绿色数据中心规划设计说明书

绿色数据中心规划设计

随着近年来网络及信息化建设的不断深入和发展，各种IT设备不断增加，做为IT基础设施的数据中心机房正在承受着越来越大的压力，供电、制冷、承重、消防、网络布线、备份和管理运维等方面问题不断出现，很多原有数据中心机房无法满足需要，新一代的绿色数据中心机房已经成为近年来很多单位信息化建设中的重点任务。

新一代绿色数据中心的建设的过程中，通过虚拟化资源整合、自动化管理以及能源管理等新技术的采用，消除传统服务器资源或存储资源之间的壁垒，将物理资源整合为可统一管理的资源池，通过标准化、模块化，松耦合的模式构建虚拟化云计算数据中心，使得系统得以水平无缝扩展，使用户可以按业务需求优化配置基础设施的资源使用，实现节约资源，优化计算资源使用效率，缓解或解决目前数据中心普遍存在的资源（含机柜资源、机房空间、电力资源、制冷资源，人力资源等）浪费严重的问题。但必须注意到，建设一个或者致力于管理一个绿色数据中心的过程中，只是在局部采用绿色技术，而没有一个绿色的、整体的规划，实现数据中心的整体绿色目标还是不够的，至少是不完整的。我们还需要一个整体的绿色架构规划，并在数据中心建设的不同阶段，设计相应的架构视图，确定数据中心整体的技术目标、技术方向和选项原则等，整体架构需要涵盖从数据中心选址、建筑设计甚至建材选择的过程，数据中心的电源系统设计、制冷系统

设计、布线系统设计、消防系统设计等多个方面，都要纳入整体绿色架构的设计体系。

绿色数据中心关键效率和环境特点的度量标准进行简单描述，在规划、设计数据中心的过程中可以考虑应用这些标准。

1、电源使用效率PUE

电源使用效率应该是目前在数据中心度量标准中使用最为广泛的指标，其含义就是通过关注服务器的用电成本，策略服务器环境的用电效率，追溯下该指标的由来，其实是在2006年，美国绿色网格联盟的成员建立了电源使用效率公式：

电源使用效率（PUE）=机房总用电量/IT设备用电量

解释下：

IT设备用电量包括了服务器、网络、存储和外围设备及所有在数据中心用于数据计算和处理的设备；

机房总用电量包括IT设备的用电量加上所有与数据中心有关的主要配电系统、空调、制冷、以及其他所有基础设备的用电量。

PUE的值越低，表明其电源使用效率越高。完美的电源使用效率值是1.0 （这是不可能地）

这里需要注意的是：PUE的值实际上即使在一天内，都是动态变化的，随着服务器的计算负荷，外部环境温湿度升降，都会对PUE的值产生影响。

2、数据中心基础架构效率 DCIE

和数据中心有关的第二个用电效率标准是数据中心基础架构效率DCIE，DCIE是PUE的倒数，运算公式也使用了想用的参数：

数据中心基础架构效率（DCIE）=IT设备用电量/机房总用电量

我也曾疑惑过，为什么有了PUE，还要颠倒过来计算，再造一个DCIE 出来呢？后来这事儿我想明白了，这是因为PUE与数据中心的用电效率成反比，如此看来，DCIE看起来就更顺眼了。

3、计算机电源效率 CPE

计算数据中心效能的另一个方法是计算数据中心的用电成本，然后除以机房中服务器CPU的平均利用率。该方法被称为计算机电源效率（该标准实际上在2007年已被引入，也是美国绿色联盟成员创建的）计算机电源效率（CPE）=IT设备使用率×IT设备用电量/机房设备总用电量

从公式可以看出，有了PUE，可以使用IT设备使用率除以PUE，直接计算出该数据中心的CPE，因为PUE的值通常带有小数，所以CPE和其他整合了PUE的标准比使用原始的IT设备用电量和机房设备总用电量更准确。

4、技术碳效率 TCE

我们也可以从另一个角度测评数据中心的绿色程度，可以将能源的碳排放量因素乘以机房的电效率。这种评估方法称为技术碳效率（TCE）,该指标要结合数据中心所用电源的发电方式来测算，也就是说，要去看数据中心的“碳足迹”。显然，该测评指标目前在国内根本不具备可行性，只做了解吧。

5、数据中心整体平均效率CADE

考虑到数据中心内的IT设备能效、设备使用率和IT设备使用率。将这些因素综合起来，就得到了数据中心的总体效率，在数据中心能耗中，IT设备所占比重越大，数据中心就距离其理想的最大效能运行状态越近，数据中心CPU的利用率越高，CADE的得分就会越高。CADE使用了和CPE相同的3个参数。

6、数据中心生产率 DCP

2008年美国绿色网格联盟倡议根据数据中心生产率（DCP）制定未来数据中心度量标准架构。需要说明的是，上述各种度量标准只有在特定环境下才有意义，在使用上存在一定的潜在限定条件，例如：收集数据的方法不同，工具不同，频率不同，时间段不同，得到的结果可能也就不同，实际上，有效的应用这些标准进行评估，即使不能得到绝对的数值，也可以通过相对的数据进行分析和评估，以便为持续改进提供辅助参考信息。最后提一下的就是发电机，其碳排放量、余热和水消耗，也是评估数据中心绿色程度的关键指标项，甚至还有建筑本身的环保评估等。总之，尽可能在规划和设计过程中，始终以建设绿色数据中心为宗旨。

7、规划绿色数据中心应当具有以下的三种理念

一、数据中心的安全可用性(A)

数据中心其础设施是为确保IT核心设备安全、稳定和可靠的运行，任何设备和系统都不是完全可靠的，系统出现故障的原因很复杂，

包括产品设计、生产质量、运行环境和操作因素，也有系统配置的合理性和可维护性等因素，从设备和系统有效使用功能看，更要关注系统设计和可维护性。

MTBF，MTTR，可用性A(t)等是系统可用性的主要衡量指标.即

A=MTBF/(MT13F+MTTR)

式中，A(Avaifahility)表示设备或系统的可用性，它的含义是在整个规定运行时间中设备或系统可靠运行时间的比例。MTBF (Mean Time Between Failure)表示设备的平均无故障时间，它的含义是平均多长时间不出故障。MTTR(Mean Time To Repair)表示平均修复时间，它的含义是设备所有故障维修时间之平均值。

从式中可以看出，为了提高系统的可用性可以有两个途径:提高系统的平均无故障时间(MTBF)和缩短平均修复时间(MTTR)。

当工业化制造达到一定水平之后，设备质最也将达到一个天花板水平，再增大平均无故障时间(MTBF]的代价较大，而且效果也不太显著，因为总不能将MTBF做到无穷大。

但是缩短平均修复时间(MTTR)的效果却比较明显，如果平均修复时间缩短为零(这种可能性是存在的，而且也不难实现)，那么设备和系统的可用性，理论上就将接近于100%。

二、数据中心的能效比(PUE)