綠色I(xiàn)T：尋找新能耗標(biāo)準(zhǔn)
在今年秋季，谷歌公布了一份公告，其在多個(gè)方面預(yù)測了數(shù)據(jù)中心效率指標(biāo)的未來。搜索巨頭谷歌不僅公布了其總能耗和(主要由數(shù)據(jù)中心產(chǎn)生)碳排放量，還公布了每名用戶和每次搜索的能耗預(yù)估值。通過這些公布的信息，以及谷歌每天提供10億次搜索等信息，我們可以大致計(jì)算出，在公司2.6億瓦總能耗中，搜索占1250萬瓦。
對執(zhí)行有用功單位所需能耗進(jìn)行量化這一理念目前被認(rèn)為是數(shù)據(jù)中心指標(biāo)的追求目標(biāo)。目前被廣泛使用的指標(biāo)是綠色網(wǎng)格組織(Green Grid)制定的PUE(能源利用率)測量方法，即由IT設(shè)備所消耗的數(shù)據(jù)中心總能源量與整個(gè)設(shè)施的總能源使用量的比值;但是并不是每一個(gè)指標(biāo)都能揭示每個(gè)功單位所消耗的能源，很大程度上是因?yàn)殡y以對標(biāo)準(zhǔn)“功單位”進(jìn)行定義。
保險(xiǎn)業(yè)巨頭Kaiser Permanente公司數(shù)據(jù)中心主管Steve Press稱：“對于汽車來說，它的指標(biāo)是英里每加侖，但是對于硬件來說，它的指標(biāo)是所傳輸?shù)腗IP或比特每秒嗎?這個(gè)行業(yè)沒有關(guān)注這個(gè)‘功’是什么。PUE并不能告訴你，數(shù)據(jù)中心正在做什么功——它可能正在阻止病毒信息或是正在為美國國家氣象局移動(dòng)數(shù)據(jù)。一旦我們解決了這個(gè)，它將對整體競爭力產(chǎn)生巨大影響。”
開設(shè)綠色數(shù)據(jù)中心博客的綠色數(shù)據(jù)中心顧問David Ohara稱：“如果你是一家銀行或信用卡公司，你的有用IT功單位是由用戶和應(yīng)用程序執(zhí)行的一個(gè)動(dòng)作或一系列動(dòng)作，如果你是一家網(wǎng)絡(luò)公司，那么你的有用IT功單位就是所提供的網(wǎng)頁或廣告點(diǎn)擊率。理論上，應(yīng)該有一個(gè)完全同質(zhì)的定義。”
綠色網(wǎng)格組織和其他一些行業(yè)團(tuán)體正在制訂能夠用于測量生產(chǎn)性能源消耗的指標(biāo)，但是這些指標(biāo)仍然存在一些問題。綠色網(wǎng)格組織董事會主席兼董事長John Tuccillo稱：“一旦千瓦進(jìn)入到機(jī)架服務(wù)器、刀片服務(wù)器、處理器或處理器內(nèi)核，那么對于這一能源單位在多大程度上被用于預(yù)期的目的，你如何量化呢?這是我們一直在尋求的東西。”
與此同時(shí)，公司正在對獲得的指標(biāo)進(jìn)行綜合使用，并提出了他們自己的指標(biāo)，以揭示數(shù)據(jù)中心效率與生產(chǎn)能力。市場研究公司Gartner 的分析師Simon Mingay稱：“總體上，業(yè)內(nèi)正在嘗試制訂一個(gè)切實(shí)可行的測量方法，其可提供一個(gè)能夠指導(dǎo)正確投資的綜合結(jié)果。”
以下是一個(gè)指標(biāo)匯編，目前數(shù)據(jù)中心正在使用這些指標(biāo)來計(jì)算他們的能源效率。
CADE(企業(yè)平均數(shù)據(jù)中心效率)
CADE由國際正常運(yùn)行時(shí)間協(xié)會(Uptime Institute)和麥肯錫咨詢公司共同制訂，其由四個(gè)指標(biāo)構(gòu)成，這四個(gè)指標(biāo)用于衡量單個(gè)數(shù)據(jù)中心的商業(yè)性能或是多個(gè)數(shù)據(jù)中心的加權(quán)平均性能。
1、設(shè)施資產(chǎn)利用率：測量目前的IT能源使用量，除以最大IT能源使用量。
2、能源效率：測量目前的IT能源使用量，除以總的設(shè)施總的能源使用量。
3、IT資產(chǎn)利用率：測量平均服務(wù)器CPU利用率。
4、IT能源效率：測量有用的IT功，除以瓦特。由于有用IT功的行業(yè)定義還在制訂當(dāng)中，因此CADE使用了一個(gè)5%的基準(zhǔn)值。
據(jù)國際正常運(yùn)行時(shí)間協(xié)會稱，通過將能源效率從固定資產(chǎn)利用率中分離出來，以及將IT從設(shè)施中分離出來，CADE可以幫助量化有多少數(shù)據(jù)中心開銷有用于信息處理。
451集團(tuán)研究分析師John Stanley稱，盡管這四個(gè)指標(biāo)的實(shí)際定義使用了一些具體化的東西，但是對于理解評估設(shè)施效率與利用率中存在的問題，CADE是一個(gè)有用的架構(gòu)。
PUE(能源利用率)
PUE由綠色網(wǎng)格組成制訂，是迄今為止使用最廣泛的數(shù)據(jù)中心效率指標(biāo)。該指標(biāo)揭示了數(shù)據(jù)中心有多少能源被分配給了服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)和存儲等IT設(shè)備，以及有多少能源被用于冷卻、照明和動(dòng)力設(shè)備。該指標(biāo)受到歡迎的部分原因是由于其在概念和應(yīng)用上都很簡單。
PUE的計(jì)算是通過將設(shè)施總能耗(冷卻、照明、動(dòng)力和IT)相加，然后除以IT設(shè)備能耗。一個(gè)“完美的”PUE值應(yīng)當(dāng)是1。根據(jù)綠色網(wǎng)格組織的標(biāo)準(zhǔn)，PUE值2.2表示需要提高，1至1.4為最佳范圍。一些公司更喜歡使用數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施效率(DCiE)。該指標(biāo)只是將PUE比值顛倒了一下。
市場研究公司Forrester Research的分析師Doug Washburn稱：“盡管還不完美，但是PUE非常適合快速瀏覽數(shù)據(jù)中心運(yùn)行時(shí)消耗了多個(gè)能源。它能夠告訴你最大的能源大戶在哪里，你可以從那里著手進(jìn)行改進(jìn)。”
三月份，綠色網(wǎng)格組織公布了一些更為詳細(xì)的指導(dǎo)，幫助標(biāo)準(zhǔn)化PUE數(shù)據(jù)收集。盡管如此，PUE還存在著一些局限性。KPMG公司氣候變化與持續(xù)服務(wù)實(shí)踐負(fù)責(zé)人John Hickox指出，雖然其能夠幫助你將自己的PUE值與行業(yè)平均值進(jìn)行對比，但是許多公司錯(cuò)誤的將它們理解為比較基準(zhǔn)，因?yàn)闆]有兩個(gè)數(shù)據(jù)中心是一樣的。他稱：“由于目標(biāo)性能水平不清楚，進(jìn)行合理的比較是很困難的，并且會導(dǎo)致設(shè)置不現(xiàn)實(shí)的期望值。”
Mingay 稱，PUE還無法幫助監(jiān)測所供應(yīng)的電力的有效使用情況。例如，如果數(shù)據(jù)中心經(jīng)理開始使用虛擬化來提高平均服務(wù)器利用率，那么相應(yīng)的效率提升并不能反映在PUE上。
綠色網(wǎng)格組織董事會成員兼秘書長Katherine Winkler認(rèn)為PUE并不是一個(gè)通用指標(biāo)。與任何指標(biāo)一樣，它應(yīng)當(dāng)被用于一個(gè)特定的目的，如作為基準(zhǔn)，與備選數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)進(jìn)行對比，或是跟蹤你的能效。她稱：“你可能會說它抑制了整合與虛擬化，但是它只是反映了你的冷卻與電力基礎(chǔ)設(shè)施的效率。如果在服務(wù)器整合或虛擬化之后你的PUE還是在上升，那么它可以反映出你并沒有一個(gè)高適應(yīng)性基礎(chǔ)設(shè)施的，因?yàn)槟愕幕A(chǔ)設(shè)施無法在你需求下降的情況下進(jìn)行收縮。”
大多數(shù)人都認(rèn)為PUE具有很高的價(jià)值。花旗集團(tuán)數(shù)據(jù)中心規(guī)劃主管Jack Glass稱：“讓整個(gè)行業(yè)開始進(jìn)行測量是一個(gè)偉大的進(jìn)步。”其幫助在IT與設(shè)施部門之間架起了一座橋梁。Winkler認(rèn)為：“這是一個(gè)新的協(xié)作，此前在許多數(shù)據(jù)中心中這一協(xié)作并不存在。”
Mingay總結(jié)稱：“雖然PUE的局限性被過分夸大并被頻繁濫用，但是當(dāng)PUE被使用和解釋它的人所清楚理解時(shí)，它是一個(gè)很好的測量方法。”#p#
CUE (碳使用效率)與WUE(水使用效率)
CUE是綠色網(wǎng)格組織近期公布的一項(xiàng)指標(biāo)，旨在衡量數(shù)據(jù)中心的碳排放量。CUE值的計(jì)算方法為測量數(shù)據(jù)中心總的CO2排放量，然后除以IT設(shè)備的能耗。WUE也是一個(gè)相對較新的指標(biāo)，用于衡量IT的用水情況。WUE值計(jì)算方式與CUE值相似，為設(shè)施總用水量除以IT設(shè)備能耗。
Winkler指出，這兩個(gè)指標(biāo)目前仍然在完善中。例如，“完美的”CUE值或WUE值為0.0，這表示在數(shù)據(jù)中心運(yùn)行中碳排放或用水。目前CUE水平或WUE水平還沒有一個(gè)基準(zhǔn)的平均值或優(yōu)秀值。
Mingay提醒稱，要想讓CUE值發(fā)揮用處，需要嚴(yán)格定義，特別是排放因素。他稱：“目前誤解這一數(shù)值的情況太多了。”
451集團(tuán)研究分析師John Stanley 稱，PUE和WUE量化了那些被純能耗指標(biāo)所忽視的基本元素。這三個(gè)指標(biāo)綜合起來可以讓你考慮更為全面。Washburn舉例稱，如果你的主要電力來源是碳，那么你的PUE值可能會很低，但是CUE值卻會很高。Fieldview 解決方案公司首席戰(zhàn)略官David Schirmacher稱，相反，如果你依賴于水力發(fā)電或是更為高效的冷卻系統(tǒng)——這類冷卻系統(tǒng)往往要耗費(fèi)更多的水，那么你可能有一個(gè)很低的PUE 值和CUE值，但是WUE值卻會很高。Winkler表示：“如果你看一個(gè)指標(biāo)，而不看另外兩個(gè)指標(biāo)，那么你就是在自欺欺人。”
ERE(能源再利用效率)
由于PUE無法描述對數(shù)據(jù)中心所生產(chǎn)的附加能源的再利用情況，綠色網(wǎng)格組織在今年年初針對那些對重復(fù)利用能源進(jìn)行加熱或冷卻的公司推出了ERE。ERE值的計(jì)算方式為將設(shè)備總能耗相加后減去重復(fù)利用的部分，然后再除以IT設(shè)備能耗。ERE值為1.0意味著你僅需要為設(shè)施提供相當(dāng)于IT能耗的電力。由于這一概念相對較新，因此ERE目前還沒有被廣泛采用。
ScE(服務(wù)器計(jì)算效率)和DCcE(數(shù)據(jù)中心計(jì)算效率)
綠色網(wǎng)格組織的ScE是為了將目光由CPU利用率轉(zhuǎn)向CPU效率。ScE實(shí)現(xiàn)這一功能是通過對服務(wù)器時(shí)間分配的描述實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)樵谶@期間，服務(wù)器在提供“主要服務(wù)”——其計(jì)劃提供的服務(wù)的同時(shí)還需要提供“次要任務(wù)”，如病毒掃描、安全升級和硬盤碎片整理。DCcE是設(shè)施中所有服務(wù)器的ScE總合。
Mingay舉例稱，如果電子郵件服務(wù)器75%的時(shí)間處理電子郵件，那么它的ScE值為75%。Stanley補(bǔ)充稱：“其關(guān)注的不僅是‘你的系統(tǒng)正在處理東西嗎?’還包括‘它正在處理有用的東西嗎?’”這一概念可以用于識別未充分利用的服務(wù)器和申請?zhí)摂M化、整合或削減策略以提高效率。
綠色網(wǎng)格組織強(qiáng)調(diào)，這些指標(biāo)并不是生產(chǎn)能力指標(biāo)——它們并不測量做了多少工作，而是測算工作中有多少比例是有用的。Mingay稱，這個(gè)區(qū)別很重要，因?yàn)樘幚砥魉俣鹊偷姆?wù)器可能要花上1個(gè)小時(shí)的時(shí)間處理100筆交易，而處理器速度快的服務(wù)器在同樣的時(shí)間內(nèi)可以處理1000筆交易。但是如果在這1小時(shí)之中，它們將全部的時(shí)間都用于做這項(xiàng)工作，那么兩者的ScE值都是100%。
DCeP(數(shù)據(jù)中心能源生產(chǎn)力)
綠色網(wǎng)格組織試圖通過DCeP來量化數(shù)據(jù)中心做的有用功與數(shù)據(jù)中心總能耗的比例。Stanley稱，由于該指標(biāo)需要對“有用功”進(jìn)行定義，而目前整個(gè)行業(yè)還沒有相關(guān)定義，因此DCeP在很大程度上只是一個(gè)框架。
代替定義有用功，綠色網(wǎng)格組織正在制訂一套由8個(gè)生產(chǎn)力代表組織的體系，以用于評估DCeP。其中包括加權(quán)的CPU利用率、操作系統(tǒng)工作負(fù)載效率、傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)/千瓦每小時(shí)等。Winkler稱，每個(gè)都不能完全獨(dú)立使用，它們只有被綜合使用。
例如，網(wǎng)絡(luò)中的信息量只能表明數(shù)據(jù)中心正在繁忙工作，但是數(shù)據(jù)中心可能正在傳輸垃圾數(shù)據(jù)。Stanley稱：“在這種情況下，數(shù)據(jù)中心即使沒有完成任何任務(wù)，它們也可以獲得一個(gè)很高的指標(biāo)。”
迄今為止，DCeP并沒有被整個(gè)行業(yè)所廣泛認(rèn)同。Mingay稱：“除了一些綠色網(wǎng)格組織的成員或是與它們關(guān)系密切的公司外，我并沒有發(fā)現(xiàn)有公司在使用這一指標(biāo)。雖然嘗試進(jìn)行創(chuàng)新非常重要，但是這一指標(biāo)太不切實(shí)際了。”
SPECpower
標(biāo)準(zhǔn)性能評估公司推出了SPECpower_ssj2008指標(biāo)。該指標(biāo)通過測量每秒每瓦服務(wù)器運(yùn)行情況來評估服務(wù)器的能耗和性能。Schirmacher稱：“他們?yōu)镃PU在不同等級的工作強(qiáng)度下運(yùn)行，并將做功數(shù)比上能耗數(shù)，然后他們將提供一個(gè)平均數(shù)值。”
Stanley 稱，SPECpower的優(yōu)勢是有針對不同服務(wù)器的大型公共數(shù)據(jù)集。廠商自己可以進(jìn)行測量，除了傳統(tǒng)部署中的那些可能性外，其可以提供一個(gè)評級。此外，Java 單位功的SPEC定義與數(shù)據(jù)中心中使用的概念完全不同。Stanley稱：“SPEC試圖提出一個(gè)廣泛代表性的工作負(fù)載，它們能夠適用于在系統(tǒng)中的不同部分，但是又與任何特定的工作負(fù)載不同。”
Schirmacher指出，需要記住的是即便服務(wù)器低速運(yùn)行，能耗也不會大幅降低，因此即使你購買的服務(wù)器擁有很高的ScE評級，你也需要確保你擁有很高的利用率。
Gartner推出的PPE(電源性能轉(zhuǎn)化效率)
Gartner制訂的PPE被用于分析相對于現(xiàn)有IT設(shè)備的性能，這些設(shè)備的電源有效使用情況。在PPE值的計(jì)算中，公司先測量設(shè)備的平均性能、能耗和利用率，然后將這些與事先定義的最佳目標(biāo)進(jìn)行對比。除以最佳電源性能轉(zhuǎn)化值后的PPE值即代表實(shí)際的電源性能轉(zhuǎn)化值。Mingay稱：“推出IT資源朝向更高效的性能每千瓦發(fā)展能夠?qū)δ芎母倪M(jìn)產(chǎn)生雙重影響，一個(gè)是將能源轉(zhuǎn)化為功，另一個(gè)是在提高生產(chǎn)能力的情況下延長現(xiàn)有資產(chǎn)的壽命。”
ASHRAE數(shù)據(jù)處理環(huán)境溫度指南
美國采暖、制冷和空調(diào)工程師學(xué)會(ASHRAE)正在繼續(xù)修訂其數(shù)據(jù)中心溫度標(biāo)準(zhǔn)，他們想讓人們知道設(shè)施的冷卻并不需要像原來想象的那樣冷卻。在一些案例中，進(jìn)風(fēng)溫度提升至80華氏仍然是安全的。Glass稱，盡管其還沒有成為一個(gè)指標(biāo)，但是該標(biāo)準(zhǔn)“為你提升數(shù)據(jù)中心效率所做的任何調(diào)整提供了一個(gè)基礎(chǔ)。”
由于許多公司正在考慮削減成本，提升自己的可持續(xù)性發(fā)展排名，因此數(shù)據(jù)中心效率指標(biāo)將持續(xù)受到密切關(guān)注。Press稱：“如果你對于能源管理非常嚴(yán)謹(jǐn)，那么你必須要測量它們。你需要根據(jù)你的要求挑選出一個(gè)測量方法。”
普華永道的設(shè)施經(jīng)理William J. Panian認(rèn)為：“指標(biāo)自身不必非常完美。手上有一個(gè)彎曲的棍子總比沒有棍子要強(qiáng)。”
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