數(shù)據(jù)和能源是當(dāng)今對(duì)話的主要話題。每天創(chuàng)建約3.5萬(wàn)億字節(jié)（350萬(wàn)TB）的數(shù)據(jù)，約57%的公司將其機(jī)器和流程更改為更可持續(xù)的選擇，不難理解為什么這兩個(gè)詞在當(dāng)前跨行業(yè)、利基市場(chǎng)甚至學(xué)術(shù)領(lǐng)域的許多對(duì)話中占據(jù)了寶貴的空間。它們的相關(guān)性并不是它們唯一的共同點(diǎn)：關(guān)于管理我們每天創(chuàng)建的越來(lái)越多的數(shù)據(jù)是如何消耗能源的，因此需要自己的可持續(xù)方法，還有很多需要了解。
PUE 代表電源使用效率，它是一種指標(biāo)，有助于了解數(shù)據(jù)中心如何消耗能源，并有助于識(shí)別任何可以隨著時(shí)間的推移改善能源使用情況的機(jī)會(huì)。在本文中，我們將探討 PUE 背后的主要概念、其組成部分，以及它在數(shù)據(jù)管理領(lǐng)域的重要性。
PUE 簡(jiǎn)介
PUE 是衡量專用數(shù)據(jù)中心能源效率的基本指標(biāo)。該概念最早出現(xiàn)在 2007 年，當(dāng)時(shí)綠色網(wǎng)格組織出版了《PUE：對(duì)指標(biāo)的全面考察》一書(shū)，書(shū)中解釋了什么是能源使用效率以及如何計(jì)算它。
當(dāng)時(shí)，Web 2.0 才剛剛起步，數(shù)據(jù)空間才剛剛開(kāi)始變得像今天這樣復(fù)雜。隨著時(shí)間的推移，收集數(shù)據(jù)變得越來(lái)越容易，但也出現(xiàn)了一個(gè)新的挑戰(zhàn)：管理和存儲(chǔ)所有這些信息，同時(shí)又不因執(zhí)行這些任務(wù)所需的大量能源而損害我們生活的世界。這就是 PUE 的作用所在。
PUE 的組成部分
能源使用效率是設(shè)施消耗的總能源量與 IT 設(shè)備專門使用的能源量之間的比率。然而，要了解它所表明的內(nèi)容，我們需要看看它的組成部分。
IT 設(shè)備功率
PUE 的這一組成部分關(guān)注數(shù)據(jù)中心內(nèi)核心 IT 設(shè)備所消耗的功率，包括服務(wù)器、交換機(jī)、存儲(chǔ)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。它包括數(shù)據(jù)處理、計(jì)算和傳輸所需的能量。
冷卻基礎(chǔ)設(shè)施功率
由于 IT 設(shè)備的運(yùn)行強(qiáng)度，數(shù)據(jù)中心會(huì)產(chǎn)生大量熱量。為了保持最佳溫度并防止設(shè)備過(guò)熱，需要使用冷卻系統(tǒng)，例如計(jì)算機(jī)房空調(diào) (CRAC) 裝置、冷卻器、風(fēng)扇和泵。這些冷卻機(jī)制所消耗的功率在整體 PUE 評(píng)估中起著至關(guān)重要的作用。
照明和其他電源
雖然單個(gè)照明設(shè)備和其他電氣負(fù)載可能看起來(lái)微不足道，但它們的累計(jì)能耗會(huì)對(duì)整體PUE產(chǎn)生重大影響。該組件包括數(shù)據(jù)中心中的照明系統(tǒng)、安全設(shè)備和其他雜項(xiàng)電氣設(shè)備所使用的電源。
不間斷電源（UPS）損耗
UPS系統(tǒng)在公用事業(yè)中斷期間提供備用電源，以確保不間斷運(yùn)行。然而，UPS單元本身在功率轉(zhuǎn)換和調(diào)節(jié)過(guò)程中引入了低效率，導(dǎo)致功率損失。這些損失發(fā)生在電池充電、放電和維護(hù)期間，并計(jì)入PUE計(jì)算。
配電損耗
PUE的最后一個(gè)組成部分是指配電基礎(chǔ)設(shè)施，包括變壓器、開(kāi)關(guān)設(shè)備、配電單元（PDU）和電纜。這些組件中的每一個(gè)都會(huì)產(chǎn)生電阻和相關(guān)的低效率，導(dǎo)致從公用事業(yè)電源到IT設(shè)備的電力傳輸過(guò)程中的電力損失。在計(jì)算PUE時(shí)會(huì)考慮這些損失。
如何計(jì)算 PUE？
用于計(jì)算用電量的公式（PUE = 總設(shè)施能耗/IT 設(shè)備能耗）考慮了兩個(gè)因素：總設(shè)施能耗和 IT 設(shè)備能耗。
總設(shè)施能耗包括數(shù)據(jù)中心內(nèi)所有耗電設(shè)備，如冷卻系統(tǒng)、照明和非 IT 設(shè)備。另一方面，IT 設(shè)備能耗是指服務(wù)器、存儲(chǔ)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備所消耗的電量。通過(guò)計(jì)算這些數(shù)字，我們可以衡量數(shù)據(jù)中心的效率，并確定可以減少能源浪費(fèi)的領(lǐng)域。因此，降低 PUE 是節(jié)約能源和使數(shù)據(jù)中心更環(huán)保的途徑。
能源使用效率的好處
正如 H. James Harrington 明智地指出的那樣：“測(cè)量是控制并最終實(shí)現(xiàn)改進(jìn)的第一步。如果你無(wú)法測(cè)量某樣?xùn)|西，你就無(wú)法理解它。如果你無(wú)法理解它，你就無(wú)法控制它。如果你無(wú)法控制它，你就無(wú)法改進(jìn)它。”能源使用效率為提高數(shù)據(jù)中心的可持續(xù)性奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。但是，數(shù)據(jù)中心在計(jì)算并改善 PUE 時(shí)可以獲得哪些主要好處？
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•[] []節(jié)省成本：通[]過(guò)采用節(jié)能做[]法，公司可以[]有效降低能源[]消耗。這不僅[]可以降低運(yùn)營(yíng)[]費(fèi)用，而且從[]長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看還可[]以節(jié)省大量成[]本。這些節(jié)省[]的資金可以分[]配給業(yè)務(wù)的其[]他關(guān)鍵領(lǐng)域，[]促進(jìn)增長(zhǎng)和創(chuàng)[]新。
•[] []環(huán)境可持續(xù)性[]：在數(shù)據(jù)中心[]采用效率措施[]與減少碳足跡[]密切相關(guān)。降[]低 PUE 可直接通過(guò)減[]少能源浪費(fèi)來(lái)[]促進(jìn)更可持續(xù)[]的環(huán)境。這符[]合企業(yè)可持續(xù)[]發(fā)展計(jì)劃，并[]表明了對(duì)負(fù)責(zé)[]任的商業(yè)行為[]的承諾。
•[] []增強(qiáng)可靠性：[]高效的數(shù)據(jù)中[]心優(yōu)先優(yōu)化冷[]卻系統(tǒng)和配電[]。這種細(xì)致的[]方法可確保關(guān)[]鍵基礎(chǔ)設(shè)施保[]持穩(wěn)定和正常[]運(yùn)行，從而最[]大限度地降低[]停機(jī)風(fēng)險(xiǎn)。通[]過(guò)保持高可靠[]性，組織可以[]避免中斷和相[]關(guān)損失，從而[]保護(hù)其運(yùn)營(yíng)和[]聲譽(yù)。
• 容量?jī)?yōu)化：改進(jìn)的 PUE 不僅可以減少能源浪費(fèi)，還可以使組織充分利用其現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施。通過(guò)最大限度地提高資源利用率，公司可以推遲昂貴的擴(kuò)展或基礎(chǔ)設(shè)施升級(jí)的需求。容量管理的這種靈活性可轉(zhuǎn)化為顯著的成本效率和更好的資源分配。
電源使用效率問(wèn)題
在考慮用于評(píng)估數(shù)據(jù)中心能源效率的 PUE 指標(biāo)時(shí)，重要的是要意識(shí)到潛在的挑戰(zhàn)和缺點(diǎn)。雖然 PUE 可以提供有關(guān)能源利用率的寶貴見(jiàn)解，但它也存在一些應(yīng)考慮的局限性。
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•[] []重點(diǎn)：PUE[] 僅測(cè)量設(shè)施總[]功率與 IT 設(shè)備功率之比[]，不包括冷卻[]和照明系統(tǒng)等[]其他耗能組件[]。這種狹隘的[]關(guān)注點(diǎn)可能會(huì)[]導(dǎo)致對(duì)能源效[]率的誤導(dǎo)性表[]述，因?yàn)樗鼰o(wú)[]法捕捉數(shù)據(jù)中[]心內(nèi)能源消耗[]的完整情況。[]
•[] []不準(zhǔn)確：在計(jì)[]算 PUE 時(shí)，通常會(huì)估[]算各種數(shù)據(jù)中[]心組件的能耗[]值，這可能會(huì)[]導(dǎo)致不準(zhǔn)確。[]
•[] []復(fù)雜性：獲得[]精確的測(cè)量值[]需要強(qiáng)大的監(jiān)[]控系統(tǒng)和專門[]的工具，而實(shí)[]施和維護(hù)這些[]系統(tǒng)的成本可[]能很高。隨著[]時(shí)間的推移，[]獲取準(zhǔn)確的 PUE 值需要持續(xù)監(jiān)[]控和細(xì)致的數(shù)[]據(jù)收集，這進(jìn)[]一步增加了測(cè)[]量過(guò)程的復(fù)雜[]性。
• 成本：即使可持續(xù)解決方案從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看是一項(xiàng)明智的投資，但邁出實(shí)施節(jié)能技術(shù)的第一步也需要大量投資。
理想的 PUE 值是多少？
理想的 PUE 比率為 1.0，因?yàn)樗硎鞠牡拿繂挝浑娏H由 IT 設(shè)備使用。但實(shí)際上，由于設(shè)備效率不理想、冷卻系統(tǒng)效率低下以及非 IT 設(shè)備的功率損耗等因素，大多數(shù)數(shù)據(jù)中心的 PUE 值都在 1.2 到 1.4 之間。
雖然現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心利用最新技術(shù)和最佳實(shí)踐來(lái)實(shí)現(xiàn)較低的 PUE 值，但基礎(chǔ)設(shè)施較舊的設(shè)施在實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)時(shí)可能會(huì)面臨一些困難。
如何降低數(shù)據(jù)中心的 PUE
隨著人們?cè)絹?lái)越意識(shí)到能源效率和可持續(xù)性在業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)中的重要性，世界各地的中型和大型公司都在積極努力降低數(shù)據(jù)中心的電力使用效率。例如，微軟“作為電力消耗大戶，已經(jīng)越來(lái)越意識(shí)到自身對(duì)能源網(wǎng)絡(luò)的影響”，高級(jí)項(xiàng)目經(jīng)理 Christoph Mazur 博士解釋說(shuō)，這促使微軟致力于在其數(shù)據(jù)中心中采用創(chuàng)新的冷卻系統(tǒng)。
降低 PUE 的 5 種創(chuàng)新策略
如果您的組織希望降低 PUE，以下是五個(gè)最佳實(shí)踐：
1.實(shí)施高效的冷卻技術(shù)
一個(gè)有效的步驟是利用先進(jìn)的冷卻技術(shù)，如冷熱通道封閉、精密空調(diào)和氣流管理。LinkedIn 位于俄勒岡州 Hilltop 的數(shù)據(jù)中心是如何實(shí)施水側(cè)節(jié)能系統(tǒng)以達(dá)到低 PUE（1.06）的一個(gè)很好的例子。這項(xiàng)先進(jìn)的技術(shù)與外部空氣傳感器相互作用，使數(shù)據(jù)中心能夠利用該地區(qū)自然涼爽的氣候?qū)崿F(xiàn)高效且經(jīng)濟(jì)的冷卻。
2.優(yōu)化 IT 設(shè)備
用節(jié)能型號(hào)升級(jí)過(guò)時(shí)且低效的服務(wù)器、存儲(chǔ)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備至關(guān)重要。服務(wù)器虛擬化和整合等技術(shù)可以減少物理設(shè)備的數(shù)量，從而顯著節(jié)省能源。例如，微軟在實(shí)施服務(wù)器虛擬化和提高服務(wù)器利用率時(shí)，能源效率得到了顯著提高。
3.改善配電和能耗
優(yōu)化配電基礎(chǔ)設(shè)施并實(shí)施高效的能源管理技術(shù)（如負(fù)載平衡和虛擬化）可以提高整體效率。這些措施可以提高能源效率、節(jié)省成本并減少對(duì)環(huán)境的影響。
4.戰(zhàn)略性地調(diào)整溫度
一些數(shù)據(jù)中心的運(yùn)行溫度低于建議的指導(dǎo)值，但可以逐步將溫度提高到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（如 ASHRAE）定義的安全范圍內(nèi)。
操作員可以調(diào)整其冷卻系統(tǒng)（如 CRAC 或精密空調(diào) (PAC) 裝置）的溫度設(shè)置，以略微提高溫度設(shè)定值。
5.將數(shù)據(jù)中心設(shè)在北極或海底
將數(shù)據(jù)中心設(shè)在北極或水下可以顯著降低電力使用效率。北極的自然寒冷氣候提供了天然優(yōu)勢(shì)，可以實(shí)現(xiàn)自由冷卻，從而減少對(duì)能源密集型冷卻系統(tǒng)的依賴。遵循同樣的動(dòng)態(tài)，水下數(shù)據(jù)中心利用周圍的水來(lái)高效散熱，從而提高能源效率并降低 PUE。這些創(chuàng)新的地點(diǎn)利用自然的力量，使數(shù)據(jù)中心的運(yùn)營(yíng)更加可持續(xù)和環(huán)保。
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作者：Antonella Gina Fleitas
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