目前,PUE(Power Usage Effectiveness,電源使用效率)值已經成為國際上比較通行的數據中心電力使用效率的衡量指標。PUE值是指數據中心消耗的所有能源與IT負載消耗的能源之比。PUE值與DCIE(Data Center Infrastructure Efficiency,數據中心基礎架構效率)值成反比。PUE值越接近于1,表示一個數據中心的綠色化程度越高。當前,國外先進的數據中心機房PUE值通常小于2,而我國的大多數數據中心的PUE值在2-3之間。
西門子(中國)IT解決方案和服務集團數據中心運營部經理張志國表示:“計算PUE值比較簡單,只要知道整個數據中心的能耗,以及通過與各IT設備相連的UPS讀出IT負載的能耗值即可。但是,要想改善數據中心的PUE值,提升整個數據中心的能效并非易事。PUE值的改變可謂牽一發動全身。改善PUE值不是一朝一夕的事,而是一個持續的過程,必須持之以恒才能看到效果。”
提升數據中心能效要兩手抓
若想提高數據中心的能效,一方面要不斷降低數據中心的總能耗,另一方面要使數據中心綠色化,提高IT設備能耗和非IT設備能耗的比率。降低數據中心的總能耗可以從以下兩方面入手:第一,降低非IT設備的能耗,比如數據中心的照明、空調.UPS等設備的能耗等,把節省下來的能源更多地用于IT設備;第二,通過一些先進的技術手段,比如服務器虛擬化、存儲整合等,減少IT硬件設備的數量,從而節省IT設備的能耗。張志國舉例說:“在過去幾年中,西門子公司的業務量不斷增加,但是整個數據中心的能耗卻沒有增加,這主要得益于西門子大量采用先進的虛擬化等技術手段,對原有的服務器進行整合,用1臺服務器即可支持原來多臺服務器上的應用,從而減少了高能耗的IT設備的使用量。”
降低PUE值有很多有效的方法,比如通過優化數據中心的制冷方式,對冷空氣通道進行封閉等,可以提高制冷的效率。西門子位于北京的數據中心隔離出參觀區域,參觀者只能在參觀區活動,不能進入數據中心的核心區,從而減少了核心區的熱量。
數據中心能效優化不是一次性的,而是處于持續優化的過程中。“很多中國企業已經意識到,不能讓企業在一個高能耗的數據中心環境中運行下去。”張志國分析說,“以前,大多數中國企業的技術管理人員對IT設備比較熟悉,因此對IT設備的節能比較重視,但是對IT設備之外的機房基礎設施,包括基建、水、電等的節能不太了解。如今,越來越多的中國企業通過投入大量人力和物力以及購買專業服務等,不斷對數據中心的基礎設施進行優化。”
PUE值沒有最好只有更好
從理論上說,PUE值等于1是最理想的,但實際上這是不可能實現的。那么,對于一個綠色數據中心來說,PUE值達到多少才是比較理想的呢?
美國能源局的統計表明,從全球范圍來看,PUE值為2.0,表明數據中心的能效保持在一個較好的水平,而PUE值小于2.0,則表明數據中心的能效狀況非常好。在中國,大部分的企業數據中心的PUE值為3.0左右。“中國企業數據中心的PUE值這么高,是歷史原因造成的。”張志國分析說,“當初,許多中國企業在建造數據中心時,只是關注數據中心的可靠性和安全性等指標,而沒有考慮到綠色、環保的需要。此外,中國的數據中心建設水平差次不齊,既有許多超大規模的數據中心,也有一些只有十幾臺設備的小型數據中心。由于規模有限,這些小型數據中心的IT設備利用率較低,因此導致PUE值較高。反過來說,正是由于現有的數據中心PUE值不是很優的,所以也給了中國企業在提升數據中心能效方面以強大的推動力,讓中國企業認識到整合和優化數據中心的重要性,以及建設綠色數據中心的迫切性。”
西門子在建設北京數據中心之初,其PUE值達到2.1。經過近幾年的持續改善,其PUE值已經降低到1.7。“這是持續優化的結果。西門子當時在建設北京數據中心時,就使用了很多綠色、節能的技術,使得PUE值達到2.1,這一指標在當時的中國數據中心中算是比較優秀的。”張志國繼續說,“比如,我們采取封閉冷通道的方式,提高了冷空氣流的效率,進而提高了空調的效率,減少了非IT設備的能耗;去年,我們對風路進行了優化和調整,即對下送風風口位置和尺寸進行了調整,從而降低了空調的能耗;此外,我們還積極采用服務器虛擬化技術對服務器進行大規模整合,從而降低了IT設備的能耗。從我們自身的經驗來看,改善數據中心的能效有時候并并是不難,投入也不大,而且具有非常好的投資回報。實踐證明,我們的數據中心在綠色節能方面還有很大潛力可挖。”
此外,提高數據中心的空間利用率和設備利用率,也可以明顯改善PUE值。比如,將數據中心空間利用率從50%提高到80%,數據中心的PUE還會得到較大降低。
關注數據中心的整體能效
從目前情況看,許多綠色節能產品的初次采購成本較高。對于數據中心用戶來說,在提高數據中心能效的同時,如何平衡初次采購成本與整體擁有成本呢?“用戶必須關注數據中心的整體能效。用戶在設計數據中心之初,就應該采用先進的整體架構設計理念,全面考慮采用什么樣的綠色節能技術和材料,比如是否采用封閉式設計,采用何種建筑材料,用不用高架地板,采用什么樣的機柜等。”張志國表示,“現在,全社會都在倡導節能環保。政府在節能環保方面會采用許多有效的手段,比如價格杠桿等,推動節能減排工作走向深入。”
在建設綠色數據中心的過程中,用戶應該充分考慮一次性采購成本和整體擁有成本,從中找到一個平衡點。張志國以虛擬化為例介紹說:“我們在虛擬化方面受益頗多。通過采用服務器虛擬化技術,我們整合了大量的服務器設備,從而節省了電費,也降低了運營成本。服務器虛擬化軟件的初次采購價格可能不比硬件設備的價格低,但是采用虛擬化技術以后,用戶很快會看到由此帶來的節省電力和降低整體擁有成本的效果。”
從咨詢到設計再到建造和運維,數據中心的整個生命周期都需要有計劃,并且需要動態進行調整和優化。綠色數據中心的前期設計工作十分關鍵,尤其是咨詢和設計階段可能會花費很長的時間。張志國表示:“未來,數據中心的發展趨勢是大規模、集中化。無論是建設新的數據中心還是對舊數據中心進行改造,都要注意數據中心的可擴展性,以滿足業務不斷發展的需求;持續進行整合,保證數據中心的可靠、安全和高效率;采用新技術對數據中心架構進行持續優化。”