黃浩

在倡導(dǎo)綠色節(jié)能的今天，電源使用效率（PUE）常常被視為數(shù)據(jù)中心能源使用的重要考量指標(biāo)。對此，Gartner研究副總裁RakeshKumar表示，在能源相關(guān)成本大約占到總數(shù)據(jù)中心開支的12%，并且是數(shù)據(jù)中心內(nèi)增長最快的一項。他認為，隨著企業(yè)機構(gòu)逐漸走出經(jīng)濟危機時期并開始升級技術(shù)基礎(chǔ)架構(gòu)，數(shù)據(jù)中心電力、冷卻、能源供應(yīng)和成本問題或?qū)⒃谖磥韼啄昀^續(xù)惡化。對于大多數(shù)大型數(shù)據(jù)中心來說，持續(xù)監(jiān)測能源利用效率（PUE）將成為一種常態(tài)。到2015年，80%的新建大型數(shù)據(jù)中心提供對整個數(shù)據(jù)中心的持續(xù)PUE數(shù)據(jù)報告。

PUE是Power Usage Effectiveness的簡寫，是評價數(shù)據(jù)中心能源效率的指標(biāo)，是一個數(shù)據(jù)中心IT設(shè)備能耗占總體能耗的比值，IT設(shè)備包括服務(wù)器、存儲、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等；總體能耗還要包括照明、冷卻系統(tǒng)、空氣循環(huán)系統(tǒng)以及其他設(shè)備的能耗。如果數(shù)據(jù)中心PUE為2.0，這表示計算設(shè)備消耗1千瓦時電能，就要額外開銷1千瓦時。理想情況下，數(shù)據(jù)中心PUE值要盡可能接近1。根據(jù)調(diào)研機構(gòu)Uptime Institute統(tǒng)計，2011年全球數(shù)據(jù)中心平均PUE值為1.83，這表示計算設(shè)備的電力開銷平均為83%，這是針對全球525個數(shù)據(jù)中心運營商的調(diào)查，其中71%位于北美。中國信息協(xié)會副會長李元香曾表示，我國數(shù)據(jù)中心的PUE均值超過1.5，這是一個很高的數(shù)字，也從側(cè)面反映出我們有很大的改進空間。因此，國外一些PUE值接近1.1的數(shù)據(jù)中心，其經(jīng)驗則值得借鑒。

PUE值<1.1

Facebook龐大的用戶基數(shù)給其數(shù)據(jù)中心帶來了巨大的壓力，當(dāng)Facebook的用戶基數(shù)突破了10億的時候，隨著這些用戶不斷地上傳存儲數(shù)以億計的圖片、視頻及每日狀態(tài)更新消息，這意味著Facebook需要更多的服務(wù)器，更大面積的數(shù)據(jù)中心。Fcebook因此建立了它的第二個數(shù)據(jù)中心，并號稱這個位于北卡羅來納州的數(shù)據(jù)中心將是全世界最節(jié)能的數(shù)據(jù)存儲中心之一。

來自Facebook的官方資料介紹稱，這個位于北卡羅來州納福里斯特城的新數(shù)據(jù)中心的預(yù)期電源使用效率將在1.06到1.08之間。而為了這一數(shù)值的實現(xiàn)：首先，該數(shù)據(jù)中心采用了Open Computer Project2.0版本的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，還使用了英特sandyBridge處理器的平臺。其次，新工程將采用戶外空氣冷卻的設(shè)計方法，這次也是首次的現(xiàn)場測試，與以往典型的數(shù)據(jù)中心不同，戶外空氣冷卻的設(shè)計將在全新的溫度和濕度環(huán)境下運行服務(wù)器。

相較之下，雅虎在紐約洛克波特的數(shù)據(jù)中心也不遑多讓，PUE值達到了1.08。雅虎計算中心位于紐約州北部不遠的尼亞加拉大瀑布，是一個為期5年徹底重新考慮公司需求的數(shù)據(jù)中心設(shè)計的結(jié)果。雅虎的團隊完善了其設(shè)計理念，建立起了更快，更便宜的數(shù)據(jù)中心，將大大超過以往數(shù)據(jù)中心。并且，每幢建筑看上去就像一個巨大的雞窩?！霸摻ㄖ旧砭褪且粋€空氣處理程序?！币虼?，這座數(shù)據(jù)中心并沒有提供水冷系統(tǒng)以及冷藏機組，但它也是密度非常高的數(shù)據(jù)中心，一切散熱都是通過空氣來完成。雅虎數(shù)據(jù)中心運營總監(jiān)Scott Noteboom說，“整個建筑是為了更好的‘呼吸，能夠形成很大的天窗和阻尼器來控制氣流。每年Lockport數(shù)據(jù)中心節(jié)省下來的電能，可以為9000戶居民進行供電，并且一年能夠節(jié)省足夠20萬人的飲用水資源”。由此可見，數(shù)據(jù)中心周圍的自然環(huán)境對其PUE值有著重要的貢獻。

但問題在于，并不是所有的數(shù)據(jù)中心都有著優(yōu)良的自然環(huán)境，尤其是對于那些老舊的數(shù)據(jù)中心來說，只能通過改良的方式進行節(jié)能優(yōu)化。在這方面，谷歌和曙光都有著優(yōu)秀的實施經(jīng)驗。

改造傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心

高密度和高PUE值似乎是一對孿生兄弟。一方面，高密度部署方案是多數(shù)數(shù)據(jù)中心能夠在寸土寸金的都市，在現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)上，不擴大面積或現(xiàn)有建筑空間的基礎(chǔ)上拓展業(yè)務(wù)的有效手段。記者了解到，以高密度快速提升計算能力，以全封閉降低能源使用率——集裝箱數(shù)據(jù)中心，這是HP、IBM、SUN、Google、微軟等頂級IT硬件商、服務(wù)商共同的解決方案。但是另一方面，高密度部署也意味著高能耗的出現(xiàn)。據(jù)IDC的一份報告顯示，自2004年以來，服務(wù)器的平均價格降低了18%。另一方面，如果一個數(shù)據(jù)中心的冷卻系統(tǒng)跟不上服務(wù)器密度的發(fā)展，那么建設(shè)高密度數(shù)據(jù)中心就變成了一句空談。

在2012年第一季度，谷歌報告2011年其數(shù)據(jù)中心平均PUE值為1.14，這表示計算設(shè)備的能耗開銷只有14%。在2010年，谷歌數(shù)據(jù)中心平均PUE為1.16，而在2008年谷歌剛剛開始跟蹤能耗的時候平均PUE為1.22。

谷歌方面認為，降低數(shù)據(jù)中心PUE值需要多方面設(shè)計，其中包括服務(wù)器設(shè)備、氣流分析、電源轉(zhuǎn)換效率等等。另外，谷歌通過提高網(wǎng)絡(luò)中心的運營效率，可以降低數(shù)據(jù)中心PuE值。過為了演示優(yōu)化數(shù)據(jù)中心的過程，谷歌特意挑選了五個PUE值在2.2到2.4之間的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心進行改造。在前期投入20000美金之后，谷歌能夠?qū)⑦@五個網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心的PUE值降低到1.5到1.6之間。該項目包括氣流分析，優(yōu)化電源布局，以地磚直接冷卻方式，減少了制冷的輸出，消除了制冷的供過于求，將數(shù)據(jù)中心溫度提高至27攝氏度等項目。目前谷歌數(shù)據(jù)中心正在努力尋找和部署高轉(zhuǎn)換效率的UPS電源單元。一些UPS系統(tǒng)已經(jīng)達到了95%以上的轉(zhuǎn)換效率。

在國內(nèi)，曙光公司的改造方式是，通過旗下的Cloud BASE方案，采用模塊化設(shè)計、空調(diào)就近制冷、機柜或機柜排內(nèi)部封閉氣流組織形式、柜頂走線設(shè)計等多種先進技術(shù)。將PUE指數(shù)牢牢控制在2.0以內(nèi)。在華東地區(qū)的曙光無錫云計算中心，采用的就是Cloud BASE解決方案，僅用了13套C1000設(shè)備就能保障數(shù)據(jù)高速運轉(zhuǎn)，并使主機房面積控制在210平米，最終將PUE控制在1.5。記者了解到，采用同樣解決方案的成都云計算中心PUE值為1.6，上海超算中心PUE值最高為1.7，中國電信北京數(shù)據(jù)中心PUE值最低為13。

而針對高密度數(shù)據(jù)中心未來的發(fā)展趨勢，大多數(shù)的專家認為，隨著技術(shù)的發(fā)展，技術(shù)設(shè)施服務(wù)提供商可能更傾向于在更多的地方建立數(shù)據(jù)中心部署服務(wù)器，而不是在一個數(shù)據(jù)中心內(nèi)提高服務(wù)器的密度。