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  當前，數(shù)據(jù)中心業(yè)界進行能耗的分配、估計和測量有很多種方式。而在本文中，我們就將與廣大讀者朋友們共同探討進行數(shù)據(jù)中心功耗測量的原因、功耗的測量情況、數(shù)據(jù)收集后應當如何處理、并還將為大家介紹當前一些可用的新興技術。

  為什么要測量數(shù)據(jù)中心的功耗?

  假設您作為貴公司數(shù)據(jù)中心經理接到CIO的電話詢問您說：“我們在數(shù)據(jù)中心的功耗方面做了哪些工作?”您會怎么回答?通常情況下，數(shù)據(jù)中心經理們并不擔心功耗的問題。畢竟，下午7點以后，企業(yè)的其他領域可能在沒有空調的情況下是可以運轉的，但數(shù)據(jù)中心卻是絕對不行的。如果企業(yè)需要額外的基于IT的服務，則需要購買并安裝必要的硬件。這種方法正在迅速改變，因為1)額外的電力資源通常不可用，2)電力成本正在成為運營數(shù)據(jù)中心的重要成本， 3)當下，越來越多的企業(yè)對于綠色環(huán)保舉措的采用高度重視，以便被社會認可為優(yōu)秀的企業(yè)，肩負起社會責任，并為遵守各項環(huán)保法律法規(guī)做好準備。

  很顯然，您企業(yè)無法對沒有測量的東西實施有效的管理。對于能耗來說尤其如此。因為在這種情況下，單憑經驗法則所進行的估計結果很可能是錯誤的，從而會導致不必要的，有時甚至是相當可觀的成本損耗。被認為只會消耗很少能量的設備所消耗的能量往往可能會很多，即使這些設備只是出于閑置狀態(tài)，并沒有執(zhí)行任何實質的工作任務。

  第一步是為企業(yè)數(shù)據(jù)中心當前的功耗定下基準。在理想情況下，這將通過提供有用的歷史統(tǒng)計數(shù)據(jù)來進行比較。早期的測量和估計可能很粗糙，但隨著時間的推移，數(shù)據(jù)中心內部和外部的功率部署逐步得到了更好地理解，并且使得測量質量逐步得到改善，因此得以隨著時間的推移而改進。

  管理數(shù)據(jù)中心功耗的方法有很多種，但如果缺乏一些基準測量，就很難知道從哪里開始著手或采取哪些措施能夠產生最大的影響。另外，如果沒有基線測量，則不可能顯示企業(yè)數(shù)據(jù)中心過去對于能源消費水平的管理以及您企業(yè)數(shù)據(jù)中心能耗的改進情況。

  效率指標

  當下，數(shù)據(jù)中心業(yè)界最受關注的能源效率度量指標顯然是電源使用效率(PUE)。這是數(shù)據(jù)中心(包括IT設備在內)所消耗的所有能源量與IT設備所消耗的能耗量之比�？偰芎牧堪ㄕ彰�、冷卻和氣流管理設備以及數(shù)據(jù)中心內部電力分配單元的能耗量。IT設備部分是執(zhí)行計算任務的設備。

  PUE = 數(shù)據(jù)中心總設備能耗/IT設備能耗

  僅向IT設備供電的數(shù)據(jù)中心將達到PUE = 1.0，因為分子和分母均為IT設備功率。這顯然不符合現(xiàn)實數(shù)據(jù)中心的運營情況。即使在數(shù)據(jù)中心的照明系統(tǒng)全部關閉的情況下，也會消耗相應的電力資源以便提供冷卻和空氣流管理的所需，并且會導致配電效率低下。

  而企業(yè)平均數(shù)據(jù)中心效率(CADE)這一指標則考慮到了數(shù)據(jù)中心設施的能源效率、使用率和服務器利用率。

  CADE =(設施效率)x(IT資產效率)

  設施效率=向IT設備所提供的能源量/從公共供電公司所獲取的能源量

  IT資產效率=所有服務器中央處理器(CPU)的平均利用率(其通常是一個很小的百分比，例如5%)，直到實施了虛擬化等效率工作。

  在哪里以及如何測量

  在數(shù)據(jù)中心，有多處位置可以測量功率。從最粗略的測量逐步晉級發(fā)展到最詳細的測量，首先是在電源進入數(shù)據(jù)中心的位置進行測量。如果數(shù)據(jù)中心是一處獨立的結構，并且只是單純的依靠公共電力公司的供電。那么，這一測量值將是PUE計算公式中的總功率數(shù)。

  但在很多時候，這并不容易。企業(yè)數(shù)據(jù)中心可能僅僅只占某建筑物中的幾層樓層。在這種情況下，應該為數(shù)據(jù)中心所在樓層或房間單獨安裝電表。如果數(shù)據(jù)中心不共享電力或建筑物內的相關設施(如冷卻設備)的話，則該電表將記錄總功率數(shù)量。如果設施和電力是共享的(在城市數(shù)據(jù)中心尤其如此)，那么數(shù)據(jù)中心管理人員至少需要估計數(shù)據(jù)中心的總功耗，其可能來自幾個不同的來源(例如，由電表所測量的進入數(shù)據(jù)中心的總供電量，加上建筑物冷卻設備所使用的功率的一定百分比)。

  經常進行功率測量的下一處位置是不間斷電源(UPS)。如果其只是為IT設備供電，那么可以將此數(shù)據(jù)用于PUE計算的分母。但是，UPS也可能為機架式制冷設備供電。

  測量功率的第三處位置是機架本身，其本身就帶有計量機架配電單元(PDU)的功能。這些測量數(shù)據(jù)通常被認為代表了整合到機架的IT設備，除非有風扇或機架側制冷單元。

  測量功率的第四處位置是機架PDU的各個插座。這些智能PDU通常也會提供融合的機架的功耗測量數(shù)據(jù)。監(jiān)測插座層面的功率可確保IT設備功耗可以在PUE計算中識別。通過在各個設備級別提供電源信息，可以采取特定措施來提高效率。

  測量功率的第五處位置是在CPU上。這給出了實際執(zhí)行計算工作所消耗的功率的測量。實際上，這在今天尚未廣泛使用。在采取實際的節(jié)能行動措施方面，CPU級別的測量并不是很有用。因為在大多數(shù)情況下，數(shù)據(jù)中心員工可以對整個設備、刀片服務器或其他IT設備的數(shù)據(jù)進行更改或削減，而不是CPU.測量數(shù)據(jù)中心功耗的最典型方法是計量機架式PDU和智能機架式PDU，用于監(jiān)測單個輸出。

  如何處理收集的數(shù)據(jù)

  根據(jù)企業(yè)數(shù)據(jù)中心所選擇的測量位置和測量方法的不同，可以采取各種不同的提高能效的舉措。如果能夠提供有用的可操作信息的話，我們建議企業(yè)數(shù)據(jù)中心的管理人員們可以對IT設備使用單獨的插座級測量方法。

  通過監(jiān)測機架上的功耗，數(shù)據(jù)中心管理人員們可以確定其原始功率分配是否合理。通常，在銘牌額定值的基礎上為IT設備分配功率，但這些銘牌額定值通常都很保守。即使使用銘牌功率的一定百分比，例如70%，功率通常也是過度分配的。這意味著IT設備機架的耗電量將超過實際消耗的功率。這種“閑置的功率”可以被部署到其他地方，但是在負載高峰的情況下，如何知道您數(shù)據(jù)中心的機架不會很容易遭遇電力資源耗盡的情況呢?

  定期監(jiān)測每款設備，并且這一時間間隔越短越好，以確保沒有忽略高峰期。通過單個設備的功耗數(shù)據(jù)，可以設置機架，使設備功耗模式相互補充，從而可以用相同的功率來支持更多的IT設備。如果機架即將消耗盡分配給它的所有電力資源，并因此有妨礙斷路器的風險，擁有單獨的IT設備功耗數(shù)據(jù)可讓IT管理人員以合理的方式移除設備，從而將斷路器跳閘的風險降至最低，同時保持合適的裝載量。

  例如，通過在其自己的數(shù)據(jù)中心進行測試，美國Raritan公司確定了簡單的經驗法則的銘牌評級百分比并不起作用。在59臺服務器中，15臺平均功耗為20%或更低，29臺為21%至40%，9臺為41%至60%，4臺為61%至80%，2臺為81%或更多。即使在功耗峰值時，49臺服務器的銘牌評級也低于60%.許多數(shù)據(jù)中心規(guī)劃人員使用銘牌的70%，這意味著許多數(shù)據(jù)中心有很多閑置的電源。

  另一方面，在峰值功耗方面，59臺服務器中有5臺占了銘牌的81%或更多，因此有可能被關閉的風險。就功耗而言，了解單臺設備正在發(fā)生什么是很重要的，而不是僅僅掌握一些可能掩蓋高端和低端問題的總體平均值。

  環(huán)境傳感器及其對功率和冷卻效率的影響

  環(huán)境傳感器對提高數(shù)據(jù)中心的電源效率起著非常重要的作用。冷卻消耗達到30%或更多數(shù)據(jù)中心的總功率并不罕見。供應商提供入口溫度規(guī)格。只要入口溫度在規(guī)格范圍內，服務器就能正常工作。這些規(guī)格通常遠高于數(shù)據(jù)中心冷通道中所通常提供的規(guī)格。因此，通常可以調高數(shù)據(jù)中心操作環(huán)境的溫度，以降低冷卻設備的功耗。

  溫度傳感器應安置在冷氣入口側的機架底部，中部和上部三分之一處。將IT設備冷卻到低于要求的溫度會消耗大量電力資源，而并不會帶來任何有利的影響。由于缺少機架式儀器，數(shù)據(jù)中心管理人員經常過度冷卻，以確信IT設備不會失效。

  可用的新技術介紹

  僅僅在一個時間點拍攝單個功耗快照是不夠的。IT設備在凌晨2點可能比上午8點耗能少得多，并且可能在周四下午4點達到峰值功耗。耗電量也可能隨著一年中的季節(jié)的變化而變化，例如在12月在線銷售旺季達到高峰。

  有些硬件設備可以按用戶定義的時間間隔每隔幾秒鐘執(zhí)行一次功耗快照拍攝。軟件程序可用于將這些數(shù)據(jù)點轉換為用電量的計算，其中度量單位為千瓦小時(kWh)。更為先進的工具可以根據(jù)能源使用情況計算碳足跡。憑借實際的單個設備的信息，數(shù)據(jù)中心的工作人員可以了解生成碳排放量最大的單位，因此得以進行按圖索驥的管理。

  相關考慮要素

  準確性：由于碳排放量的上限規(guī)定，信用機制和交易機制被采納，準確性變得重要。假設完美的正弦波(現(xiàn)實世界中很少出現(xiàn))，正負5%偏差的準確度可能是可以接受的，以確定機架在斷路器跳閘之前是否以大約25%的邊際運行。在處理法規(guī)和碳信用額以便在交易中進行驗證和交易時，這是不可接受的。對于計費或chargeback退款還不夠準確。

  開放和互操作性：許多數(shù)據(jù)中心都部署了IT管理系統(tǒng)。為了將這樣的系統(tǒng)與功率測量聯(lián)系起來，需要尋找與現(xiàn)有設備集成和互操作的開放標準。易用性是一個重要考慮因素，因此電源管理對于已經很忙的IT人員來說不會成為一個耗時的項目。

  安全性：電力資源是數(shù)據(jù)中心的生命線。確保對電源管理系統(tǒng)的訪問是安全的，這一點很重要。查找具有高級別加密功能的系統(tǒng)，如256位高級加密標準(AES)以及設置身份驗證，授權和權限的功能。

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