賴的PUE分?jǐn)?shù)，并衡量數(shù)據(jù)中心能效計(jì)劃的影響，需要每周或每月或全年重復(fù)這一過程。

　　有一種更簡單的PUE計(jì)算方法：使用數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施管理(DCIM)軟件來幫助提高對數(shù)據(jù)中心電源鏈的可見性。如此，可以很容易地看到不同的設(shè)備，如配電單元(PDU)、不間斷電源(UPS)、機(jī)房空調(diào)(CRAC)和支持SNMP(簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議)的分支電路等的用電量。有了這些數(shù)據(jù)，PUE的計(jì)算變得更加自動化，也更容易進(jìn)行。

　　了解數(shù)據(jù)中心設(shè)施的PUE分?jǐn)?shù)有助于：

　　實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備設(shè)施用電量

　　分析歷史數(shù)據(jù)以確定關(guān)鍵趨勢

　　評估和比較優(yōu)化能源使用的機(jī)會

　　為新投資準(zhǔn)備商業(yè)案例

　　展示實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的進(jìn)展

　　如何使用PUE數(shù)據(jù)提高數(shù)據(jù)中心能效

　　那么，在計(jì)算出PUE分?jǐn)?shù)后，可以采取哪些步驟來提高它?

　　遠(yuǎn)程監(jiān)控管理：使用DCIM等集中管理平臺，對虛擬化、軟硬件資產(chǎn)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理。這些工具提供了全面而細(xì)致的見解;使團(tuán)隊(duì)能夠跟蹤和趨勢數(shù)據(jù)，例如電力消耗;并接收警報(bào)，例如設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)。通過使用此數(shù)據(jù)維護(hù)和升級IT、電源和冷卻技術(shù)，可以提高PUE分?jǐn)?shù)。

　　停用“僵尸”服務(wù)器：僵尸、昏迷或幽靈的服務(wù)器是指消耗能源但不處理工作負(fù)載的服務(wù)器。一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，大約25%的服務(wù)器和30%的虛擬機(jī)是僵尸，因此可以退役。DCIM解決方案可以配置為自動刪除不消耗電力的系統(tǒng)到PUE評分中，例如虛擬服務(wù)器。

　　盡可能虛擬化：數(shù)據(jù)中心團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在正在虛擬化無數(shù)設(shè)備，包括應(yīng)用、服務(wù)器、數(shù)據(jù)存儲、計(jì)算網(wǎng)絡(luò)、用戶桌面等等。VMWare等虛擬化技術(shù)提供商提供將物理資源與虛擬環(huán)境分離的管理程序，使底層設(shè)備能夠動態(tài)支持更多的資源和用戶。虛擬化使主機(jī)能夠支持更多設(shè)備，從而降低功耗。然而，虛擬化也增加了機(jī)架的功率密度，因?yàn)橛?jì)算得到了更有效的利用。因此，為了從虛擬化中獲得更多優(yōu)勢，還應(yīng)該改進(jìn)底層系統(tǒng)的電源和冷卻。

　　改進(jìn)電源管理和配電：在實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心現(xiàn)代化時(shí)，請考慮升級電源管理系統(tǒng)，例如安裝新的斷路器、開關(guān)設(shè)備、智能PDU、UPS等。優(yōu)化電力負(fù)載可以降低能源成本，同時(shí)防止電力設(shè)備過載可以避免可能對IT設(shè)備造成有害成本的停電。一項(xiàng)關(guān)于數(shù)據(jù)中心性能的451 Research調(diào)查發(fā)現(xiàn)，75%的受訪者表示其電力效率低于80%，這表明需要改進(jìn)。

　　優(yōu)化冷卻：數(shù)據(jù)中心團(tuán)隊(duì)有多種工具來改善冷卻，包括使用環(huán)境傳感器來確定設(shè)備的適當(dāng)溫度，確保合適的濕度和氣流，以及升級報(bào)廢系統(tǒng)。冷熱通道氣流遏制系統(tǒng)將冷熱空氣分開，更有效地冷卻設(shè)備并降低電力成本。另一種策略是對高密度工作負(fù)載使用液體冷卻。

　　使用更多可再生能源：從歷史上看，可再生能源因其不可預(yù)測性而成為不了數(shù)據(jù)中心的最佳選擇。然而，電池儲能系統(tǒng)(BESS)使創(chuàng)建混合能源系統(tǒng)并在最佳時(shí)間使用最佳能源成為可能。

　　如何選擇合適的數(shù)據(jù)中心電源管理軟件

　　許多企業(yè)提供DCIM軟件，可用于計(jì)算PUE。軟件應(yīng)提供：

　　全廣度發(fā)現(xiàn)，能夠計(jì)算和找到所有的資源在一個地方

　　方便的拖放功能，以建模數(shù)據(jù)中心空間

　　自動生成機(jī)架圖的能力

　　IT配線架管理能力

　　詳細(xì)的設(shè)備信息

　　集成電源管理功能

　　根據(jù)設(shè)施需求定制功能的能力

　　跨設(shè)施網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性

　　此外，團(tuán)隊(duì)可能會考慮從還提供其他關(guān)鍵數(shù)據(jù)中心管理功能的供應(yīng)商處購買DCIM解決方案，如IT資產(chǎn)管理(ITAM)和配置管理數(shù)據(jù)庫(CMDB)。通過這樣做，他們可以獲得數(shù)據(jù)中心性能的整體視圖，更容易地解決問題，優(yōu)化軟件許可和其他支出等等。

　　提高PUE分?jǐn)?shù)，以保持競爭力運(yùn)行節(jié)能數(shù)據(jù)中心并不斷優(yōu)化流程被視為市場競爭優(yōu)勢。企業(yè)甚至選擇數(shù)據(jù)中心合作伙伴，部分原因在于其PUE分?jǐn)?shù)。原因是企業(yè)可以通過與節(jié)能伙伴合作來減少自己的碳足跡。此外，所有數(shù)據(jù)中心運(yùn)營商都希望經(jīng)營盈利業(yè)務(wù)，以便發(fā)展和擴(kuò)大規(guī)模，并在氣候和地緣政治變化的時(shí)代證明自己的商業(yè)模式具有前瞻性。