构建绿色节能的数据中心最关键的问题是什么?每个人都想得很多,实际上,构建绿色节能数据中心最关键的也是最 核心的就是用电效率的问题。只有解决了这个问题,才有可能构建绿色节能的数据中心,如果企图绕过这个问题,那么绿色节能数据中心的目标根本不可能实现。中科院的张广明研究员总结了当前构建绿色数据中心的五大难题。
数据中心当前的问题是什么?有三个,十年前提出的可用性问题,五年前提出的热量管理问题,这个热量管理当 时提的不是节能问题,是密度太高了,制冷系统解决不了IT设备散热的问题,所以矛盾很大。当今提出的是电费的问 题,就是节能问题。有这么三个问题,所以第一个我要讲的,就是当前存在的问题,这三个是并列的,是同时存在的 。而可用性问题,仍然是第一位的问题。
对于新建的数据中心和老的已经运行的数据中心,并没有因为电费要关门,对于这样的数据中心,应该说98%、99%的数据中心,排在第一位的问题仍然是可用性问题。
第二个问题,则数据中心节能降耗面临的困惑。 张广明研究员总结了当前业内面临的五个难题:
1、目前没有明确的标准确定数据中心的效率。PUE只是测量的指标,不是标准,没有明确标准,应该怎么做的标准也没有,这是第一个困惑。
2、未知的负载构成导致更新周期延长。也就是说不可能单纯的为节能而制订数据中心的改造计划。除非快关门了,否则的话数据中心正常运行的情况下,不会做一个彻底修改和改变的计划。所以,节能的问题已经发现了,认识到严重性了,它的改造还要推迟到生命周期的末尾。可能是5年以后,10年以后,这是一个事实。
3、无法衡量不同数据中心之间的效率的差异。现在我们还没有一个统一的标准作为衡量标准,也没有很具体的规范去测量,实施细则并没有,也没有完整的评 估方法。
4、大家都在讲节能,但是很多人不了解什么地方在耗电,什么地方可以省电,这个并不是很了解。在你的数据中心里边,哪个环节,或者哪种性质的负载,哪一种系统,供电系统,制冷系统,哪些是用电的大户,哪些有节能的潜力,哪些系统和设备节能是有效的。大家首先想到的,一说节能就说提高设备的工作效率,首先是想到这一点。实际上进一步讲这个问题,设备的功耗,提高设备的效率,可以降低数据中心的功耗,但是数据中心功耗严重到这种程度,根本原因不是设备的效率,就是两方面,它可以提高整个效果。但是做节能的话,光从设备入手效果根本就不明显,并没有什么好的效果。
5、不了解运营决策和电费之间的关系。到现在为止,不了解运营决策和电费之间的关系,一谈到节能,首先想到提高设备的效率,有的还简单的是提高机房的温度。提高机房的温度行不行?这是一个很复杂的问题,应该说是不行的。尽管现在机房的房间制冷的浪费非常大,但是降低它或提高它也是不行的,这涉及到别的问题。有的部门说要制订标准,提高2、3度,其实不是这个问题。所以仅从某一个层次孤立的解决节能问题的战略,不但不能使节能效果最大化,相反可以降低基础设施的功能。
第三个问题,就是PUE的问题。
主要是这两个测量实例,大家可能见到过。从这个两个测量实例里边可以得出两个结论:一是用传统设计的,就 是没有刻意的进行节能降耗设计的数据中心,PUE值在3左右。如何测量你的PUE值?我们听到很多计划,说它没有更有 效的措施,就是说我的数据中心,我的数据要求,PUE是1.7或者哪个领导拍板,说要降到2以下,说降到1.5,这是不 行的,缺乏了科学的态度。
涵盖了什么?我要测量什么?有的说我的PUE已经降到1.8、1.7了,结果一看他们忽略了好多能耗,这不行。 你把能耗都忽略掉了,只看某一个环节,这个数字是不可用的。
假如PUE是3的情况下,IT设备的能耗是32%、33%左右。制冷的能耗,制冷、空调、加湿这三方面的能耗占了43%, 本身就是IT能耗的1.2倍左右。UPS配电系统,还有照明,这些总的加起来的能耗是22%。其他的,还有一些辅助的用电 ,还占了2%,这样一看就符合实际情况。这是我讲的第三个问题。
第四个问题,降低能耗要综合的去考虑,这里写的是“综合节能策略”,首先是IT设备如何降低能耗。从这个公 式来看,PUE等于什么呢?分母是IT设备的功耗,分子是总的功耗。所以,数据中心的能耗等于什么呢?IT设备的能耗 乘以PUE值,降低数据中心的能耗,最有潜力的是降低IT设备的能耗,这是我要强调的。
从整个数据中心来讲,怎么降低能耗?先把IT设备能耗降下来。因为现在的IT设备,传统的数据中心的利用率只 有20%,也就是说吃大锅饭很多,大部分人都在那里看报纸、喝茶,真正干活的只有20%的人。但是看报纸和喝茶的人 照样要领工资,这是非常可观的,这是我讲的第四个问题。
第五个问题,关于PUE是什么意思?IT设备功耗是1,PUE就是基础设施功耗的问题,主要是供电制冷的功耗问题。
第六个问题基础设施能耗低下是怎么造成的?是传统设计造成的。不要动不动就说UPS效率低,不是这么回事,是 传统设计造成的。最主要的原因是什么?设备容量利用率低下,是数据中心能耗低的最主要的原因。
有这么一个表,IT设备、制冷设备、供电设备,这三个大项,它有很多相似的地方,我把前面的几个问题说一下。
资源过渡供应,这是一样的。IT设备只有20%的利用率,制冷设备有多大利用率?供电系统,高性能的供电系统有 的低于20%。还有效率,资源利用率很低,就是过渡规划,还有资源的孤岛现象。IT设备就是各管各的,我这个支架只 管自己的,你忙死我也不管你。制冷也有这个问题,还有就是没有测量尺度,还有就是固定的费用,都有很可观的固 定费用,还有应变能力差,所以它们都有共同的特点。
设备容量低下的主要原因就不用说了,为什么设备容量利用率低下?主要是设备的三种损耗,当PUE的效率可能是 95%了,但是系统里的效率只有80-85%,非常的低。空调设备,变压器这些也有同样的问题,效率非常低,这是最主要 的原因。
再讲一下供电系统对PUE的贡献有多大?我这边分析了一下。供电系统总的效率大概是70-75%,怎么供电效率这么 低?就是这么低,因为UPS本身才在8%左右。它的贡献,提高设备的效率,提高设备利用率,总的贡献是0.15-0.24, 很可怜,没有太大的潜力。PUE假如是2,只能降低0.24,就是这个意思。如果它是2.5的话,顶多降低到2.25,降低不 了多少,这是供电系统。
制冷的问题在当前来说,如果说供电系统是核心技术的改进,那么制冷是一种变革, 制冷是在发生着变革的。从设计理念上来说,把空间制冷的理念发展成如何把IT设备产生的热量带走。刚才姚总讲的 都是围绕这个问题,不管是低密度还是高密度,如何把热量带走,这是新的理念。现在数据中心的空调制冷的理念是 如何把IT设备产生的热量带走,发生的变革是巨大的。理念的变化,技术上也是变化非常大,这个就多讲了。
推算一下,假如PUE等于3的情况下,巨大的浪费就在这个地方,100个千瓦的IT负载,100千瓦的热量就需要100千瓦的冷量,提供了345千瓦的冷量,而245千瓦的冷量浪费了,这种浪费有物理结构的浪费,但是绝大部分都是冷 热空气的混合,浪费掉了。
数据中心制冷系统的贡献可以到0.8-1,总的数据中心PUE值,我8推算的结果,传统的设计,如果不用自然冷的话 ,PUE值的极限就是1.7左右,如果已经降到1.5、1.6,那要看你的数据了。如果用自然冷的话,就是1.3左右,如果低于1.3,我就要看你的数据。为什么呢?因为除湿、加湿的功率不能省掉,所以不可能低于1.3,如果你已经1.2了,那就要分析你的数据了。
构建绿色节能的数据中心并不只是降低能耗就能解决的问题,数据中心的首要问题仍旧是可用性问题。构建绿色数据中心,在降低PUE值的同时,还得注意能源是否浪费的问题,仅仅是以为降低PUE值就是构建绿色数据中心,这根本就是一种谬论,我们必须要认清。