基于PUE评价指标的数据中心的绿色IT技术
王洪锁，张锐锋，贾春香
【摘 要】［摘 要］PUE是Power Usage Effectiveness的简写，是评价数据中心能源效率的指标，是数据中心消耗的所有能源与IT负载使用的能源之比，是DCIE(data center infrastructure efficiency)的反比。PUE=数据中心总设备能耗/IT设备能耗，PUE是一个比值，基准是2，越接近1表明能效水平越高。PUE(Power Usage Effectiveness，电源使用效率)值已经成为国际上比较通行的数据中心电力使用效率的衡量指标。PUE值越接近于1，还表示一个数据中心的绿色化程度越高。因此，在数据中心机房设计和规划前期，要充分考虑PUE要素，并作为数据中心节能的重要评价指标。后期，在数据中心运营过程中，能够做到更加节能、环保，以期投资收益比的最大化。 【期刊名称】中国管理信息化 【年(卷),期】2014(000)002 【总页数】3
【关键词】［关键词］绿色数据中心；能耗；PUE；DCiE
1 前 言
1．1 数据中心能耗结构
据美国环境保护署的报告，典型的数据中心能耗分布为：数据中心的网络设备（服务器，网络通信与交换，存储器等）的能耗占数据中心总能耗的50%～52%；机房空调系统占数据中心总能耗的38%～40%；供电及辅助照明等系统的能耗占数据中心总能耗的8%～10%［1］。 1．2 PUE和DCiE能效模型
2007年2月，绿色网格组织（Green Grid）制定了数据中心的能效比指标，分别叫PUE和DCiE。 PUE即能量使用效率，是Power Usage Effectiveness的简写，是评价数据中心能源效率的一个指标，PUE：数据中心总设备能耗／IT设备能耗，PUE是一个比率，基准是2，越接近1表明数据中心能效水平越高。DCiE即数 据中心基 础 设 施 效 率 ， 是 Data Center Infrastructure Effectiveness的简写。其值是PUE的倒数。DCiE＝IT设备能耗／数据中心总设备能耗 ×100%［2］。
数据中心典型的PUE和DCiE曲线如图2。
数据中心总能耗 ＝制冷用电负荷 ＋供配电能耗 ＋IT设备能耗，Total Facility Power＝Cooling Load＋Power Equipment Loss＋IT Equipment Load，所以PUE指标分解为：
CLF就代表在每W IT负载上消耗的制冷用电量，而 PLF就代表在每W IT负载上供电系统的损耗，1．0则永远不会变，因为这是 IT负载和自己的比率。这样，就可通过一些子指标来定量表征数据中心能效模型［3］。
2 数据中心节能技术研究
基于上述PUE模型，将从以下3方面进行研究：①IT设备节能研究；②供电系统的节能研究；③制冷系统节能研究。 2．1 IT设备绿色节能技术研究
数据中心IT设备是能耗大户。以服务器为例，服务器最大的能耗来自芯片，单颗Intel至强处理器的功耗为80～95 W，有的达130 W。基于X86服务器环境中，Windows和Linux服务器利用率一般低于CPU资源的15%；很多UNIX服务器只利用了15%～25%；这意味着服务器有75%～90%的时间在消
耗电源和冷却资源，却不完成任何工作。
针对服务器能耗及利用率低下的问题，厂商不仅在自身产品节能优化上下功夫，同时，兼顾新技术的推广应用。 2．1．1 自身产品节能技术屡有突破
（1）芯片方面，即采用多核的X86芯片技术提升处理能力，从而降低芯片数量的增加。因此，在短短几年时间里，我们见证了处理器从2核、4核、6核、8核，直至12核的飞速发展。
（2）电源方面，服务器厂商采用高效电源。如戴尔采用智能节能技术，可在性能增加的同时降低能耗。
（3）风扇方面，IBM引入高效率的双段式对转风扇，比传统的风扇设计节能40%。
（4）在硬盘方面，机架服务器更多采用的是HDD2．5英寸小硬盘，相比3．5寸大硬盘，有近一半电能的节省。不仅如此，固态硬盘开始在服务器中亮相，与普通HDD硬盘相比，在能耗上，固态硬盘的能耗比HDD硬盘低4／5。 2．1．2 新技术的推广应用
虚拟化技术使多个服务器上的工作负载合并到单个服务器上，使服务器利用率提高到50%～70%，并且潜在地以削减的成本在X86和UNIX服务器上完成4～6倍的工作。服务器整机生产厂商纷纷推出各种“绿色”产品与以往服务器相比，当前的服务器无论在性能、计算能力上都可“以一当十”，而能耗在不断降低。
除服务器外，还有网络设备、存储设备等，都有相应的虚拟化等新技术支持。 2．2 供电系统的节能研究
基于PUE评价指标的数据中心的绿色IT技术
