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数据中心节能优化路径探究

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摘要:金融部门是经济系统的核心,依托金融信息系统,资金流通速度加快,各项金融业务呈现便利、快捷的趋势。作为金融业务的支撑基础,金融部门数据中心能耗也在随业务增长逐年增加,与绿色金融不相一致,耗费大量的运营成本,能耗水平已不符合国家政策要求和标准。本文从分析某金融系统省级数据中心能耗现状出发,从技术、文化、管理等角度,探讨降低EEUE值、提高能效的多种路径。

关键词:信息系统;数据中心;能耗优化;EEUE0

引言

十八届五中全会提出“绿色、创新、协调、开放、共享”五大发展理念,指导着我国“十三五”及未来的发展方式,“绿色”是我国未来发展的趋势,而降低能耗是其主要的途径。为了对能耗进行定量衡量,我国制定了能耗标准,用EEUE计算机房能耗,EEUE=数据中心总电能消耗量/信息设备电能消耗量,而国际上采用PUE值对其进行衡量。为促进绿色数据中心的发展,工信部提出了政府采购倾向绿色数据中心、从传统架构向云架构转移、开展存量数据中心技术创新与节能工作以及制定数据中心能效标准等四项原则。目前作为社会的重要基础设施,数据中心耗电量占全球总耗电量的比例为1.1%~1.5%。存量数据中心提高能效,降低能耗、提高资源利用率,降低整体运营成本,对建设美丽中国有重要的意义。

1某金融系统省级数据中心机房能效现状

金融信息系统是信息系统的重要组成部分,某金融系统数据中心及其省级中心具有高技术性、辅助系统多、机房环境要求高、基础环境建设标准不断变化的特点,经过多年发展,在设备运算能力有所提高、稳定性逐步增强的同时,能源消耗也在逐年增加,能源使用效率与绿色环保要求不相适宜。为了掌握该金融系统省级数据中心效能管理现状,我们对该系统全国32家省级数据中心机房开展问卷调查。问卷覆盖数据中心位置、内外材料、内外通道、设备及机柜节能情况、供电情况、空调使用情况等技术内容,以及数据中心使用维护人员对绿色节能知识的掌握及意识,机房管理中的节能制度安排等,从整体建筑、场地环境、结构布局、供配电系统、空调系统、软硬件系统及科学运维管理等7个单元来进行调查问卷的设计。

1.1调查结果本次调查发出32份问卷,返回15份。部分结果如表1所示。

1.2能耗分析

1.2.1影响能效的主要因素(1)机房利用率:功率密度高,PUE值低。(2)空调系统类型:不同类型空调系统对EEUE值影响大。(3)送风方式:不同送风方式对机房EEUE值产生不同的影响。(4)能耗管理水平:能进行机房能耗分项测量以及使用能耗管理系统的机房EEUE值相应较低。(5)内外温差控制:室外空调外机风口温度与室内温度差较小,需要转移的内部热量也较少,耗电量也少。(6)设备运行效率:服务器运行效率高,需要的设备数量就少,同样能节约能耗。

1.2.2问卷调查结果和实地调研分析其情况如下:(1)数据中心基础环境:由于机房设计建造时对节能方面的考虑较少,机房EEUE普遍在2.0-2.5之间。(2)信息设备情况:服务器采用分区虚拟化技术,存储采用虚拟化存储,有效地提高了运行效率,较好地降低了能耗,但仍存在一定的提高空间。(3)机架功率密度因素:以西南某省数据中心为例,实测机架功率密度为0.9KW,机房EEUE值为2.65左右。(4)送风送体验机无需申请因素:大部分采用地板下送风方式,机房EEUE平均值为2.73。(5)管理情况:各省级数据中心每年定期对数据中心进行4次机房全面巡检。但缺少能耗数据,无法提供对能耗使用情况的数据支持,无法判断其是否符合国家标准。(6)气候因素对空调使用效率有较大影响:南方某数据中心的空调使电量占总体用电量的70%,而长江以北的数据中心显示,空调用电量一般为整体用电量的50%左右,因此尽管机柜平均功率高,但是它的EEUE值仍然达到3.0。(7)位置因素:城市热岛效应带来的高温使得机房内外温度差加大,需要空调以更大功率提供更多制冷量。

2存在的问题

2.1制度有待完善一是单位的机房建设标准出台时间早,缺乏能耗方面的标准要求。二是日常维护操作缺少节能减排要求和规范,不利于形成绿色节能意识和文化。三是标准不科学。全国不同气候、不同温度的地域的金融数据中心,采用相同的建设标准和评价标准,不公平也不科学。

2.2绿色文化氛围不浓在进行数据中心的建设、维护、改造升级时,对能耗、环保、功能与扩展、2018注册送白菜网站、运维管理等“绿化”通盘考虑不足,没有进行绿色标识标注;运行维护部门缺乏提高效能的意识;运行阶段缺少效能控制手段;缺少持续激励和奖惩措施,难以体现人与自然协调发展、和谐共进、可持续发展的绿色文化。2.3能效优化技术手段不足一是整体上各省数据中心的EEUE值过高,在建筑、场地环境、布局、地理上的考虑少,不利于节能减排。二是大多数没有能耗的监控技术手段或监控系统不够完善,也没有管理要求。三是采取的节能技术较为落后。比如虽然冷热风通道都有,但未进行物理隔离,冷热风混合造成空调效率低,空调设备、UPS设备功耗效率不高。四是系统技术构架传统,“绿化”的大数据和云计算应用水平较低,而需要更多的灵活性,现有的架构无法根据业务运行的时间特点调整服务器等设备的运行。五是人员进出机房的次数较多,有近一半的数据中心每天进入机房次数达到5次,人员频繁进出机房,影响了机房冷风流动,降低了风的流动效率,同时频繁开门,内外冷热气体交换,易损失冷气。

3省级金融数据中心能效优化建议

3.1管理路径管理是协调人与人、人与任务之间的关系,使之符合我们目标的要求的重要手段。通过改善人和系统的关系,加强人员管理,促进能效优化。(1)在数据中心整个寿命周期进行环境和能耗测量和评估,收集效能数据并对其进行分析。比如采用网络物联网技术,在机房主线路、机房专用空调、UPS等设备配电装置内加装能耗测量设备,测量机房内主设备、空调、供电等不同分项的耗电情况等。(2)加强监督,奖惩结合,促进机房建设及整改。将能效工作落实到人,跟踪运行维护人员在数据中心各个阶段的工作的节能效果,发现人员日常工作能耗问题,及时通过物质、精神等多方面给予奖惩,促进整改。(3)将节能量纳入招标条件中。在采购阶段,将节能效果和节约开支纳入设备、机房材料招标评分中,避免单一的“低价中标”带来运行期维护费用大、能源消耗大的问题。积极采购具有低能耗送体验机无需申请的设备。(4)优化运行管理手段,采用集中管理控制系统,合理管控电子设备的运行时间,减少人员进出机房的次数,降低新风系统的使用。(5)根据环境和能耗测量和评估,掌握服务器清单及使用情况,及时关闭未使用的服务器,整合低效能设备,或者在系统不运行的时段,将服务器设置为低能耗送体验机无需申请。

3.2技术路径能效优化技术手段有很多,而针对省级金融数据中心的现状及处于生产运行的实际情况,采用前应考虑成本、效果及其对业务运行的影响。(1)提高冷热风分离的效率。冷热风分离,技术上成熟可行,效果上节能效果好且对系统运行影响不大。可以采取模块化制冷控制、分区域控制及实时监控机房温度分布等。(2)放宽机房运行的温度范围。即在相关规范规定的温度范围内尽量靠近规定温度的上限,适当提高送风温度,从而有效地降低机房冷却系统的电能消耗。(3)避免追求服务器高性能。搭配使用高低性能服务器,在处理速度达到业务要求的情况下,合理使用各种性能的服务器,使得资源能够得到充分利用,配置部署得到优化,满足低功耗的要求。(4)优化系统架构,提高设备利用率。采用大数据与云计算新技术构架,实现系统低业务时段的低系统功耗。其次,服务器设备选型需要紧跟节能趋势。例如刀片服务器具有高性能、低能耗、空间小的特点,它的处理能力更强,而且相比于机架式服务器,刀片式服务器更易散热、更为省电。(5)日常运行维护中纳入绿色节能的检查项目。可以将如下内容加入日常检查项目中:显示器、灯具的关闭;减少新风系统的使用;及时关闭2018注册送白菜网站门;检查漏风点,避免出现不应出现的开口;机架无设备位置必须加装挡风盲板,必要时甚至可封闭冷通道;检查地下通风道是否存在阻碍风路的杂物。此外还可以改变部分地板开孔大小、对送风量进行精确控制等。(6)采用智能分区分时控制机房照明,并使用节能灯具。(7)提高每个机柜的服务器数量和功率,减少机柜空置空间。

3.3文化路径经过长时间培训和制度约束,培育部门全员全周期、全过程提高能效的绿色管理文化。(1)在数据中心全寿命阶段树立效能优化思维,将立项、需求、招标、采购、施工、运行、维护等数据中心的寿命周期纳入控制能耗的要求,并进行细化,落实为制度;比如设计时采用模块化机房,按需扩容,柔性规划。(2)在巡检、日常维护中增加能效检查项目,以及进行能效考核,适当奖惩,从而引导运行维护人员树立节能降耗的观念。(3)制定机房“绿色”标准及制度。增加节能降耗内容到机房建设制度、日常维护制度和巡检制度中。(4)创新节能思维,突破传统思想。及时获取设备运行温度范围标准的变化情况,开展设备温度适应度的测试;根据设备运行实际,调整机房控制温度,降低能耗。(5)应用能耗优化的新方法、新策略。及时跟踪获取新的能耗控制方法和技术,定期评估,择机应用。

4结论

在关注新节能降耗技术的发明和新理念的提出的同时,我们也要不断追求改进和提高能效,秉持绿色发展的理念,加强能效优化管理,敢于创新,善于利用新技术,从而在现有设施的基础上,达到绿色节能的效果,创造新的经济和社会价值,为社会提供更高效便捷的金融服务。

参考文献:

[1]冯升波,高麟鹏,周伏秋.我国数据中心节能现状和面临的挑战分析[J].中国能源,2015,37(11):23-26+39.

[2]黄焱,王鹏,等.智能电网下数据中心能耗费用优化综述[J].浙江大学学报(工学版),2016,50(12):2386-2399.

[3]李翔,姜晓红,吴朝晖,等.绿色数据中心的热量管理方法研究[J].计算机学报,2015,38(10):1976-1996.

作者:黄磊 单位:中国人民银行南宁中心支行

区域供热杂志责任编辑:张雨    阅读:人次

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