绿色IT:寻找新能耗标准

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在今年秋季,谷歌公布了一份公告,其在多个方面预测了数据中心效率指标的未来。搜索巨头谷歌不仅公布了其总能耗和(主要由数据中心产生)碳排放量,还公布了每名用户和每次搜索的能耗预估值。通过这些公布的信息,以及谷歌每天提供10亿次搜索等信息,我们可以大致计算出,在公司2.6亿瓦总能耗中,搜索占1250万瓦。

在今年秋季,谷歌公布了一份公告,其在多个方面预测了数据中心效率指标的未来。搜索巨头谷歌不仅公布了其总能耗和(主要由数据中心产生)碳排放量,还公布了每名用户和每次搜索的能耗预估值。通过这些公布的信息,以及谷歌每天提供10亿次搜索等信息,我们可以大致计算出,在公司2.6亿瓦总能耗中,搜索占1250万瓦。

对执行有用功单位所需能耗进行量化这一理念目前被认为是数据中心指标的追求目标。目前被广泛使用的指标是绿色网格组织(Green Grid)制定的PUE(能源利用率)测量方法,即由IT设备所消耗的数据中心总能源量与整个设施的总能源使用量的比值;但是并不是每一个指标都能揭示每个功单位所消耗的能源,很大程度上是因为难以对标准“功单位”进行定义。

保险业巨头Kaiser Permanente公司数据中心主管Steve Press称:“对于汽车来说,它的指标是英里每加仑,但是对于硬件来说,它的指标是所传输的MIP或比特每秒吗?这个行业没有关注这个‘功’是什么。PUE并不能告诉你,数据中心正在做什么功——它可能正在阻止病毒信息或是正在为美国国家气象局移动数据。一旦我们解决了这个,它将对整体竞争力产生巨大影响。”

开设绿色数据中心博客的绿色数据中心顾问David Ohara称:“如果你是一家银行或信用卡公司,你的有用IT功单位是由用户和应用程序执行的一个动作或一系列动作,如果你是一家网络公司,那么你的有用IT功单位就是所提供的网页或广告点击率。理论上,应该有一个完全同质的定义。”

绿色网格组织和其他一些行业团体正在制订能够用于测量生产性能源消耗的指标,但是这些指标仍然存在一些问题。绿色网格组织董事会主席兼董事长John Tuccillo称:“一旦千瓦进入到机架服务器、刀片服务器、处理器或处理器内核,那么对于这一能源单位在多大程度上被用于预期的目的,你如何量化呢?这是我们一直在寻求的东西。”

与此同时,公司正在对获得的指标进行综合使用,并提出了他们自己的指标,以揭示数据中心效率与生产能力。市场研究公司Gartner 的分析师Simon Mingay称:“总体上,业内正在尝试制订一个切实可行的测量方法,其可提供一个能够指导正确投资的综合结果。”

以下是一个指标汇编,目前数据中心正在使用这些指标来计算他们的能源效率。

CADE(企业平均数据中心效率)

CADE由国际正常运行时间协会(Uptime Institute)和麦肯锡咨询公司共同制订,其由四个指标构成,这四个指标用于衡量单个数据中心的商业性能或是多个数据中心的加权平均性能。

1、设施资产利用率:测量目前的IT能源使用量,除以最大IT能源使用量。

2、能源效率:测量目前的IT能源使用量,除以总的设施总的能源使用量。

3、IT资产利用率:测量平均服务器CPU利用率。

4、IT能源效率:测量有用的IT功,除以瓦特。由于有用IT功的行业定义还在制订当中,因此CADE使用了一个5%的基准值。

据国际正常运行时间协会称,通过将能源效率从固定资产利用率中分离出来,以及将IT从设施中分离出来,CADE可以帮助量化有多少数据中心开销有用于信息处理。

451集团研究分析师John Stanley称,尽管这四个指标的实际定义使用了一些具体化的东西,但是对于理解评估设施效率与利用率中存在的问题,CADE是一个有用的架构。

PUE(能源利用率)

PUE由绿色网格组成制订,是迄今为止使用最广泛的数据中心效率指标。该指标揭示了数据中心有多少能源被分配给了服务器、网络和存储等IT设备,以及有多少能源被用于冷却、照明和动力设备。该指标受到欢迎的部分原因是由于其在概念和应用上都很简单。

PUE的计算是通过将设施总能耗(冷却、照明、动力和IT)相加,然后除以IT设备能耗。一个“完美的”PUE值应当是1。根据绿色网格组织的标准,PUE值2.2表示需要提高,1至1.4为最佳范围。一些公司更喜欢使用数据中心基础设施效率(DCiE)。该指标只是将PUE比值颠倒了一下。

市场研究公司Forrester Research的分析师Doug Washburn称:“尽管还不完美,但是PUE非常适合快速浏览数据中心运行时消耗了多个能源。它能够告诉你最大的能源大户在哪里,你可以从那里着手进行改进。”

三月份,绿色网格组织公布了一些更为详细的指导,帮助标准化PUE数据收集。尽管如此,PUE还存在着一些局限性。KPMG公司气候变化与持续服务实践负责人John Hickox指出,虽然其能够帮助你将自己的PUE值与行业平均值进行对比,但是许多公司错误的将它们理解为比较基准,因为没有两个数据中心是一样的。他称:“由于目标性能水平不清楚,进行合理的比较是很困难的,并且会导致设置不现实的期望值。”

Mingay 称,PUE还无法帮助监测所供应的电力的有效使用情况。例如,如果数据中心经理开始使用虚拟化来提高平均服务器利用率,那么相应的效率提升并不能反映在PUE上。

绿色网格组织董事会成员兼秘书长Katherine Winkler认为PUE并不是一个通用指标。与任何指标一样,它应当被用于一个特定的目的,如作为基准,与备选数据中心设计进行对比,或是跟踪你的能效。她称:“你可能会说它抑制了整合与虚拟化,但是它只是反映了你的冷却与电力基础设施的效率。如果在服务器整合或虚拟化之后你的PUE还是在上升,那么它可以反映出你并没有一个高适应性基础设施的,因为你的基础设施无法在你需求下降的情况下进行收缩。”

大多数人都认为PUE具有很高的价值。花旗集团数据中心规划主管Jack Glass称:“让整个行业开始进行测量是一个伟大的进步。”其帮助在IT与设施部门之间架起了一座桥梁。Winkler认为:“这是一个新的协作,此前在许多数据中心中这一协作并不存在。”

Mingay总结称:“虽然PUE的局限性被过分夸大并被频繁滥用,但是当PUE被使用和解释它的人所清楚理解时,它是一个很好的测量方法。”#p#

CUE (碳使用效率)与WUE(水使用效率)

CUE是绿色网格组织近期公布的一项指标,旨在衡量数据中心的碳排放量。CUE值的计算方法为测量数据中心总的CO2排放量,然后除以IT设备的能耗。WUE也是一个相对较新的指标,用于衡量IT的用水情况。WUE值计算方式与CUE值相似,为设施总用水量除以IT设备能耗。

Winkler指出,这两个指标目前仍然在完善中。例如,“完美的”CUE值或WUE值为0.0,这表示在数据中心运行中碳排放或用水。目前CUE水平或WUE水平还没有一个基准的平均值或优秀值。

Mingay提醒称,要想让CUE值发挥用处,需要严格定义,特别是排放因素。他称:“目前误解这一数值的情况太多了。”

451集团研究分析师John Stanley 称,PUE和WUE量化了那些被纯能耗指标所忽视的基本元素。这三个指标综合起来可以让你考虑更为全面。Washburn举例称,如果你的主要电力来源是碳,那么你的PUE值可能会很低,但是CUE值却会很高。Fieldview 解决方案公司首席战略官David Schirmacher称,相反,如果你依赖于水力发电或是更为高效的冷却系统——这类冷却系统往往要耗费更多的水,那么你可能有一个很低的PUE 值和CUE值,但是WUE值却会很高。Winkler表示:“如果你看一个指标,而不看另外两个指标,那么你就是在自欺欺人。”

ERE(能源再利用效率)

由于PUE无法描述对数据中心所生产的附加能源的再利用情况,绿色网格组织在今年年初针对那些对重复利用能源进行加热或冷却的公司推出了ERE。ERE值的计算方式为将设备总能耗相加后减去重复利用的部分,然后再除以IT设备能耗。ERE值为1.0意味着你仅需要为设施提供相当于IT能耗的电力。由于这一概念相对较新,因此ERE目前还没有被广泛采用。

ScE(服务器计算效率)和DCcE(数据中心计算效率)

绿色网格组织的ScE是为了将目光由CPU利用率转向CPU效率。ScE实现这一功能是通过对服务器时间分配的描述实现的,因为在这期间,服务器在提供“主要服务”——其计划提供的服务的同时还需要提供“次要任务”,如病毒扫描、安全升级和硬盘碎片整理。DCcE是设施中所有服务器的ScE总合。

Mingay举例称,如果电子邮件服务器75%的时间处理电子邮件,那么它的ScE值为75%。Stanley补充称:“其关注的不仅是‘你的系统正在处理东西吗?’还包括‘它正在处理有用的东西吗?’”这一概念可以用于识别未充分利用的服务器和申请虚拟化、整合或削减策略以提高效率。

绿色网格组织强调,这些指标并不是生产能力指标——它们并不测量做了多少工作,而是测算工作中有多少比例是有用的。Mingay称,这个区别很重要,因为处理器速度低的服务器可能要花上1个小时的时间处理100笔交易,而处理器速度快的服务器在同样的时间内可以处理1000笔交易。但是如果在这1小时之中,它们将全部的时间都用于做这项工作,那么两者的ScE值都是100%。

DCeP(数据中心能源生产力)

绿色网格组织试图通过DCeP来量化数据中心做的有用功与数据中心总能耗的比例。Stanley称,由于该指标需要对“有用功”进行定义,而目前整个行业还没有相关定义,因此DCeP在很大程度上只是一个框架。

代替定义有用功,绿色网格组织正在制订一套由8个生产力代表组织的体系,以用于评估DCeP。其中包括加权的CPU利用率、操作系统工作负载效率、传输的字节数/千瓦每小时等。Winkler称,每个都不能完全独立使用,它们只有被综合使用。

例如,网络中的信息量只能表明数据中心正在繁忙工作,但是数据中心可能正在传输垃圾数据。Stanley称:“在这种情况下,数据中心即使没有完成任何任务,它们也可以获得一个很高的指标。”

迄今为止,DCeP并没有被整个行业所广泛认同。Mingay称:“除了一些绿色网格组织的成员或是与它们关系密切的公司外,我并没有发现有公司在使用这一指标。虽然尝试进行创新非常重要,但是这一指标太不切实际了。”

SPECpower

标准性能评估公司推出了SPECpower_ssj2008指标。该指标通过测量每秒每瓦服务器运行情况来评估服务器的能耗和性能。Schirmacher称:“他们为CPU在不同等级的工作强度下运行,并将做功数比上能耗数,然后他们将提供一个平均数值。”

Stanley 称,SPECpower的优势是有针对不同服务器的大型公共数据集。厂商自己可以进行测量,除了传统部署中的那些可能性外,其可以提供一个评级。此外,Java 单位功的SPEC定义与数据中心中使用的概念完全不同。Stanley称:“SPEC试图提出一个广泛代表性的工作负载,它们能够适用于在系统中的不同部分,但是又与任何特定的工作负载不同。”

Schirmacher指出,需要记住的是即便服务器低速运行,能耗也不会大幅降低,因此即使你购买的服务器拥有很高的ScE评级,你也需要确保你拥有很高的利用率。

Gartner推出的PPE(电源性能转化效率)

Gartner制订的PPE被用于分析相对于现有IT设备的性能,这些设备的电源有效使用情况。在PPE值的计算中,公司先测量设备的平均性能、能耗和利用率,然后将这些与事先定义的最佳目标进行对比。除以最佳电源性能转化值后的PPE值即代表实际的电源性能转化值。Mingay称:“推出IT资源朝向更高效的性能每千瓦发展能够对能耗改进产生双重影响,一个是将能源转化为功,另一个是在提高生产能力的情况下延长现有资产的寿命。”

ASHRAE数据处理环境温度指南

美国采暖、制冷和空调工程师学会(ASHRAE)正在继续修订其数据中心温度标准,他们想让人们知道设施的冷却并不需要像原来想象的那样冷却。在一些案例中,进风温度提升至80华氏仍然是安全的。Glass称,尽管其还没有成为一个指标,但是该标准“为你提升数据中心效率所做的任何调整提供了一个基础。”

由于许多公司正在考虑削减成本,提升自己的可持续性发展排名,因此数据中心效率指标将持续受到密切关注。Press称:“如果你对于能源管理非常严谨,那么你必须要测量它们。你需要根据你的要求挑选出一个测量方法。”

普华永道的设施经理William J. Panian认为:“指标自身不必非常完美。手上有一个弯曲的棍子总比没有棍子要强。”

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责任编辑:Yeva 来源: 范范
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