數(shù)據(jù)中心能源使用效率PUE

今天，許多企業(yè)都在積極尋求以盡可能少的投入來獲得產(chǎn)出最大化的新方案。以便減少IT預(yù)算以及數(shù)據(jù)中心擴(kuò)張所需的附帶相關(guān)費(fèi)用。數(shù)據(jù)中心的管理者需要把重點(diǎn)放在建立高效的運(yùn)營(yíng)環(huán)境，提高現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心的效率。數(shù)據(jù)中心的效率可以通過提高計(jì)算密度，創(chuàng)造冷通道控制系統(tǒng)或更有效地利用外部空氣的實(shí)現(xiàn)，但長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，最為關(guān)鍵的組成部分是要對(duì)衡量數(shù)據(jù)中心效率的指標(biāo)有一個(gè)充分的理解，以及如何正確的改善提高效率。

電力使用效率（PUE）是衡量數(shù)據(jù)中心能源效率的最基本和最有效的指標(biāo)之一。其計(jì)算方法是以數(shù)據(jù)中心設(shè)施所消耗的總功率除以IT設(shè)備所消耗的功率。由此產(chǎn)生的比率提供有效的電源機(jī)組負(fù)荷的IT負(fù)荷。例如，一個(gè)2.0的PUE值即意味著IT設(shè)備每消耗一瓦功率，就需要一個(gè)額外的瓦數(shù)提供配套的電源及保持設(shè)備冷卻。數(shù)據(jù)中心經(jīng)理們正在采取各種各樣的措施以減少PUE。

PUE的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)是由綠色網(wǎng)格組織推出的，這是一家專注于提高數(shù)據(jù)中心能源效率的IT專業(yè)人士協(xié)會(huì)。綠色網(wǎng)格同時(shí)還發(fā)布了DCiE指標(biāo)（數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施效率）。這兩個(gè)指標(biāo)衡量?jī)蓚€(gè)相同的參數(shù)：數(shù)據(jù)中心和IT設(shè)備的電源的總功率。

PUE=數(shù)據(jù)中心總功率/IT設(shè)備電源

DCiE=IT設(shè)備電源/數(shù)據(jù)中心總功率

PUE值為1即為數(shù)據(jù)中心效率的最佳水平。在實(shí)際應(yīng)用中，PUE值為1意味著所有進(jìn)入數(shù)據(jù)中心的電源均被用于IT設(shè)備。上述值超過1則表示數(shù)據(jù)中心需要額外電力開銷以支持IT負(fù)載。

數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施效率（DCiE）是PUE的倒數(shù)。它計(jì)算的是百分比，通過IT設(shè)備的總功率除以數(shù)據(jù)中心的總功率再乘以100。PUE值為3.0相當(dāng)于DCiE價(jià)值為33%，即表明：IT設(shè)備的耗電量占到數(shù)據(jù)中心設(shè)施總電源消耗的33%。

正如我上文所述，在一個(gè)理想的情況下，所有輸入數(shù)據(jù)中心的功率應(yīng)用于操作IT負(fù)荷

服務(wù)器、存儲(chǔ)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)）。如果我們認(rèn)為所有進(jìn)入數(shù)據(jù)中心的功率均消耗到數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)上面，那么由此產(chǎn)生的PUE即為理想狀態(tài)的1。然而，實(shí)際上，這些電力的一部分要被轉(zhuǎn)移到支持制冷、照明和其他支持基礎(chǔ)設(shè)施。還有一部分剩余電量由于在電力系統(tǒng)的損失而消耗，然后才是那部分用于服務(wù)IT負(fù)載的電力。

計(jì)算PUE

想想看，進(jìn)入數(shù)據(jù)中心的電源為100千瓦（電表測(cè)量），IT負(fù)載所消耗的電力負(fù)荷為50千瓦（在UPS的輸出端測(cè)得），PUE的計(jì)算公式如下：

PUE=100/50=2.0

PUE值為2.0對(duì)于數(shù)據(jù)中心來說是很平常的。這意味著，供應(yīng)一臺(tái)功耗為1瓦的服務(wù)器，實(shí)際需要消耗2瓦的供電。而由于進(jìn)入數(shù)據(jù)中心的每一度電，我們都是要支付費(fèi)用的，額外的開銷就意味著額外的費(fèi)用。減少這種開銷將減少數(shù)據(jù)中心的整體運(yùn)營(yíng)成本。

我們所介紹的這兩種可以為提高數(shù)據(jù)中心能源效率帶來改變的方法包括：

減少支持基礎(chǔ)設(shè)施的電源人

減少電力系統(tǒng)中的損失人

這樣我們就可以確保讓盡可能多的電源進(jìn)入數(shù)據(jù)中心的IT負(fù)載，進(jìn)而提高數(shù)據(jù)中心能源效率和減少的PUE。

PUE指標(biāo)并不總是理想狀態(tài)

使用PUE作為測(cè)量數(shù)據(jù)中心效率的指標(biāo)是否有弊端呢？數(shù)據(jù)中心經(jīng)理們面臨著巨大的在降低成本的同時(shí)保持與其他公司報(bào)告的PUE持平的壓力。不幸的是，這并不總是好的方法，并且有可能產(chǎn)生負(fù)面影響。如果數(shù)據(jù)中心經(jīng)理只注重降低PUE值的話，他們可能會(huì)不經(jīng)意地使用更多的能源進(jìn)而提高數(shù)據(jù)中心的成本。

例如，一家數(shù)據(jù)中心的輸入功率為100千瓦，其中50KW用于提供給IT設(shè)備。正如前面所示，這將達(dá)到我們最初的PUE值2.0。

現(xiàn)在假設(shè)一家企業(yè)決定將一些服務(wù)器實(shí)施虛擬化。事實(shí)上，較之相同數(shù)量的數(shù)據(jù)中心的整體功耗，通過部署虛擬化能夠成功減少IT設(shè)備的電源達(dá)25千瓦。PUE在這種情況下會(huì)發(fā)生什么？

PUE（實(shí)施虛擬化后）=75/25=3.0

但這一更高的數(shù)值難道不正是我們要避免的嗎？不一定。讓我們了解PUE值背后增加或減少的原因吧。雖然這可能有些模糊，任何削減IT使用實(shí)際上將導(dǎo)致更高的PUE值。

這里是另一個(gè)PUE的公式：

PUE=IT負(fù)載+基礎(chǔ)設(shè)施負(fù)載/IT負(fù)載=1+基礎(chǔ)設(shè)施負(fù)載/IT負(fù)載

因此，當(dāng)IT負(fù)載減少，基礎(chǔ)設(shè)施負(fù)載/IT負(fù)載總是會(huì)增加，從而導(dǎo)致PUE的增加。相反，增加IT負(fù)載，總是會(huì)帶來PUE下降。所以，如果PUE值上升就意味著數(shù)據(jù)中心現(xiàn)在不節(jié)能嗎？相反，現(xiàn)在的數(shù)據(jù)中心更加注重能源效率。我們現(xiàn)在能夠做到少花錢多辦事，即：同樣的工作，用更少的能源和成本。

數(shù)據(jù)中心實(shí)施虛擬化和未實(shí)施虛擬化的范例

下面是一個(gè)印度馬哈拉施特拉邦電力定價(jià)數(shù)據(jù)的例子。

實(shí)施虛擬化前:

年能源利用率=100千瓦x8760小時(shí)/年=876000千瓦時(shí)

年度電力成本=876000千瓦時(shí)xRs.3.10/千瓦時(shí)=Rs.27,15600

實(shí)施虛擬化后：

年能源利用率=75千瓦x8760小時(shí)/年=657000千瓦時(shí)

年度電力成本=657000千瓦時(shí)xRs.3.10/千瓦時(shí)=Rs.20，36700

考慮到數(shù)據(jù)中心在實(shí)施虛擬化前后執(zhí)行相同的工作量，我們從上面的計(jì)算公式可以看到，部署虛擬化能幫助數(shù)據(jù)中心顯著提高能源效率。事實(shí)上，數(shù)據(jù)中心虛擬化可以更高效節(jié)能，減少相匹配的IT負(fù)載。

如果我們不知道如何使用PUE來衡量數(shù)據(jù)中心的變化的結(jié)果，那么PUE將成為一個(gè)毫無意義的數(shù)字。了解到虛擬化最終會(huì)增加我們數(shù)據(jù)中心的PUE值，我們是否應(yīng)該避免部署虛擬化呢？不，事實(shí)上，當(dāng)我們審視我們數(shù)據(jù)中心的PUE值一段時(shí)間之后，我們也應(yīng)該考慮在數(shù)據(jù)中心實(shí)施部署虛擬化了。

能源效率的其他變量

除了跟蹤我們數(shù)據(jù)中心PUE值的變化，我們還必須跟蹤任何可能在IT基礎(chǔ)設(shè)施或IT負(fù)載相關(guān)聯(lián)的變化。此外，還有許多其他因素可能影響PUE。例如，冗余將增加PUE?？偸切枰诳捎眯院湍茉葱手g進(jìn)行權(quán)