數(shù)據(jù)中心節(jié)能優(yōu)化路徑探析

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(chǔ)，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(shù)、文化、管理等角度，探討降低EEUE值、提高能效的多種路徑。

關(guān)鍵詞：信息系統(tǒng)；數(shù)據(jù)中心；能耗優(yōu)化；EEUE

中圖分類號：TP308 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2018）11-0072-03

Analysis of Data Center Energy-saving Optimization Path

——Take a provincial data centre of a financial system as an example

HUANG Lei

（Nanning Central Sub-branch of the People’s Bank of China，Nanning 530028，China）

Abstract：The financial sector is the core of the economic system，relying on the financial information system，the speed of capital circulation is accelerated，and various financial services show a convenient and fast trend.As the support base of financial business，the energy consumption of data center in financial sector is increasing year by year with the business growth，which is inconsistent with green finance，consumes a lot of operating costs，and the energy consumption level has not met the national policy requirements and standards. From the point of view of technology，culture and management，this paper analyzes the current energy consumption situation of provincial data center in a financial system，and explores various ways to reduce EEUE value and improve energy efficiency.

Keywords：information system；data center；energy consumption optimization；EEUE

0 引 言

十八屆五中全會提出“綠色、創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、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(shè)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(gòu)向云架構(gòu)轉(zhuǎn)移、開展存量數(shù)據(jù)中心技術(shù)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(chǔ)設(shè)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(shè)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(shù)性、輔助系統(tǒng)多、機房環(huán)境要求高、基礎(chǔ)環(huán)境建設(shè)標準不斷變化的特點，經(jīng)過多年發(fā)展，在設(shè)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(diào)查。問卷覆蓋數(shù)據(jù)中心位置、內(nèi)外材料、內(nèi)外通道、設(shè)備及機柜節(jié)能情況、供電情況、空調(diào)使用情況等技術(shù)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(jié)構(gòu)布局、供配電系統(tǒng)、空調(diào)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(diào)查問卷的設(shè)計。

1.1 調(diào)查結(jié)果

本次調(diào)查發(fā)出32份問卷，返回15份。部分結(jié)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(diào)系統(tǒng)類型：不同類型空調(diào)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(diào)外機風口溫度與室內(nèi)溫度差較小，需要轉(zhuǎn)移的內(nèi)部熱量也較少，耗電量也少。（6）設(shè)備運行效率：服務器運行效率高，需要的設(shè)備數(shù)量就少，同樣能節(jié)約能耗。

1.2.2 問卷調(diào)查結(jié)果和實地調(diào)研分析

其情況如下：（1）數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)環(huán)境：由于機房設(shè)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(shè)備情況：服務器采用分區(qū)虛擬化技術(shù)，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(diào)使用效率有較大影響：南方某數(shù)據(jù)中心的空調(diào)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(diào)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(diào)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(shè)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(shè)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(shè)、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(diào)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(shù)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(shù)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(shù)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(diào)效率低，空調(diào)設(shè)備、UPS設(shè)備功耗效率不高。四是系統(tǒng)技術(shù)構(gòu)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(gòu)無法根據(jù)業(yè)務運行的時間特點調(diào)整服務器等設(shè)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(diào)人與人、人與任務之間的關(guān)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(guān)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(luò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在機房主線路、機房專用空調(diào)、UPS等設(shè)備配電裝置內(nèi)加裝能耗測量設(shè)備，測量機房內(nèi)主設(shè)備、空調(diào)、供電等不同分項的耗電情況等。（2）加強監(jiān)督，獎懲結(jié)合，促進機房建設(shè)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(zhì)、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(shè)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(shè)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(shè)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(guān)閉未使用的服務器，整合低效能設(shè)備，或者在系統(tǒng)不運行的時段，將服務器設(shè)置為低能耗模式。

3.2 技術(shù)路徑

能效優(yōu)化技術(shù)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(shù)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(guān)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(gòu)，提高設(shè)備利用率。采用大數(shù)據(jù)與云計算新技術(shù)構(gòu)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(shè)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(guān)閉；減少新風系統(tǒng)的使用；及時關(guān)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)備運行溫度范圍標準的變化情況，開展設(shè)備溫度適應度的測試；根據(jù)設(shè)備運行實際，調(diào)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(shù)，定期評估，擇機應用。

4 結(jié) 論

在關(guān)注新節(jié)能降耗技術(shù)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(shù)，從而在現(xiàn)有設(shè)施的基礎(chǔ)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。

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作者簡介：黃磊（1981-），男，壯族，廣西都安人，科長，工程師，研究生。研究方向：系統(tǒng)運行維護。