當(dāng)前，數(shù)據(jù)中心業(yè)界進(jìn)行能耗的分配、估計(jì)和測(cè)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(jìn)行數(shù)據(jù)中心功耗測(cè)量的原因、功耗的測(cè)量情況、數(shù)據(jù)收集后應(yīng)當(dāng)如何處理、并還將為大家介紹當(dāng)前一些可用的新興技術(shù)。

為什么要測(cè)量數(shù)據(jù)中心的功耗?

假設(shè)您作為貴公司數(shù)據(jù)中心經(jīng)理接到CIO的電話詢問(wèn)您說(shuō)：“我們?cè)跀?shù)據(jù)中心的功耗方面做了哪些工作?”您會(huì)怎么回答?通常情況下，數(shù)據(jù)中心經(jīng)理們并不擔(dān)心功耗的問(wèn)題。畢竟，下午7點(diǎn)以后，企業(yè)的其他領(lǐng)域可能在沒(méi)有空調(diào)的情況下是可以運(yùn)轉(zhuǎn)的，但數(shù)據(jù)中心卻是絕對(duì)不行的。如果企業(yè)需要額外的基于IT的服務(wù)，則需要購(gòu)買并安裝必要的硬件。這種方法正在迅速???????變，因?yàn)?)額外的電力資源通常不可用，2)電力成本正在成為運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)中心的重要成本， 3)當(dāng)下，越來(lái)越多的企業(yè)對(duì)于綠色環(huán)保舉措的采用高度重視，以便被社會(huì)認(rèn)可為優(yōu)秀的企業(yè)，肩負(fù)起社會(huì)責(zé)任，并為遵守各項(xiàng)環(huán)保法律法規(guī)做好準(zhǔn)備。

很顯然，您企業(yè)無(wú)法對(duì)沒(méi)有測(cè)量的東西實(shí)施有效的管理。對(duì)于能耗來(lái)說(shuō)尤其如此。因?yàn)樵谶@種情況下，單憑經(jīng)驗(yàn)法則所進(jìn)行的估計(jì)結(jié)果很可能是錯(cuò)誤的，從而會(huì)導(dǎo)致不必要的，有時(shí)甚至是相當(dāng)可觀的成本損耗。被認(rèn)為只會(huì)消耗很少能量的設(shè)備所消耗的能量往往可能會(huì)很多，即使這些設(shè)備只是出于閑置狀態(tài)，并沒(méi)有執(zhí)行任何實(shí)質(zhì)的工作任務(wù)。

第一步是為企業(yè)數(shù)據(jù)中心當(dāng)前的功耗定下基準(zhǔn)。在理想情況下，這將通過(guò)提供有用的歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行比較。早期的測(cè)量和估計(jì)可能很粗糙，但隨著時(shí)間的推移，數(shù)據(jù)中心內(nèi)部和外部的功率部署逐步得到了更好地理解，并且使得測(cè)量質(zhì)量逐步得到改善，因此得以隨著時(shí)間的推移而改進(jìn)。

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(zhǔn)測(cè)量，就很難知道從哪里開(kāi)始著手或采取哪些措施能夠產(chǎn)生最大的影響。另外，如果沒(méi)有基線測(cè)量，則不可能顯示企業(yè)數(shù)據(jù)中心過(guò)去對(duì)于能源消費(fèi)水平的管理以及您企業(yè)數(shù)據(jù)中心能耗的改進(jìn)情況。

效率指標(biāo)

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

PUE = 數(shù)據(jù)中心總設(shè)備能耗/IT設(shè)備能耗

僅向IT設(shè)備供電的數(shù)據(jù)中心將達(dá)到PUE = 1.0，因?yàn)榉肿雍头帜妇鶠镮T設(shè)備功率。這顯然不符合現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)中心的運(yùn)營(yíng)情況。即使在數(shù)據(jù)中心的照明系統(tǒng)全部關(guān)閉的情況下，也會(huì)消耗相應(yīng)的電力資源以便提供冷卻和空氣流管理的所需，并且會(huì)導(dǎo)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(biāo)則考慮到了數(shù)據(jù)中心設(shè)施的能源效率、使用率和服務(wù)器利用率。

CADE =(設(shè)施效率)x(IT資產(chǎn)效率)

設(shè)施效率=向IT設(shè)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(chǎn)效率=所有服務(wù)器中央處理器(CPU)的平均利用率(其通常是一個(gè)很小的百分比，例如5%)，直到實(shí)施了虛擬化等效率工作。

在哪里以及如何測(cè)量

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

但在很多時(shí)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(yīng)該為數(shù)據(jù)中心所在樓層或房間單獨(dú)安裝電表。如果數(shù)據(jù)中心不共享電力或建筑物內(nèi)的相關(guān)設(shè)施(如冷卻設(shè)備)的話，則該電表將記錄總功率數(shù)量。如果設(shè)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(jì)數(shù)據(jù)中心的總功耗，其可能來(lái)????幾個(gè)不同的來(lái)源(例如，由電表所測(cè)量的進(jìn)入數(shù)據(jù)中心的總供電量，加上建筑物冷卻設(shè)備所使用的功率的一定百分比)。

經(jīng)常進(jìn)行功率測(cè)量的下一處位置是不間斷電源(UPS)。如果其只是為IT設(shè)備供電，那么可以將此數(shù)據(jù)用于PUE計(jì)算的分母。但是，UPS也可能為機(jī)架式制冷設(shè)備供電。

測(cè)量功率的第三處位置是機(jī)架本身，其本身就帶有計(jì)量機(jī)架配電單元(PDU)的功能。這些測(cè)量數(shù)據(jù)通常被認(rèn)為代表了整合到機(jī)架的IT設(shè)備，除非有風(fēng)扇或機(jī)架側(cè)制冷單元。

測(cè)量功率的第四處位置是機(jī)架PDU的各個(gè)插座。這些智能PDU通常也會(huì)提供融合的機(jī)架的功耗測(cè)量數(shù)據(jù)。監(jiān)測(cè)插座層面的功率可確保IT設(shè)備功耗可以在PUE計(jì)算中識(shí)別。通過(guò)在各個(gè)設(shè)備級(jí)別提供電源信息，可以采取特定措施來(lái)提高效率。

測(cè)量功率的第五處位置是在CPU上。這給出了實(shí)際執(zhí)行計(jì)算工作所消耗的功率的測(cè)量。實(shí)際上，這在今天尚未廣泛使用。在采取實(shí)際的節(jié)能行動(dòng)措施方面，CPU級(jí)別的測(cè)量并不是很有用。因?yàn)樵诖蠖鄶?shù)情況下，數(shù)據(jù)中心員工可以對(duì)整個(gè)設(shè)備、刀片服務(wù)器或其他IT設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行更改或削減，而不是CPU。測(cè)量數(shù)據(jù)中心功耗的最典型方法是計(jì)量機(jī)架式PDU和智能機(jī)架式PDU，???????于監(jiān)測(cè)單個(gè)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(cè)量位置和測(cè)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(duì)IT設(shè)備使用單獨(dú)的插座級(jí)測(cè)量方法。

通過(guò)監(jiān)測(cè)機(jī)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(chǔ)上為IT設(shè)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(guò)度分配的。這意味著IT設(shè)備機(jī)架的耗電量將超過(guò)實(shí)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(fù)載高峰的情況下，????何知道您數(shù)據(jù)中心的機(jī)架不會(huì)很容易遭遇電力資源耗盡的情況呢?

定期監(jiān)測(cè)每款設(shè)備，并且這一時(shí)間間隔越短越好，以確保沒(méi)有忽略高峰期。通過(guò)單個(gè)設(shè)備的功耗數(shù)據(jù)，可以設(shè)置機(jī)架，使設(shè)備功耗模式相互補(bǔ)充，從而可以用相同的功率來(lái)支持更多的IT設(shè)備。如果機(jī)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(fēng)險(xiǎn)，擁有單獨(dú)的IT設(shè)備功耗數(shù)據(jù)可讓IT管理人員以合理的方式移除設(shè)備，從而將斷路器跳閘的風(fēng)險(xiǎn)降至最低，同時(shí)保持合適的裝載量。

例如，通過(guò)在其自己的數(shù)據(jù)中心進(jìn)行測(cè)試，美國(guó)Raritan公司確定了簡(jiǎn)單的經(jīng)驗(yàn)法則的銘牌評(píng)級(jí)百分比并不起作用。在59臺(tái)服務(wù)器中，15臺(tái)平均功耗為20%或更低，29臺(tái)為21%至40%，9臺(tái)為41%至60%，4臺(tái)為61%至80%，2臺(tái)為81%或更多。即使在功耗峰值時(shí)，49臺(tái)服務(wù)器的銘牌評(píng)級(jí)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(tái)服務(wù)器中有5臺(tái)占了銘牌的81%或更多，因此有可能被關(guān)閉的風(fēng)險(xiǎn)。就功耗而言，了解單臺(tái)設(shè)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(wèn)題的總體平均值。

環(huán)境傳感器及其對(duì)功率和冷卻效率的影響

環(huán)境傳感器對(duì)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(dá)到30%或更多數(shù)據(jù)中心的總功率并不罕見(jiàn)。供應(yīng)商提供入口溫度規(guī)格。只要入口溫度在規(guī)格范圍內(nèi)，服務(wù)器就能正常工作。這些規(guī)格通常遠(yuǎn)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(diào)高數(shù)據(jù)中心操作環(huán)境的溫度，以降低冷卻設(shè)備的功耗。

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

可用的新技術(shù)介紹

僅僅在一個(gè)時(shí)間點(diǎn)拍攝單個(gè)功耗快照是不夠的。IT設(shè)備在凌晨2點(diǎn)可能比上午8點(diǎn)耗能少得多，并且可能在周四下午4點(diǎn)達(dá)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(dá)到高峰。

有些硬件設(shè)備可以按用戶定義的時(shí)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(diǎn)轉(zhuǎn)換為用電量的計(jì)算，其中度量單位為千瓦小時(shí)(kWh)。更為先進(jìn)的工具可以根據(jù)能源使用情況計(jì)算碳足跡。憑借實(shí)際的單個(gè)設(shè)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(jìn)行按圖索驥的管理。

相關(guān)考慮要素

準(zhǔn)確性：由于碳排放量的上限規(guī)定，信用機(jī)制和交易機(jī)制被采納，準(zhǔn)確性變得重要。假設(shè)完美的正弦波(現(xiàn)實(shí)世界中很少出現(xiàn))，正負(fù)5%偏差的準(zhǔn)確度可能是可以接受的，以確定機(jī)架在斷路器跳閘之前是否以大約25%的邊際運(yùn)行。在處理法規(guī)和碳信用額以便在交易中進(jìn)行驗(yàn)證和交易時(shí)，這是不可接受的。對(duì)于計(jì)費(fèi)或chargeback退款還不夠準(zhǔn)確。

開(kāi)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(cè)量聯(lián)系起來(lái)，需要尋找與現(xiàn)有設(shè)備集成和互操作的開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)。易用性是一個(gè)重要考慮因素，因此電源管理對(duì)于已經(jīng)很忙的IT人員來(lái)說(shuō)不會(huì)成為一個(gè)耗時(shí)的項(xiàng)目。

安全性：電力資源是數(shù)據(jù)中心的生命線。確保對(duì)電源管理系統(tǒng)的訪問(wèn)是安全的，這一點(diǎn)很重要。查找具有高級(jí)別加密功能的系統(tǒng)，如256位高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)(AES)以及設(shè)置身份驗(yàn)證，授權(quán)和權(quán)限的功能。