數(shù)據(jù)中心能源消耗問題一直是企業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)，為實(shí)現(xiàn)能源使用最大化，數(shù)據(jù)中心管理員都在不斷努力尋找方法來提升數(shù)據(jù)中心性能。當(dāng)前，企業(yè)數(shù)據(jù)中心的能源管理亟待采取多管齊下的方法，并充分考慮各種相關(guān)事項(xiàng)和因素。
在本文中，來自業(yè)內(nèi)相關(guān)專家們的建議是：檢查貴公司數(shù)據(jù)中心當(dāng)前服務(wù)器機(jī)架的最佳密度的變化情況，幫助您評(píng)估貴公司數(shù)據(jù)中心是否需要在服務(wù)器更新后部署成本昂貴的冷卻方案升級(jí)，以及如何使服務(wù)器機(jī)架密度與冷卻方案保持一致。此外，文章中，我們還將為您介紹當(dāng)前數(shù)據(jù)中心能源市場的進(jìn)展情況。
數(shù)據(jù)中心能源管理領(lǐng)域正在發(fā)生的相關(guān)變化?
智能化PDU和DCIM的普及開啟了全新的數(shù)據(jù)中心能源管理，但這是短期的。而一套強(qiáng)有力的能源管理戰(zhàn)略則將有助于長遠(yuǎn)的激勵(lì)數(shù)據(jù)中心的高效節(jié)能。
新的設(shè)備，工具和業(yè)務(wù)戰(zhàn)略將有助于企業(yè)控制IT能耗成本，而這正是企業(yè)數(shù)據(jù)中心最大的運(yùn)營成本之一。
當(dāng)前，企業(yè)數(shù)據(jù)中心的能源管理需要采取多管齊下的方法，這包括：優(yōu)化的電力供應(yīng)硬件、能夠清晰描繪能源使用情況的相關(guān)工具、暴露相關(guān)變化即將取而代之的領(lǐng)域，以及能夠帶來最佳投資回報(bào)(ROI)的恰當(dāng)?shù)哪茉纯刂飘a(chǎn)品的業(yè)務(wù)戰(zhàn)略。
企業(yè)數(shù)據(jù)中心在缺乏相關(guān)能源使用基準(zhǔn)的情況下，也就無法確定其能源效率。在全球范圍內(nèi)，根據(jù)建筑物電表測量的用電量所進(jìn)行的能源效率的估算，足以用于評(píng)估企業(yè)數(shù)據(jù)中心整體的能耗情況，如電源使用效率(PUE)。但這并不能確定具體系統(tǒng)的能耗效率。例如，一處數(shù)據(jù)中心的PUE值為1.2，表明該數(shù)據(jù)中心達(dá)到了出色的能效，因?yàn)閹缀跛羞M(jìn)入該數(shù)據(jù)中心建筑物的電力資源都被數(shù)據(jù)中心使用了。但是，如果該數(shù)據(jù)中心有50%的服務(wù)器處于已啟動(dòng)的閑置狀態(tài)，則該P(yáng)UE值并不能顯示該數(shù)據(jù)中心產(chǎn)生了大量的能源浪費(fèi)。
1、數(shù)據(jù)中心設(shè)備的變化
今天的企業(yè)級(jí)低功耗服務(wù)器所鼓吹的處理器性能(P-狀態(tài))和運(yùn)行狀態(tài)(C-狀態(tài))幾乎關(guān)閉了閑置處理器內(nèi)核。IBM公司的System x、戴爾的第12代PowerEdge和其他服務(wù)器使用熱控制，例如由轉(zhuǎn)速計(jì)監(jiān)控的變速冷卻風(fēng)扇、系統(tǒng)內(nèi)的多個(gè)溫度測量位置、甚至持續(xù)的電源監(jiān)控，以計(jì)算和報(bào)告兼容工具的使用情況。
配電單元(PDU)使用智能化來幫助企業(yè)組織了解其數(shù)據(jù)中心的能源使用情況。諸如來自APC公司的Switched Rack AP8000系列產(chǎn)品和CyberPower公司的監(jiān)控設(shè)備等網(wǎng)絡(luò)化的PDU能夠提供實(shí)時(shí)功率監(jiān)測和溫度/濕度感測功能。這些設(shè)備還可以控制插座級(jí)別的功率，以實(shí)現(xiàn)設(shè)備(如個(gè)別機(jī)架服務(wù)器)的細(xì)粒度循環(huán)。智能PDU設(shè)備通過大量需要精確監(jiān)測和控制的機(jī)架設(shè)備;并通過管理工具處理PDU數(shù)據(jù)，以分析和報(bào)告機(jī)架中的電力使用和環(huán)境條件，來使得數(shù)據(jù)中心獲益。
不間斷電源(UPS)系統(tǒng)可使數(shù)據(jù)中心設(shè)備在發(fā)生公用供電故障期間繼續(xù)保持運(yùn)行，從而提高能源效率和智能。對于擁有廣泛數(shù)據(jù)中心的大型企業(yè)而言，可擴(kuò)展的UPS系統(tǒng)(如艾默生網(wǎng)絡(luò)能源公司的Liebert NX On-Line 225-600 kVA或通用電氣公司的冗余并行架構(gòu)產(chǎn)品)代表了兩種新興的方法，其中電池容量隨著工作負(fù)載的增加而逐漸增加——UPS系統(tǒng)可以平行安排以支持?jǐn)U展的工作負(fù)載。將電池?cái)?shù)量與工作負(fù)載相匹配，可以減少浪費(fèi)在為額外電池充電時(shí)的能耗。
企業(yè)數(shù)據(jù)中心也在重新審視能源管理的備用或生態(tài)模式概念。并非采用交流-直流-交流這一效率較低的雙重轉(zhuǎn)換模式，而是在公用供電出現(xiàn)故障后，將在毫秒之間切換到采用UPS供電。現(xiàn)代UPS系統(tǒng)能夠還向監(jiān)控和管理軟件報(bào)告準(zhǔn)備情況，電池狀態(tài)，工作負(fù)載和其他運(yùn)行狀況。
2、DCIM的變化
數(shù)據(jù)中心能源管理產(chǎn)品已經(jīng)發(fā)展成為數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施管理(DCIM)的一大類別——這類軟件能夠提供從數(shù)據(jù)中心設(shè)施到服務(wù)器再到設(shè)備級(jí)別的細(xì)化的報(bào)告。
DCIM所提供的不僅僅是能源監(jiān)控。由于IT設(shè)備能夠傳遞狀態(tài)和性能信息，DCIM工具可幫助企業(yè)的IT專業(yè)人員進(jìn)行容量規(guī)劃，系統(tǒng)庫存控制和設(shè)備生命周期管理，工作負(fù)載平衡和服務(wù)器整合——包括關(guān)閉閑置服務(wù)器，監(jiān)視和改進(jìn)系統(tǒng)彈性以及采取其他基于洞察分析的舉措。
DCIM軟件可以讓數(shù)據(jù)中心當(dāng)前工作負(fù)載不需要的設(shè)備閑置和關(guān)閉。還可以識(shí)別對于舊的耗電系統(tǒng)實(shí)施技術(shù)更新的時(shí)期是否已經(jīng)成熟，或者是否可以替換為更加節(jié)能的模式，或者是否可以通過工作負(fù)載重新分配或整合，甚至遷移到托管云來淘汰舊的耗電系統(tǒng)。DCIM工具還可以將數(shù)據(jù)中心的溫度和濕度水平與系統(tǒng)活動(dòng)和能源使用情況相關(guān)聯(lián)，以便通知管理人員及時(shí)作出容量規(guī)劃的決策。
為了應(yīng)對不規(guī)則的能源使用情況，當(dāng)條件發(fā)生變化時(shí)，數(shù)據(jù)中心管理運(yùn)營人員需要尋求諸如功率容量預(yù)測和容量建模等功能，并為使用計(jì)算的內(nèi)部部門尋求能源退款計(jì)費(fèi)。這些措施將允許企業(yè)估算新系統(tǒng)的功率、冷卻、空間和網(wǎng)絡(luò)資源，或計(jì)算每款能源子系統(tǒng)的碳排放量。
對于DCIM工具的選擇并不關(guān)乎數(shù)據(jù)中心規(guī)模大小，而關(guān)乎到該軟件是否與貴公司數(shù)據(jù)中心當(dāng)前和未來的設(shè)備相兼容，以及是否具備滿足您企業(yè)業(yè)務(wù)目標(biāo)的功能集。雖然任何企業(yè)都可以采用DCIM，但在這方面進(jìn)行部署所需的開銷往往會(huì)決定企業(yè)用戶是否使用全功能數(shù)據(jù)中心運(yùn)行數(shù)百臺(tái)服務(wù)器。規(guī)模較小的企業(yè)組織可以通過較小范圍的部署點(diǎn)解決方案工具來獲益。
同構(gòu)數(shù)據(jù)中心具有特定服務(wù)器的管理工具選項(xiàng)。例如，IBM公司的System x與IBM Systems Director合作進(jìn)行電氣和熱量監(jiān)測和控制，此外還能夠執(zhí)行許多其他任務(wù);而戴爾的PowerEdge產(chǎn)品組合使用OpenManage系統(tǒng)管理平臺(tái)具備硬件集成的戴爾遠(yuǎn)程訪問控制器。而惠普的ProLiant Gen8服務(wù)器、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品則與惠普Systems Insight Manager軟件組合。
許多第三方能源和基礎(chǔ)設(shè)施管理工具亦可滿足企業(yè)數(shù)據(jù)中心的需求，其中包括思科的EnergyWise套件，Raritan公司的Power IQ(該供應(yīng)商的DCIM套件的一個(gè)組件)，施耐德電氣的APC StruxureWare數(shù)據(jù)中心套件以及Nlyte Software公司的Nlyte 7.5 。
DCIM的大規(guī)模采用將推動(dòng)技術(shù)的更新，從而通過添加更多符合DCIM的設(shè)備和傳感器來增強(qiáng)DCIM的功能。
3、長期的能源戰(zhàn)略
大多數(shù)企業(yè)組織可以在短期內(nèi)依靠采用新的系統(tǒng)和軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)中心能源管理，但若是想要實(shí)現(xiàn)效率最大化，則需要制定一套長期的戰(zhàn)略和目標(biāo)。
許多企業(yè)組織通過服務(wù)器虛擬化來整合硬件，并可以達(dá)到更高的虛擬化百分比。通過讓一臺(tái)物理服務(wù)器支持多個(gè)工作負(fù)載，企業(yè)可以減少物理服務(wù)器的數(shù)量，并降低系統(tǒng)和散熱所需的能耗。但是，虛擬化的部署需要投資于諸如VMware vSphere和微軟Hyper-V等虛擬化管理程序以及特定的虛擬化IT專業(yè)知識(shí)。虛擬化技術(shù)對于數(shù)據(jù)中心節(jié)能和工作負(fù)載的移動(dòng)性至關(guān)重要，但切記不要期望能夠在一夜之間就能夠有立竿見影的效果。
新興的能效策略是將工作負(fù)載重新分配給遠(yuǎn)程公共云服務(wù)或托管服務(wù)提供商。恰當(dāng)?shù)倪w移減少了企業(yè)數(shù)據(jù)中心物理服務(wù)器數(shù)量，并降低了能耗和散熱需求，但這一措施并非是針對企業(yè)全部工作負(fù)載的——關(guān)鍵任務(wù)、地理位置調(diào)節(jié)、高安全性需求或難以重新編碼/重新架構(gòu)的工作負(fù)載務(wù)必請保留在企業(yè)自己的服務(wù)器上。通過外包，每項(xiàng)技術(shù)的更新都意味著企業(yè)將購買更少量的新服務(wù)器。大規(guī)模企業(yè)數(shù)據(jù)中心也可以由此節(jié)約可觀的能源賬單。
在大型數(shù)據(jù)中心設(shè)施中，若干基礎(chǔ)設(shè)施方面的改進(jìn)將通過最大限度地減少公用設(shè)施與IT系統(tǒng)之間的電壓/電流轉(zhuǎn)換次數(shù)來提高能源效率。例如，一些企業(yè)的數(shù)據(jù)中心選擇使用更高的工作電壓，例如208伏交流電，而不是美國傳統(tǒng)的120伏交流電或更高的歐洲415伏/ 240伏電(400伏)標(biāo)準(zhǔn)。較高的工作電壓需要較少的降壓轉(zhuǎn)換。另一種方法則是使用一種統(tǒng)一的直流電源，根據(jù)開放標(biāo)準(zhǔn)(如Facebook的開放計(jì)算項(xiàng)目)專門設(shè)計(jì)的設(shè)備。這允許實(shí)現(xiàn)交流電到直流電的轉(zhuǎn)換，并且消除了服務(wù)器的許多個(gè)別電源。UPS系統(tǒng)可以將直流電從電池直接輸送到直流配電系統(tǒng)，從而消除了另一種轉(zhuǎn)換。但是，從交流電到直流電設(shè)備的轉(zhuǎn)換需要徹底改裝服務(wù)器和系統(tǒng)。
根據(jù)數(shù)據(jù)中心所處地理位置、季節(jié)、電力來源和需求的不同，數(shù)據(jù)中心能源成本差異很大，每千瓦時(shí)的成本從3美分至30美分不等。企業(yè)可以考慮從不同的電力供應(yīng)商或區(qū)域性電場購買能源——例如數(shù)據(jù)中心所在當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)力或太陽能發(fā)電場。在主機(jī)托管和托管方案中，服務(wù)提供商可以匯總電力成本，或者主機(jī)托管企業(yè)客戶可以在不同地點(diǎn)之間遷移工作負(fù)載以實(shí)現(xiàn)最佳電力交易。
沒有考慮采用備用發(fā)電機(jī)的電力戰(zhàn)略是不完整的。對于柴油發(fā)電機(jī)來說，其所涉及到的相關(guān)的費(fèi)用、定期的測試、切換和維護(hù)，更不用說其所帶來的相應(yīng)的污染——進(jìn)一步使得Bloom能源服務(wù)器(Bloom Energy Server)等固體氧化物燃料電池發(fā)電機(jī)對未來的備用電源相當(dāng)具有吸引力。燃料電池使用天然氣或各種可再生生物燃料來發(fā)電。對于大型數(shù)據(jù)中心而言，可以考慮將燃料電池發(fā)電機(jī)作為主電源，并將公用供電作為備用電源。
制定長遠(yuǎn)的業(yè)務(wù)目標(biāo)將有助于確定哪些長期戰(zhàn)略對您的數(shù)據(jù)中心最有意義。計(jì)算任何IT能源管理舉措的投資回報(bào)率，尤其是那些更具顛覆破壞性的舉措的投資回報(bào)。例如，如果一家公司計(jì)劃將其IT工作負(fù)載遷移到私有云提供商，則不要建立新的最先進(jìn)的數(shù)據(jù)中心設(shè)施。如果您企業(yè)新的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心設(shè)施計(jì)劃在短期內(nèi)破土動(dòng)工，那么請不要部署8.6年才能實(shí)現(xiàn)ROI的本地Bloom能源服務(wù)器。如果貴公司的IT團(tuán)隊(duì)不考慮大規(guī)模實(shí)施服務(wù)器虛擬化和整合項(xiàng)目的話，那么長期的能源采購合同將不會(huì)節(jié)省資金。
更舊的機(jī)架冷卻技術(shù)是否能夠處理更高的服務(wù)器密度?
并非每家企業(yè)數(shù)據(jù)中心都需要在服務(wù)器更新后進(jìn)行昂貴的冷卻升級(jí)方案。遵循本文接下來這些提示可確保使您企業(yè)的服務(wù)器機(jī)架密度與冷卻方案保持一致。
為了獲得更好的性能，數(shù)據(jù)中心必須確保服務(wù)器機(jī)架冷卻系統(tǒng)的冷卻能力與服務(wù)器密度相匹配，反之亦然。
如果貴公司隨著時(shí)間的推移，追蹤記錄數(shù)據(jù)中心的能源使用情況，您會(huì)看到一條向上增長的鋸齒趨勢曲線。更高的計(jì)算需求意味著需要采用更多的服務(wù)器，推動(dòng)能源需求額上升，直到采用新一代更節(jié)能的服務(wù)器，這會(huì)降低能源的使用量，直到更多的計(jì)算需求開始推動(dòng)能源需求的再次上升。
那么您企業(yè)是否正在更新一些服務(wù)器，并想確切的知道服務(wù)器機(jī)架的當(dāng)前密度以及最佳的密度。服務(wù)器機(jī)架密度是否已變化了?
目前，滿載服務(wù)器機(jī)架的功率密度為8 kW至10 kW，刀片系統(tǒng)的功率范圍為12 kW至16 kW。老化的數(shù)據(jù)中心和服務(wù)器機(jī)房可能難以降低這些機(jī)架密度，在這種情況下，您企業(yè)應(yīng)該少運(yùn)行一些滿載的機(jī)架，并計(jì)劃在未來采用新的冷卻基礎(chǔ)設(shè)施。
較之早期的大約每臺(tái)服務(wù)器1千瓦或2千瓦功率的服務(wù)器機(jī)架能量密度，現(xiàn)在的機(jī)架已經(jīng)開始有所增加。這些服務(wù)器通常是相對較大的(2U或4U)機(jī)柜中的單處理器系統(tǒng)。服務(wù)器技術(shù)發(fā)展迅速，多處理器和多核系統(tǒng)的組合，與系統(tǒng)組件的更高級(jí)別集成以及從本地磁盤到中央存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)絡(luò)連接存儲(chǔ)的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)移允許更小的1U機(jī)箱。這將平均機(jī)架密度推進(jìn)到了5千瓦到7千瓦的范圍內(nèi)，其中一些甚至高達(dá)10千瓦。
盡管隨著高密度刀片系統(tǒng)的推出，業(yè)界專家預(yù)測機(jī)架密度將達(dá)到20千瓦到25千瓦，但這些部署從未進(jìn)入主流應(yīng)用領(lǐng)域。這種機(jī)架密度所產(chǎn)生的熱點(diǎn)很難用計(jì)算機(jī)房空調(diào)和其他標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)中心冷卻技術(shù)來實(shí)施冷卻。在更高的機(jī)架密度下，冷卻方案選擇包括直接冷卻，如液體冷卻方案和專用機(jī)架。
與前幾代相比，今天的服務(wù)器在低能耗方面做了更多的工作。隨著處理器供應(yīng)商投資于功能研發(fā)——較小尺寸的芯片制造、時(shí)鐘節(jié)制，降低了服務(wù)器的功耗和散熱范圍，服務(wù)器供應(yīng)商正在將高度集成的片上系統(tǒng)平臺(tái)和其他節(jié)能技術(shù)構(gòu)建成新的服務(wù)器平臺(tái)。隨著計(jì)算容量的增長，散熱可以仍然保持不變。
虛擬化技術(shù)的采用對機(jī)架功率密度幾乎沒有影響。一臺(tái)裝滿虛擬化服務(wù)器的機(jī)架可以運(yùn)行比相同機(jī)架的非虛擬化服務(wù)器多得多的工作負(fù)載，但是兩臺(tái)機(jī)架所消耗的用于運(yùn)行服務(wù)器的能量是相同的。對于相同的工作負(fù)載，虛擬化數(shù)據(jù)中心將需要更少的機(jī)架，從而降低整體能源需求。
如果貴公司沒有構(gòu)建新的數(shù)據(jù)中心的預(yù)算，則需要依靠對數(shù)據(jù)中心進(jìn)行合理的修整來支持您的技術(shù)升級(jí)計(jì)劃方案，從而保持當(dāng)前系統(tǒng)和工作負(fù)載的運(yùn)營完整性。
（原標(biāo)題：關(guān)于數(shù)據(jù)中心能源管理，企業(yè)需要重視的因素有哪些？）
