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1、基于PUE評價指標(biāo)數(shù)據(jù)中心綠色I(xiàn)T技術(shù)［摘要］PUE是PowerUsageEffectiveness的簡寫，是評價數(shù)據(jù)中心能源效率的指標(biāo)，是數(shù)據(jù)中心消耗的所有能源與IT負(fù)載使用的能源之比，是DCIE(datacenterinfrastructureefficiency)的反比。PUE=數(shù)據(jù)中心總設(shè)備能耗/IT設(shè)備能耗，PUE是一個比值，基準(zhǔn)是2,越接近1表明能效水平越高。PUE(PowerUsageEffectiveness,電源使用效率)值已經(jīng)成為國際上比較通行的數(shù)據(jù)中心電力使用效率的衡量指標(biāo)。PUE值

2、越接近于1,還表示一個數(shù)據(jù)中心的綠色化程度越高。因此，在數(shù)據(jù)中心機(jī)房設(shè)計(jì)和規(guī)劃前期，要充分考慮PUE要素，并作為數(shù)據(jù)中心節(jié)能的重要評價指標(biāo)。后期，在數(shù)據(jù)中心運(yùn)營過程中，能夠做到更加節(jié)能、環(huán)保，以期投資收益比的最大化。［關(guān)鍵詞］綠色數(shù)據(jù)中心；能耗；PUE；DCiEdoi:10.3969/j.issn.1673-0194.2014.02.058［中圖分類號］TP391［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］A［文章編號］1673-0194(2014)02-0111-031前言1.1數(shù)據(jù)中心能耗結(jié)構(gòu)據(jù)美國環(huán)境保護(hù)署的報(bào)告，典型的數(shù)據(jù)中心

3、能耗分布為：數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(服務(wù)器，網(wǎng)絡(luò)通信與交換，存儲器等)的能耗占數(shù)據(jù)中心總能耗的50%?52%；機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)占數(shù)據(jù)中心總能耗的38%?40%；供電及輔助照明等系統(tǒng)的能耗占數(shù)據(jù)中心總能耗的8%?10%[1]。1.2PUE和DCiE能效模型2007年2月，綠色網(wǎng)格組織(GreenGrid)制定了數(shù)據(jù)中心的能效比指標(biāo)，分別叫PUE和DCiEoPUE即能量使用效率，是PowerUsageEffectiveness的簡寫，是評價數(shù)據(jù)中心能源效率的一個指標(biāo)，PUE：數(shù)據(jù)中心總設(shè)備能耗/IT設(shè)備能耗，PUE是

4、一個比率，基準(zhǔn)是2,越接近1表明數(shù)據(jù)中心能效水平越高。DCiE即數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施效率，是DataCenterInfrastructureEffectiveness的簡寫。其值是PUE的倒數(shù)。DCiE=IT設(shè)備能耗/數(shù)據(jù)中心總設(shè)備能耗X100%[2]o數(shù)據(jù)中心典型的PUE和DCiE曲線如圖2O數(shù)據(jù)中心總能耗=制冷用電負(fù)荷+供配電能耗+IT設(shè)備能耗，TotalFacilityPower=CoolingLoad+PowerEquipmentLoss+ITEquipmentLoad,所以PUE指標(biāo)分解為：CLF就

5、代表在每WIT負(fù)載上消耗的制冷用電量，而PLF就代表在每WIT負(fù)載上供電系統(tǒng)的損耗，1.0則永遠(yuǎn)不會變,因?yàn)檫@是IT負(fù)載和自己的比率。這樣，就可通過一些子指標(biāo)來定量表征數(shù)據(jù)中心能效模型［3］。2數(shù)據(jù)中心節(jié)能技術(shù)研究基于上述PUE模型，將從以下3方面進(jìn)行研究：①IT設(shè)備節(jié)能研究；②供電系統(tǒng)的節(jié)能研究；③制冷系統(tǒng)節(jié)能研究。1.1IT設(shè)備綠色節(jié)能技術(shù)研究數(shù)據(jù)中心IT設(shè)備是能耗大戶。以服務(wù)器為例，服務(wù)器最大的能耗來自芯片，單顆Intel至強(qiáng)處理器的功耗為80?95W,有的達(dá)130Wo基于X86服務(wù)器環(huán)境中，Win

6、dows和Linux服務(wù)器利用率一般低于CPU資源的15%；很多UNIX服務(wù)器只利用了15%?25%；這意味著服務(wù)器有75%?90%的時間在消耗電源和冷卻資源，卻不完成任何工作。針對服務(wù)器能耗及利用率低下的問題，廠商不僅在自身產(chǎn)品節(jié)能優(yōu)化上下功夫，同時，兼顧新技術(shù)的推廣應(yīng)用。2.1.1自身產(chǎn)品節(jié)能技術(shù)屢有突破（1）芯片方面，即采用多核的X86芯片技術(shù)提升處理能力，從而降低芯片數(shù)量的增加。因此，在短短幾年時間里,我們見證了處理器從2核、4核、6核、8核，直至12核的飛速發(fā)展。（2）電源方面，服務(wù)器廠商采用高

7、效電源。如戴爾采用智能節(jié)能技術(shù)，可在性能增加的同時降低能耗。（3）風(fēng)扇方面，IBM引入高效率的雙段式對轉(zhuǎn)風(fēng)扇，比傳統(tǒng)的風(fēng)扇設(shè)計(jì)節(jié)能40%o(4)在硬盤方面,機(jī)架服務(wù)器更多采用的是HDD2.5英寸小硬盤，相比3.5寸大硬盤，有近一半電能的節(jié)省。不僅如此,固態(tài)硬盤開始在服務(wù)器中亮相，與普通HDD硬盤相比，在能耗上，固態(tài)硬盤的能耗比HDD硬盤低4/5。2.1.2新技術(shù)的推廣應(yīng)用虛擬化技術(shù)使多個服務(wù)器上的工作負(fù)載合并到單個服務(wù)器上，使服務(wù)器利用率提高到50%?70%,并且潛在地以削減的成本在X86和UNIX服務(wù)器

8、上完成4?6倍的工作。服務(wù)器整機(jī)生產(chǎn)廠商紛紛推出各種“綠色”產(chǎn)品與以往服務(wù)器相比，當(dāng)前的服務(wù)器無論在性能、計(jì)算能力上都可“以一當(dāng)十”，而能耗在不斷降低。除服務(wù)器外，還有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、存儲設(shè)備等，都有相應(yīng)的虛擬化等新技術(shù)支持。2.2供電系統(tǒng)的節(jié)能研究一項(xiàng)針對CIO的調(diào)查顯示，UPS系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行的負(fù)載情況都是在30%左右，目前數(shù)據(jù)中心面臨著低效率運(yùn)行的問題。圖4為傳統(tǒng)UPS在不同負(fù)載百分比情況下的效率示意圖。針對UPS電源系統(tǒng)運(yùn)行現(xiàn)狀