低投入高产出如何降低数据中心能耗

2022-02-12

数据中心的绿色认证，尤其是电源使用效率 (PUE)，被视为对数据中心浪费多少能源的评级，而浪费也意味着浪费的成本。

企业需要有效地将空间和电力受限的传统数据中心整合到更节能的“PUE 友好”环境中，并最终迁移到现代数据中心设施。企业需要提供他们需要的空间、能源和基础设施，以支持他们的中长期计算需求。

这些天有很多关于数据中心 PUE 值的炒作。PUE 一词的一个问题是没有公认的计算标准，虽然它通常被认为是数据中心设备使用的总功率的百分比，但并不是每个数据中心都考虑到能源消耗办公室、照明系统、安防系统等包括在内，至少应该包括变压器和UPS的能耗。

理想情况下，这应该在一年内进行测量，或者如果可以计算，它应该基于最坏的情况（即一年中最热的一天）。但是，很多企业只考虑理想条件下空调机组的能耗，计算时才考虑到这一点。

因此，实现尽可能低的 PUE 值不应是数据中心运营商的唯一目标。PUE可以通过消除弹性水平来提高。例如，“N+1”冗余比“N+N”效率更高，但有些客户会要求“N+N”可靠性而不是PUE值作为首要考虑因素。可靠性仍然是王道数据中心能耗管理，这需要有弹性的能源供应，不能为了追求降低 PUE 的最终目标而过度牺牲。从这个角度来看数据中心能耗管理，最节能的数据中心是那些停电的数据中心。

尽管 PUE 为 1 是不可能的，因为这意味着除了 IT 负载使用的电力之外不消耗任何电力，但在现代数据中心设施中使 PUE 接近是可行的。降低PUE的过程中要特别注意降低散热功率。这需要结合冷却措施，例如 CRAC（机房空调）、热通道和冷通道封闭，并假设环境温度足够低，并采用自然空气冷却。

尽管使用自然风冷可以显着降低能耗，但仍然存在一些不可避免的功率损失。例如，由于变压器损耗、电缆电阻和 UPS 效率低下，从输入馈电到机架的电力传输也会产生一些浪费。即使是自然风冷也会消耗一些电力，因为风扇需要循环空气。此外，无论冷却要求如何，最佳实践都要求定期更换数据中心空气。

在采取措施降低能耗时，服务器虚拟化至关重要。服务器通常以 10% 到 15% 的负载运行，但现在可以虚拟化新服务器以运行 20 到 40 个虚拟机。

但是组织必须考虑用于运行所需应用程序的机架硬件类型的影响，否则他们可能会被迫使用更多的机架和更多的电源。有一个普遍的误解，认为运行低密度机架会比高密度机架降低电力成本，但事实恰恰相反。

运行较少的高密度机架比更多的低密度机架更能降低 TCO，因为它们具有卓越的计算能力，同时使用的数据中心资源要少得多。开关设备、UPS、电源、冷却塔、泵、冷水机、照明等方面的数据将减少。但问题是效率更高的高功率密度机柜耗电超过5kW，而且功耗还在不断增加，而每个机柜耗电都超过10kW，几乎没有数据中心可以提供这种级别的电力，而问题将是只会变得更糟。

优化整体数据中心能效的核心必须是一个先进的能源监控和管理平台，可以集成楼宇管理系统、电子管理系统、PDU和SCADA。从历史上看，数据中心中的不同系统效率不高。

通过采用集成能源管理系统，可以密切监控数据中心的电力使用情况，突出关注领域的能源消耗水平。这可以快速有效地解决问题，确保为数据中心客户提供更好的服务，并通过降低电力成本以及最大限度地减少数据中心运营对环境的影响，为运营商及其客户节省大量资金。