通過計算和改進電力使用效率(PUE)，提高數(shù)據(jù)中心的能源效率
多年來，數(shù)據(jù)中心所有者和運營商一直致力于提高設施能源效率。電力成本在數(shù)據(jù)中心的運營預算中占了相當大的一部分，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%。電力支出占該預算的40%到80%。
超大規(guī)模運營商、托管服務提供商和企業(yè)的數(shù)據(jù)中心團隊希望高效地為設備供電和冷卻設備，以便降低成本，并騰出資金用于其他投資，或將更多利潤返還給企業(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、人工智能驅動的分析和服務、加密貨幣以及其他電力和計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)中心或設施網(wǎng)絡的電力消耗。
什么是電力使用效率(PUE)，其是如何計算的？
據(jù)TechTarget稱，PUE是用于確定數(shù)據(jù)中心能源效率的關鍵指標，其是通過將進入設施的總功率除以用于運行IT設備的功率來確定的。服務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備，占39%。
設施效率越高，得分越接近1.0。因此，企業(yè)希望降低其PUE分數(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分數(shù)為1.57，但一些較新的設施能夠達到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)有設施中為1.22，在新設施中為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)中心基礎設施管理（DCIM）軟件計算PUE
通過手動計算PUE以監(jiān)控能源使用情況，這非常耗時，且容易在過程中引入錯誤。故此，需要計算每個設備的用電量，同時通過比較輸入和輸出值來計算損耗；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分數(shù)，并衡量數(shù)據(jù)中心能效計劃的影響，需要每周或每月或全年重復這一過程。
有一種更簡單的PUE計算方法：使用數(shù)據(jù)中心基礎設施管理(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備，如配電單元(PDU)、不間斷電源(UPS)、機房空調(CRAC)和支持SNMP（簡單網(wǎng)絡管理協(xié)議）的分支電路等的用電量。有了這些數(shù)據(jù)，PUE的計算變得更加自動化，也更容易進行。
了解數(shù)據(jù)中心設施的PUE分數(shù)有助于：實時監(jiān)控設備設施用電量分析歷史數(shù)據(jù)以確定關鍵趨勢評估和比較優(yōu)化能源使用的機會為新投資準備商業(yè)案例展示實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標的進展
如何使用PUE數(shù)據(jù)提高數(shù)據(jù)中心能效
那么，在計算出PUE分數(shù)后，可以采取哪些步驟來提高它？
遠程監(jiān)控管理：使用DCIM等集中管理平臺，對虛擬化、軟硬件資產(chǎn)進行遠程監(jiān)控和管理。這些工具提供了全面而細致的見解；使團隊能夠跟蹤和趨勢數(shù)據(jù)，例如電力消耗；并接收警報，例如設備出現(xiàn)故障時。通過使用此數(shù)據(jù)維護和升級IT、電源和冷卻技術，可以提高PUE分數(shù)。停用“僵尸”服務器：僵尸、昏迷或幽靈的服務器是指消耗能源但不處理工作負載的服務器。一項研究發(fā)現(xiàn)，大約25%的服務器和30%的虛擬機是僵尸，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，例如虛擬服務器。盡可能虛擬化：數(shù)據(jù)中心團隊現(xiàn)在正在虛擬化無數(shù)設備，包括應用、服務器、數(shù)據(jù)存儲、計算網(wǎng)絡、用戶桌面等等。VMWare等虛擬化技術提供商提供將物理資源與虛擬環(huán)境分離的管理程序，使底層設備能夠動態(tài)支持更多的資源和用戶。虛擬化使主機能夠支持更多設備，從而降低功耗。然而，虛擬化也增加了機架的功率密度，因為計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，還應該改進底層系統(tǒng)的電源和冷卻。改進電源管理和配電：在實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心現(xiàn)代化時，請考慮升級電源管理系統(tǒng)，例如安裝新的斷路器、開關設備、智能PDU、UPS等。優(yōu)化電力負載可以降低能源成本，同時防止電力設備過載可以避免可能對IT設備造成有害成本的停電。一項關于數(shù)據(jù)中心性能的451 Research調查發(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。優(yōu)化冷卻：數(shù)據(jù)中心團隊有多種工具來改善冷卻，包括使用環(huán)境傳感器來確定設備的適當溫度，確保合適的濕度和氣流，以及升級報廢系統(tǒng)。冷熱通道氣流遏制系統(tǒng)將冷熱空氣分開，更有效地冷卻設備并降低電力成本。另一種策略是對高密度工作負載使用液體冷卻。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，可用于計算PUE。軟件應提供：全廣度發(fā)現(xiàn)，能夠計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架圖的能力IT配線架管理能力詳細的設備信息集成電源管理功能根據(jù)設施需求定制功能的能力跨設施網(wǎng)絡的可擴展性
此外，團隊可能會考慮從還提供其他關鍵數(shù)據(jù)中心管理功能的供應商處購買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分數(shù)，以保持競爭力運行節(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分數(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)中心運營商都希望經(jīng)營盈利業(yè)務，以便發(fā)展和擴大規(guī)模，并在氣候和地緣政治變化的時代證明自己的商業(yè)模式具有前瞻性。
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