數(shù)據(jù)中心節(jié)能優(yōu)化路徑探究范文

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摘要：金融部門是經(jīng)濟系統(tǒng)的核心，依托金融信息系統(tǒng)，資金流通速度加快，各項金融業(yè)務呈現(xiàn)便利、快捷的趨勢。作為金融業(yè)務的支撐基礎，金融部門數(shù)據(jù)中心能耗也在隨業(yè)務增長逐年增加，與綠色金融不相一致，耗費大量的運營成本，能耗水平已不符合國家政策要求和標準。本文從分析某金融系統(tǒng)省級數(shù)據(jù)中心能耗現(xiàn)狀出發(fā)，從技術、文化、管理等角度，探討降低EEUE值、提高能效的多種路徑。

關鍵詞：信息系統(tǒng)；數(shù)據(jù)中心；能耗優(yōu)化；EEUE0

引言

十八屆五中全會提出“綠色、創(chuàng)新、協(xié)調、開放、共享”五大發(fā)展理念，指導著我國“十三五”及未來的發(fā)展方式，“綠色”是我國未來發(fā)展的趨勢，而降低能耗是其主要的途徑。為了對能耗進行定量衡量，我國制定了能耗標準，用EEUE計算機房能耗，EEUE=數(shù)據(jù)中心總電能消耗量/信息設備電能消耗量，而國際上采用PUE值對其進行衡量。為促進綠色數(shù)據(jù)中心的發(fā)展，工信部提出了政府采購傾向綠色數(shù)據(jù)中心、從傳統(tǒng)架構向云架構轉移、開展存量數(shù)據(jù)中心技術創(chuàng)新與節(jié)能工作以及制定數(shù)據(jù)中心能效標準等四項原則。目前作為社會的重要基礎設施，數(shù)據(jù)中心耗電量占全球總耗電量的比例為1.1%～1.5%。存量數(shù)據(jù)中心提高能效，降低能耗、提高資源利用率，降低整體運營成本，對建設美麗中國有重要的意義。

1某金融系統(tǒng)省級數(shù)據(jù)中心機房能效現(xiàn)狀

金融信息系統(tǒng)是信息系統(tǒng)的重要組成部分，某金融系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心及其省級中心具有高技術性、輔助系統(tǒng)多、機房環(huán)境要求高、基礎環(huán)境建設標準不斷變化的特點，經(jīng)過多年發(fā)展，在設備運算能力有所提高、穩(wěn)定性逐步增強的同時，能源消耗也在逐年增加，能源使用效率與綠色環(huán)保要求不相適宜。為了掌握該金融系統(tǒng)省級數(shù)據(jù)中心效能管理現(xiàn)狀，我們對該系統(tǒng)全國32家省級數(shù)據(jù)中心機房開展問卷調查。問卷覆蓋數(shù)據(jù)中心位置、內(nèi)外材料、內(nèi)外通道、設備及機柜節(jié)能情況、供電情況、空調使用情況等技術內(nèi)容，以及數(shù)據(jù)中心使用維護人員對綠色節(jié)能知識的掌握及意識，機房管理中的節(jié)能制度安排等，從整體建筑、場地環(huán)境、結構布局、供配電系統(tǒng)、空調系統(tǒng)、軟硬件系統(tǒng)及科學運維管理等7個單元來進行調查問卷的設計。

1.1調查結果本次調查發(fā)出32份問卷，返回15份。部分結果如表1所示。

1.2能耗分析

1.2.1影響能效的主要因素（1）機房利用率：功率密度高，PUE值低。（2）空調系統(tǒng)類型：不同類型空調系統(tǒng)對EEUE值影響大。（3）送風方式：不同送風方式對機房EEUE值產(chǎn)生不同的影響。（4）能耗管理水平：能進行機房能耗分項測量以及使用能耗管理系統(tǒng)的機房EEUE值相應較低。（5）內(nèi)外溫差控制：室外空調外機風口溫度與室內(nèi)溫度差較小，需要轉移的內(nèi)部熱量也較少，耗電量也少。（6）設備運行效率：服務器運行效率高，需要的設備數(shù)量就少，同樣能節(jié)約能耗。

1.2.2問卷調查結果和實地調研分析其情況如下：（1）數(shù)據(jù)中心基礎環(huán)境：由于機房設計建造時對節(jié)能方面的考慮較少，機房EEUE普遍在2.0-2.5之間。（2）信息設備情況：服務器采用分區(qū)虛擬化技術，存儲采用虛擬化存儲，有效地提高了運行效率，較好地降低了能耗，但仍存在一定的提高空間。（3）機架功率密度因素：以西南某省數(shù)據(jù)中心為例，實測機架功率密度為0.9KW，機房EEUE值為2.65左右。（4）送風模式因素：大部分采用地板下送風方式，機房EEUE平均值為2.73。（5）管理情況：各省級數(shù)據(jù)中心每年定期對數(shù)據(jù)中心進行4次機房全面巡檢。但缺少能耗數(shù)據(jù)，無法提供對能耗使用情況的數(shù)據(jù)支持，無法判斷其是否符合國家標準。（6）氣候因素對空調使用效率有較大影響：南方某數(shù)據(jù)中心的空調使電量占總體用電量的70%，而長江以北的數(shù)據(jù)中心顯示，空調用電量一般為整體用電量的50%左右，因此盡管機柜平均功率高，但是它的EEUE值仍然達到3.0。（7）位置因素：城市熱島效應帶來的高溫使得機房內(nèi)外溫度差加大，需要空調以更大功率提供更多制冷量。

2存在的問題

2.1制度有待完善一是單位的機房建設標準出臺時間早，缺乏能耗方面的標準要求。二是日常維護操作缺少節(jié)能減排要求和規(guī)范，不利于形成綠色節(jié)能意識和文化。三是標準不科學。全國不同氣候、不同溫度的地域的金融數(shù)據(jù)中心，采用相同的建設標準和評價標準，不公平也不科學。

2.2綠色文化氛圍不濃在進行數(shù)據(jù)中心的建設、維護、改造升級時，對能耗、環(huán)保、功能與擴展、安全、運維管理等“綠化”通盤考慮不足，沒有進行綠色標識標注；運行維護部門缺乏提高效能的意識；運行階段缺少效能控制手段；缺少持續(xù)激勵和獎懲措施，難以體現(xiàn)人與自然協(xié)調發(fā)展、和諧共進、可持續(xù)發(fā)展的綠色文化。2.3能效優(yōu)化技術手段不足一是整體上各省數(shù)據(jù)中心的EEUE值過高，在建筑、場地環(huán)境、布局、地理上的考慮少，不利于節(jié)能減排。二是大多數(shù)沒有能耗的監(jiān)控技術手段或監(jiān)控系統(tǒng)不夠完善，也沒有管理要求。三是采取的節(jié)能技術較為落后。比如雖然冷熱風通道都有，但未進行物理隔離，冷熱風混合造成空調效率低，空調設備、UPS設備功耗效率不高。四是系統(tǒng)技術構架傳統(tǒng)，“綠化”的大數(shù)據(jù)和云計算應用水平較低，而需要更多的靈活性，現(xiàn)有的架構無法根據(jù)業(yè)務運行的時間特點調整服務器等設備的運行。五是人員進出機房的次數(shù)較多，有近一半的數(shù)據(jù)中心每天進入機房次數(shù)達到5次，人員頻繁進出機房，影響了機房冷風流動，降低了風的流動效率，同時頻繁開門，內(nèi)外冷熱氣體交換，易損失冷氣。

3省級金融數(shù)據(jù)中心能效優(yōu)化建議

3.1管理路徑管理是協(xié)調人與人、人與任務之間的關系，使之符合我們目標的要求的重要手段。通過改善人和系統(tǒng)的關系，加強人員管理，促進能效優(yōu)化。（1）在數(shù)據(jù)中心整個壽命周期進行環(huán)境和能耗測量和評估，收集效能數(shù)據(jù)并對其進行分析。比如采用網(wǎng)絡物聯(lián)網(wǎng)技術，在機房主線路、機房專用空調、UPS等設備配電裝置內(nèi)加裝能耗測量設備，測量機房內(nèi)主設備、空調、供電等不同分項的耗電情況等。（2）加強監(jiān)督，獎懲結合，促進機房建設及整改。將能效工作落實到人，跟蹤運行維護人員在數(shù)據(jù)中心各個階段的工作的節(jié)能效果，發(fā)現(xiàn)人員日常工作能耗問題，及時通過物質、精神等多方面給予獎懲，促進整改。（3）將節(jié)能量納入招標條件中。在采購階段，將節(jié)能效果和節(jié)約開支納入設備、機房材料招標評分中，避免單一的“低價中標”帶來運行期維護費用大、能源消耗大的問題。積極采購具有低能耗模式的設備。（4）優(yōu)化運行管理手段，采用集中管理控制系統(tǒng)，合理管控電子設備的運行時間，減少人員進出機房的次數(shù)，降低新風系統(tǒng)的使用。（5）根據(jù)環(huán)境和能耗測量和評估，掌握服務器清單及使用情況，及時關閉未使用的服務器，整合低效能設備，或者在系統(tǒng)不運行的時段，將服務器設置為低能耗模式。

3.2技術路徑能效優(yōu)化技術手段有很多，而針對省級金融數(shù)據(jù)中心的現(xiàn)狀及處于生產(chǎn)運行的實際情況，采用前應考慮成本、效果及其對業(yè)務運行的影響。（1）提高冷熱風分離的效率。冷熱風分離，技術上成熟可行，效果上節(jié)能效果好且對系統(tǒng)運行影響不大。可以采取模塊化制冷控制、分區(qū)域控制及實時監(jiān)控機房溫度分布等。（2）放寬機房運行的溫度范圍。即在相關規(guī)范規(guī)定的溫度范圍內(nèi)盡量靠近規(guī)定溫度的上限，適當提高送風溫度，從而有效地降低機房冷卻系統(tǒng)的電能消耗。（3）避免追求服務器高性能。搭配使用高低性能服務器，在處理速度達到業(yè)務要求的情況下，合理使用各種性能的服務器，使得資源能夠得到充分利用，配置部署得到優(yōu)化，滿足低功耗的要求。（4）優(yōu)化系統(tǒng)架構，提高設備利用率。采用大數(shù)據(jù)與云計算新技術構架，實現(xiàn)系統(tǒng)低業(yè)務時段的低系統(tǒng)功耗。其次，服務器設備選型需要緊跟節(jié)能趨勢。例如刀片服務器具有高性能、低能耗、空間小的特點，它的處理能力更強，而且相比于機架式服務器，刀片式服務器更易散熱、更為省電。（5）日常運行維護中納入綠色節(jié)能的檢查項目。可以將如下內(nèi)容加入日常檢查項目中：顯示器、燈具的關閉；減少新風系統(tǒng)的使用；及時關閉安全門；檢查漏風點，避免出現(xiàn)不應出現(xiàn)的開口；機架無設備位置必須加裝擋風盲板，必要時甚至可封閉冷通道；檢查地下通風道是否存在阻礙風路的雜物。此外還可以改變部分地板開孔大小、對送風量進行精確控制等。（6）采用智能分區(qū)分時控制機房照明，并推廣使用節(jié)能燈具。（7）提高每個機柜的服務器數(shù)量和功率，減少機柜空置空間。

3.3文化路徑經(jīng)過長時間培訓和制度約束，培育部門全員全周期、全過程提高能效的綠色管理文化。（1）在數(shù)據(jù)中心全壽命階段樹立效能優(yōu)化思維，將立項、需求、招標、采購、施工、運行、維護等數(shù)據(jù)中心的壽命周期納入控制能耗的要求，并進行細化，落實為制度；比如設計時采用模塊化機房，按需擴容，柔性規(guī)劃。（2）在巡檢、日常維護中增加能效檢查項目，以及進行能效考核，適當獎懲，從而引導運行維護人員樹立節(jié)能降耗的觀念。（3）制定機房“綠色”標準及制度。增加節(jié)能降耗內(nèi)容到機房建設制度、日常維護制度和巡檢制度中。（4）創(chuàng)新節(jié)能思維，突破傳統(tǒng)思想。及時獲取設備運行溫度范圍標準的變化情況，開展設備溫度適應度的測試；根據(jù)設備運行實際，調整機房控制溫度，降低能耗。（5）應用能耗優(yōu)化的新方法、新策略。及時跟蹤獲取新的能耗控制方法和技術，定期評估，擇機應用。

4結論

在關注新節(jié)能降耗技術的發(fā)明和新理念的提出的同時，我們也要不斷追求改進和提高能效，秉持綠色發(fā)展的理念，加強能效優(yōu)化管理，敢于創(chuàng)新，善于利用新技術，從而在現(xiàn)有設施的基礎上，達到綠色節(jié)能的效果，創(chuàng)造新的經(jīng)濟和社會價值，為社會提供更高效便捷的金融服務。

參考文獻：

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作者：黃磊 單位：中國人民銀行南寧中心支行