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摘要:绿色数据中心是指运用虚拟化、云计算、节能等新技术,实现最大化的能源效率和最小化的环境影响,满足数据中心安全标准,并具有自我管
理能力的智能数据中心。绿色数据中心应具备可视、可控、可管理的特征,能实现数据中心故障的快速恢复和数据动态迁移。同时,智能化技术的应用减
少了人工干预,避免了人为误操作,提高了系统的安全性和可靠性。本文针对绿色数据中心节能建设进行了探析。
关键词:绿色;数据中心;节能建设
1 绿色数据中心节能指标分析
目前,衡量数据中心是否绿色的主要量化指标是采用绿色网格组织
(GreenGrid)制定的能效比指标,又称为PUE(PowerUsageEfficiency)。
PUE=[TotalFacilityοfPower(设备总能耗)ITEquipmentPower(IT 设备总
能耗)×100%]=1+[空调能耗IT 设备能耗]+[通风能耗IT 设备能耗]+[配电能
耗IT 设备能耗]+[UPS 能耗IT 设备能耗]+[照明能耗IT 设备能耗]+……
PUE 反映了数据中心总能耗和计算、存储、网络等IT 设备能耗的比值。
PUE 值大于1,其数值越小,说明能源利用率越高。目前,国外先进的数
据中心的PUE 值能达到1.5~1.8,而我国的数据中心的PUE 值为2~3,
说明仅有33%~50%的电能用在了IT 设备运行上,50%~66%的电能消耗
在空调、配电等设备上。
2 建设绿色数据中心应遵循的原则
2.1 突出绿色环保,科学拟制方案:绿色数据中心建设要结合数据存储
使用需求,根据信息采集、传输、处理和分发的具体使用需求,以及IT 设
备的具体特点,围绕绿色环保对数据中心的供电方式、UPS 电源容量、制
冷方式、照明、风路、水路、电路、管网、主要IT 设备的选型等方面进行
综合考虑,进行统一规划设计,并逐项细化,寻求最高效益。
2.2 突出节能高效,合理配置资源:首先要突出保障重点。根据实际和
存放数据的重要程度,可将数据中心划分为高密区、中密区和低密区,重
点对高密区的电源、通风、制冷设备采取多种技术措施,制订多种配置应
用方案。其次要便于系统扩容。根据信息化建设的发展特点,基础设施需
求会呈现非线性爆炸性增长趋势,所以在数据中心的规划建设中,要充分
考虑选址合理、系统容量易于扩展。
2.3 突出稳定可靠,提高重组能力:不能稳定可靠运行的数据中心是无
用的数据中心,因此设计数据中心一定要在提高其重组再生能力方面下功
夫。硬件设施方面,在电源引接上,要有两个以上不同方向的路由线路;
在UPS 配置上,要采取多组互联方式,保证每个PDU 单元、每个机柜的
接电排、每个设备的电源输入端子上,都有两路以上独立UPS 电源引接;
在风机、制冷及配线上要进行N+1 备份,对重要的保障区域要实现1+1 备
份。软件配置方面,运用云计算及虚拟化技术,将故障的网络、计算、存
储等设备的应用随时自动平滑迁移到其他网络、计算、存储设备上,保证
业务的不间断运行,提高系统重组能力。
2.4 突出安全智能,提高管控水平:在外围监控上,要设立安全隔离区,
建立由电子围栏、红外探测、夜视监控、自动报警、门禁系统等组织的综
合外围监控系统,以提高安保等级。在区域设置上,区分维护区、设备区、
控制区,将数据中心规划为不同的安全防护等级,采取多种身份认证措施
和不同的防护手段,对核心控制区要设置以生物特征识别为基础的身份认
证系统,严格人员进出管理;对核心设备区要设置气体消防,保证设备安
全。在防电磁泄露上,对电源线、信号线等要采用屏蔽电缆,避雷装置和
电缆屏蔽层应接地,对核心设备区要加装电磁屏蔽设施,保证设备安全可
靠;在智能管理上,对数据中心的周边安全、内部温(湿)度等环境参数,对
风、机、电、水相关配套系统运行指标,对计算、存储、网络设备负载运
行状态,要能做到实时感知、直观呈现、智能处理,提高运维管理效率。
3 建设绿色数据中心应关注的问题
3.1 减少IT 设备能耗:根据能耗结构和能耗路径图,IT 设备每减少能
耗1W,数据中心将整体减少能耗2.84W。在保证效率的前提下,降低IT
设备的能耗是一个最有效的方法。从实现技术上看,主要有两种方法:一
是采用高效低耗的核心部件。受加工工艺和技术水平的影响,不同供应商
提供的CPU 等核心处理器在能耗上存在20%~40%的差异,要尽量采用节
能产品。二是采用工作效率较高的新型服务器,如用刀片式服务器取代机
架式或塔式服务器,设备可节能20%~30%。
3.2 采用虚拟化技术:采用虚拟化技术对现有服务器、存储设备进行整
合,在不增加硬件投入成本的情况下,将所有的服务器、存储设备虚拟成
一个公用的资源池,统一灵活调配,提供服务,在提高性能的同时减少物
理服务器、存储设备的数量,减少电力、制冷和场地成本。在服务器方面,
传统服务器平均CPU 利用率一般为7%~15%,经虚拟化整合后,CPU 利
用率能提高到60%~70%,还能实现虚拟服务自动迁移、数据存储整体读
写速率、系统鲁棒性和高可用性的提高。
4.3 提高制冷效率:机房空调对数据中心的安全稳定运行起保障作用,
空调耗电量在数据中心的总耗能中约占50%,已经超过了IT 设备本身的耗
电成本。提高制冷效率,主要从两个方面入手:①使用精密空调替代普通
空调。同功率的普通空调和精密空调产生同样的制冷量,前者耗电量是后
者的两倍。②规划好机房内冷热气流通道,避免交叉。传统的机房空调直
接对机柜吹风或采用下送风方式,送(回)风路径不合理,应采用冷热气流通
道隔离技术,科学设计机房各要素布局,缩短冷气流的运行距离,实现精
确定点的冷能量投送,以减小能量消耗,提高空调制冷效率。
3.4 减少供电模式转换:交流直流转换过程中的热损耗是数据中心隐性
耗电的“大户”,能耗高达20%~30%。在传统供电方式下,为UPS 充电,
要将外部交流电源转换为直流为电池充电;使用UPS 电源时,要将UPS
电池直流转换为交流,为IT 设备电源模块供电;IT 设备工作时,由于CPU
等耗电设备是直流供电,IT 设备电源模块要将外部交流转换为直流。在条
件允许的情况下,尽量使用直流供电的服务器,通过直流电源供电方式,
减少交流和直流电源逆变的次数,以提高电能应用效率。
3.5 加强运维管理:通过精确智能的运维管理工具,实时监控和分析各
种IT 设备负载情况,及时发现、处理、维修、停用异常的IT 设备,根据
智能分析结果,在保证服务可用的前提下,强制或自动将空闲的IT 设备处
于关闭或待机状态,并适当提高特定制冷通道的环境温度,能节约能源。
参考文献
[1]蔡沛霖,夏传鲲.浅谈电力企业绿色数据中心建设[J].才智,2011.
[2]黄群骥.创建绿色数据中心[J].机房技术与管理,2014.
工程建设
2016.16 305