分析绿色数据中心PUE指标

    数据中心近十年来如雨后春笋般拔地而起，数据中心的节能问题也越来越引人注目。如何界定绿色数据中心？国际上尚无统一的标准，目前比较通行的评价指标是PUE  （ Power Usage Effectiveness，电能使用效率），PUE是一个比率，无量纲，取值大于1,PUE值越小越好，国内已建成的数据中心大多在2. 5以上，欧美国家在2左右。

    1  PUE定义

    PUE概念最早由Christian Belady提出，并由业内颇具影响力的绿色网格组织TGG （The Green Grid）发展和完善，TGG在2007年给出的定义是：

    笔者把TFP划分为ITEP和非IT设备功率NITEP（Non-IT Equipment Power），非IT设备可以理解为基础设施，于是该公式可以改写为：

    从公式来看，要降低PUE，只能减小非IT设备耗电量和增大IT设备耗电量，但是非IT设备与IT设备耗电量是有关联的，不是独立的变量，在数据中心正常运营的情况下，一般两者同升同降，但不是简单的线性关系。实际运用中，往往不会改变IT设备，只有通过采取节能措施降低非IT设备的耗电量来降低PUE，这是一般的数据中心运营管理人员或合同能源管理提供商能做的。

    2 PUE提出的目的

    数据中心IT设备本身及部署的功率密度值突飞猛进，数据中心的耗电量白然就会水涨船高，运营成本费用中，电费成本远远大于其他运营费用，这引起了人们的广泛关注并着手研究这个课题。在绿色节能大潮的引领下，节能减排势在必行，初步研究发现基础设施的用电量比IT设备本身用电量大1倍甚至2倍以上。基础设施是为IT设备服务的，这有点喧宾夺主的味道。PUE提出的目的就是要降低基础设施的费用成本，这也是一般运营管理人员能够做的。

    3 PUE的动态变化

    我们知道，无论是IT设备还是非IT设备，这些负荷耗用的电功率随着时间的变化而变化，这种变化是无序的。它既受季节变化的影响，也与其他因素有关。如，数据中心前年增加了视频监控系统，要求照明灯一直开着；去年又对新风系统进行了改造，将传统的新风机换成全热交换器；今年刚刚发生的某个事件导致数据中心的访问量暴增；精密空调的压缩机、加湿器、再热器等等需要经常自动启停；UPS在逆变和自动旁路工作模式之间自动切换等等，这些因素都会导致PUE每时每刻都在变化。所以我们研究PUE,不能仅看某个时刻的静态PUE值，还要看它每天、每月或者每年的PUE值，进行“环比”和“同比”，研究它的动态变化趋势。

    4  PUE特指电能使用效率

    PUE  （Power Usage Effectiveness）是电能使用效率而不是能源使用效率EUE  （ Energy  UsageEffectiveness ）。能源的概念很广，有可再生的和不可再生的，这些能源和电能之间的换算很难，TGG组织建议采用换算因子进行换算，笔者认为不太可取，我们的目的是节能减排，增加可再生的清洁能源的使用，由于技术水平上的差异，各个国家在不同时期的换算因子也应该是不同的，很难统一。所以，笔者建议：鼓励数据中心因地制宜地利用太阳能、风能、水能、空气能（作为冷源使用）、天然冷却水源、热电联产中的副产品热能、冶金化工等行业的废热等等，这些能源不在PUE的计算之列。

    5 PUE是相对于IT设备而言的，它也是评价基础设施电能使用效率的指标

    从PUE公式来看，减小NITEP和增大ITEP都会实现PUE的降低，这里笔者把基础设施统称为非IT设备，便于研究和理解这两个对立面之间的关系，下面分三种情况进行讨论：

    a.非IT设备一次性建设，IT设备分期部署，这是现实中较常见的模式，随着IT设备的逐渐部署，ITEP也逐渐增大，PUE应该呈现出逐渐降低的趋势。

    b.非IT设备和IT设备同步分期建设与部署，PUE值在一定范围内波动，并很有可能略有降低。

    c.据中心建设的常见模式，这给在漫长的运营周期内改善PUE水平提供了很好的条件。我们可以持续地逐步改进PUE水平，并进行“环比”和“同比”，我们所能做的主要是采取措施降低NITEP。非IT设备是为IT设备服务的，在保持IT设备不变的情况下去减小NITEP，这就是PUE提出的主旨。数据中心基础设施的用电量减小了，数据中心的电能使用效率也就提高了。

    PUE是相对于IT设备而言的，如第a种情况所述，在非IT设备数量不变的情况下，IT设备开启一台与开启两台相比，PUE值相差较大，要维持PUE值在理想的水平，运营管理人员应按需开启非IT设备，避免不必要的浪费。所以我们在数据中心日常管理过程中，需要时刻掌控PUE的变化趋势，分析判断这种变化的原因。以便做出正确的决策。

[page]    6 PUE必须是在数据中心正常运营时测量才有效

    从上文中我们知道，PUE是动态变化的，无论是在数据中心建设初期的试运行阶段（这个阶段通常IT设备仅开启少数的几台），还是在建成后的正式运营阶段，或者是在突发故障应急运行阶段（如非IT设备总电源开关故障），其PUE值都是不一样的，甚至可能差别很大。举一个极端的例子，若采用市电直接对IT设备供电，关掉其他非IT设备，这时PUE值近似等于I，但我们不能说该数据中心能效优异，也许这种状况只能维持Ss就有服务器死机或宕机了。所以，必须在数据中心正常运营时测量的PUE才是有效的。

    7 同一数据中心不同时期的PUE值比较更有意义，不同数据中心PUE值比较意义不大

（编辑：核心网）

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