多年來(lái)，數(shù)據(jù)中心所有者和運(yùn)營(yíng)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(yíng)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(guó)，運(yùn)營(yíng)一個(gè)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(yíng)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嗬麧?rùn)返還給企業(yè)。此外，企業(yè)還面臨股東和媒體日益增長(zhǎng)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(dòng)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(shì)呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，該行業(yè)的電力消耗正在快速增長(zhǎng)。
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(guò)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(lái)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(wú)法在線獲得，但據(jù)說(shuō)其能效比美國(guó)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(guò)手動(dòng)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(guò)程中引入錯(cuò)誤。故此，需要計(jì)算每個(gè)設(shè)備的用電量，同時(shí)通過(guò)比較輸入和輸出值來(lái)計(jì)算損耗；把這些數(shù)字加起來(lái)；然后將總輸入功率除以這個(gè)總和。要?jiǎng)?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(guò)程。
有一種更簡(jiǎn)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(lái)幫助提高對(duì)數(shù)據(jù)中心電源鏈的可見(jiàn)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(jiǎn)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(dòng)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(shì)
評(píng)估和比較優(yōu)化能源使用的機(jī)會(huì)
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(lái)提高它？
遠(yuǎn)程監(jiān)控管理：使用DCIM等集中管理平臺(tái)，對(duì)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(jiàn)解；使團(tuán)隊(duì)能夠跟蹤和趨勢(shì)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(guò)使用此數(shù)據(jù)維護(hù)和升級(jí)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(dòng)刪除不消耗電力的系統(tǒng)到PUE評(píng)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(wú)數(shù)設(shè)備，包括應(yīng)用、服務(wù)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、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(dòng)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(shì)，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(qǐng)考慮升級(jí)電源管理系統(tǒng)，例如安裝新的斷路器、開(kāi)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(guò)載可以避免可能對(duì)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(lái)改善冷卻，包括使用環(huán)境傳感器來(lái)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(jí)報(bào)廢系統(tǒng)。冷熱通道氣流遏制系統(tǒng)將冷熱空氣分開(kāi)，更有效地冷卻設(shè)備并降低電力成本。另一種策略是對(duì)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(cè)性而成為不了數(shù)據(jù)中心的最佳選擇。然而，電池儲(chǔ)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(gè)地方
方便的拖放功能，以建模數(shù)據(jù)中心空間
自動(dòng)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(huì)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(gòu)買DCIM解決方案，如IT資產(chǎn)管理(ITAM)和配置管理數(shù)據(jù)庫(kù)(CMDB)。通過(guò)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(wèn)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(jìng)爭(zhēng)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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。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(guò)與節(jié)能伙伴合作來(lái)減少自己的碳足跡。此外，所有數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商都希望經(jīng)營(yíng)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。
