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带你读《企业数字化基石-阿里巴巴云计算基础设施实践》第三章数据中心能效3.3数据中心基础设施使用率

简介: 《企业数字化基石-阿里巴巴云计算基础设施实践》第三章数据中心能效3.3
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3.3数据中心基础设施使用率

与 PUE一样,基础设施使用率(IUE)也是绿色网格发布的一个用于衡量数据中心基础设施整体效率的指标,其定义是任何资源要素消耗量与设计容量之比。

在绿色网格发布的官方 IUE白皮书中是这样描述 IUE的 :为维持 IT运作,基础设施资源容量必须可用且充足。例如,要支持100kW的 IT负载,必须有足够的功率

(≥ 100kW)容量、足够的冷却(≥ 100kW)容量,以及足够数量的机架 U位来安装服务器。功率、冷却、机架空间等都被视为支持 IT负载所需的基础设施资源。

理想情况下,所有基础设施资源要素的消耗速率与 IT负载率相同。部署 60%IT负载后,所有基础设施资源要素中的 60%被消耗。随着 IT负载的增加,基础设施资源要素的使用也会以相同速率增加。当IT负载的使用率达到 100%时,基础设

施资源要素的使用率亦如此。现实中,由于设计和运营的限制(或为缺陷,基础设施资源要素的使用率低是不可避免的。使用率低表现为 IT负载使用率和基础设施资源要素的使用率之间有差异,一般是指比 IT负载更快的速度消耗一个或多个资源要素。例如,部署60%的 IT负载时,一个特定的基础设施资源要素的使用率可能会达到 80%或更高。使用率的这种差异会使数据中心效能达不到设计目标,即 IT负载将无法扩展到设计能力的 100%,因为至少会有一个资源要素的能力不足以支持可能超过 70% 或 80% 的 IT 负载。

基础设施使用率(IUE)旨在根据 IT负载评估和确定基础设施资源要素使用率是否低下。相对于 PUE 只衡量数据中心内的供电效率,影响 IUE 的因素显然多得多, 数据中心内基础设施不仅包括 IT 设备和供电系统,实际上还有散热及物理空间等。

根据数据中心内的必备要素,IUE 设计了五个资源要素,分别为电量供应(Power Delivery、电量分配PowerDistribution、制冷量CoolingGeneration、冷却流量

CoolingFlow)及机架 位数量(RackUCount)等。表 3-4 简要说明了这五个资源要素与 IT负载之间的关联方式,以及每个资源要素的适用场景。

表 3-4IUE资源要素

 

资源

与 IT负载的关联方式

适用场景

 

电量供应

 

UPS 或其他包括燃料电池或市电直供 等)供电系统的电流相位平衡

适用于所有场景 :机械制冷、自然冷却、

空气冷却,机械- 自然混合冷却、空气- 液体混合冷却等

 

电量分配

RPP 或 PDU 通过不同的连接方式(例

如相 - 相或三相)向 IT 负载分配电量

 

适用于所有场景

 

制冷量

机械制冷设备和除了自然冷却直接空

气节能器的其他自然冷却设备的运行工况

适用于除了自然冷却 直接空气节能器的

场景

 

 

 

 

冷却流量

 

 

 

对于空气冷却,指 IT 设备的冷却空气要求,以及通道封闭单元的泄漏情况。对于液体冷却,指 IT设备的冷却液要求

适用于以下场景:

• 空气冷却。其中,用于提供冷却空气的风扇 鼓风机设备属于数据中心基础设施资源(例如壁式风扇或 CRAH/CRAC 装置)

• 机械冷却、自然冷却、液体冷却、机械 -

自然混合冷却、空气 - 液体混合冷却

不适用于空气冷却情形 :冷却系统在任何负载情况下一直使用固定转速风扇驱动

机架 U位数量

IT 设备电源密度

适用于所有场景


 

 

相比于 PUE只提供了一个比值或者说一个衡量标准,IUE要复杂很多,提供的是一套方法论,指导数据中心用户可以从上述五个资源要素去提高数据中心基础设施使用率,从而建设高效数据中心,最终降低 TCO

为保持 IT负载正常运行,机架U位数量、电量分配及冷却流量这些指标在所有数据中心基本难分伯仲。以散热系统的选择为例,IT加上散热的能耗几乎约等于数据中心的总能耗了。而散热系统的能耗又由选择何种散热系统来决定,散热系统的能耗是影响数据中心 PUE 的最大因素。

数据中心散热系统目前主要有“风冷”空调和“水冷”空调两种可供选择。虽然目前大部分云计算数据中心比较青睐离心机或螺杆机的冷冻水“水冷”解决方案,但水冷”空调缺点很明显:散热系统的管道设计复杂   ;因冷冻水机组空调换热环节多而系统效率低,无法实现超低 PUE的交付 ;而且“水冷”空调系统的冷量设计较为巨大,通常以上千“冷吨”为单位,需要数百千瓦的电力供应,冷量使用率较低,维护成本很高,且不宜工作在低负载状态,进一步降低了散热系统的效率。

数据中心基础设施资源是数据中心业主重要考虑的因素之一。它不仅会影响IT基础设施的可扩展性,还会对资本支出和运营支出产生重大影响,因为数据中心的构建成本极为昂贵。IUE指标在提高数据中心资源效率和 IT服务可用性方面会对行业产生积极影响。随着数据量和信息量的不断增长,数据中心IUE将变得愈加重要。IUE   会影响是否需要、何时需要构建大量新设施。随着云供应商之间的竞争日益激烈,能充分利用自己最昂贵资产之一,即数据中心基础设施的那些企业将会比同行更具竞争优势。

 

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