數據中心能耗整體分析(上)
數據中心節(jié)能技術委員會

隨著“雙碳”目標升級成為國家戰(zhàn)略,對數據中心來說,“碳排放”已經變成和“能耗”同等重要的評價指標。實際上,一方面,現階段數據中心電能更多是通過電力交易的方式獲取,數據中心服務商很難控制其中綠色能源的比例,即使通過額外購買綠色能源提高比例,也只會減少其他行業(yè)的綠色能源,全社會的整體碳排放其實并沒有有效降低。另一方面,“碳中和”應該更多的從電力生產源頭開展,而不應該由數據中心這類使用單位完成,使用單位重點要做到如何有效降低整體能耗,減少“碳排放”。所以,作為數據中心運營者,我們不應該只關注基礎設施能耗情況,有必要對數據中心整體能耗情況進行全面分析,嘗試找到一些容易被忽略的節(jié)能重點。


數據中心能耗整體分析(上)


圖一:數據中心能耗模型


圖一所示,可以很直觀的看到,隨著PUE從2.0降低到1.25,變化最大的并不是基礎設施能耗,而是IT設備能耗,IT設備能耗已從50%提升到80%,當PUE達到1.20時,IT設備能耗已達到數據中心總能耗的83%,IT設備之外能耗只占17%,所以基礎設施設備除去轉化效率引起的能耗損失外,節(jié)能壓縮空間已經不大,雖然IT設備為客戶系統(tǒng),但很有必要進行進一步的能耗分析。


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圖二:通用IT系統(tǒng)能耗模型


圖二所示,通用IT系統(tǒng)能耗模型(暫不考慮安全設備),其中服務器系統(tǒng)占IT能耗50%,存儲系統(tǒng)占35%,網絡系統(tǒng)占15%,接下來以占比最高的服務器系統(tǒng)為例,繼續(xù)對IT設備能耗進行細分。


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圖三:服務器能耗模型


圖三左側為通用服務器能耗模型,右側為數據中心專用機架式服務器能耗模型。無論哪種模型都能看到,服務器能耗并不都用在數據運算處理上,服務器和數據中心一樣,也需要配套的供電和制冷設備,比如在左側模型,供電制冷損耗達到22%,在右側模型,風扇能耗就達到21%,參照數據中心PUE的概念,可以嘗試計算服務器自身等效PUE,用總能耗/數據處理能耗(假設供電和制冷損失之外都為處理),得到服務器等效PUE在1.3左右,可以看到服務器在自身硬件節(jié)能方面,或者與數據中心聯動節(jié)能方面還存在很大挖潛空間,比如可以將IT系統(tǒng)的風扇納入到數據中心DCIM管理或者監(jiān)控,讓數據中心的AI+BA實現全節(jié)點的聯動節(jié)能。


CPU、內存和存儲等用于數據處理的部分,同樣需要在架構和業(yè)務運行模式等方面進行細分,找到不合理或者能耗浪費的因素,如圖四所示。


數據中心能耗整體分析(上)

圖四:數據中心能耗分層


IDC層業(yè)務組網模式(兩地三中心、雙活架構等)會造成一定能耗浪費、IAAS層IT硬件存在能耗損失、PAAS層業(yè)務運行模式普遍缺少節(jié)能措施、SAAS層程序代碼綠色化是最容易被忽略的節(jié)能手段、數據層存在大量冷數據和死數據、輔助支撐層缺少對應用細節(jié)的規(guī)劃、運維管理層缺少全節(jié)點的聯動機制等等。


數據中心前期節(jié)能更多是圍繞IDC層基礎設施建設和運維開展,而對占比達到75%-80%的基礎設施之外的能耗使用情況關注過少。行業(yè)內缺少相應分層的節(jié)能標準、規(guī)范,數據中心服務商作為乙方或丙方也不方便對客戶提出這方面節(jié)能的要求,而由于計費方式等原因,客戶自身節(jié)能的意愿并不強烈,所以我們需要以數據中心為中心,由數據中心行業(yè)組織牽頭,協(xié)同政策方面、IT硬件、應用軟件等上下游行業(yè),構建數據中心綠色節(jié)能生態(tài)圈,努力實現多方共贏,同時完成數據中心減碳的目標。(作者:聯通數字科技有限公司 車凱)


來源:“數據中心節(jié)能技術委員會”微信公眾號(授權轉載)
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