104 数据中心节能研究现状与发展

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1、数据中心节能研究现状与发展同济大学黄森潘毅群BerkeleyBuildingResearchandTechnologiesPengXU摘要：数据中心能耗问题已越来越成为人们关注的焦点，该问题由于严重性及多学科综合性成为建筑节能领域一个研究的重点同时也是难点。目前针对数据中心的研究很多，涉及多专业，然而总体上而言系统性不强，研究者往往只从本专业出发，而没有考虑与其他专业的配合问题。正是在这种背景之下，本文尝试着从整体上对目前数据中心节能研究的现状作一定的小结，并对主要的研究课题进行了较深入的分析并讨论了

2、其未来可能的发展趋势，以供学者们参考。关键字：数据中心节能综述1.概述在数据业务需求的爆炸式增长及IT技术的迅速发展的共同推动下，数据中心在本世纪进入迅猛发展时期，而与此同时数据中心的能耗问题也随着其发展变得越来越无法忽视。数据中心的能耗相对于其他的建筑能耗有其自身的特殊性：耗能设备的种类繁多、专业性强，对它的节能研究是一项多专业综合的系统工程。本文的写作目的正是希望能全景地描述出当前数据中心节能研究的整体情况以为后续研究者提供参考。2.数据中心的能耗现状的研究数据中心巨大的能源消耗是促使人们研究其能

3、源利用效率的主要推动力，而讽刺的是对于全球数据中心的实际能源消耗量，至今还没有任何有信服力的统计结果。造成这种现象的原因很多：一方面，数据中心发展仍在上升期，数量及设备性能均存在着不稳定性，这在客观上为统计工作带来了困难；另一方面大部分数据中心运行管理人员将数据中心运行数据视为一种私有资源，不愿意公开，主观上为统计工作设置了障碍。数据中心能耗的研究从研究角度的不同可以分为两类，一类是从宏观上研究，力求获得数据中心总体的耗能情况。其中以Roth[1]等人的研究为代表，主要是采用一种间接估算的方法来研究全

4、球服务器的能耗总量。它主要依据IDC提供的全球服务器消费及运行信息。IDC将服务器按其价格分为三类，通过市场调查分析出各类服务器的历史安装数、制造厂家出货数及报废的台数。而Roth等人则在每类服务器中选取一个最具代表性的典型服务器来测量其能耗数据，再将测得的各典型服务器全年能耗乘以每一类服务器的实际运行台数则可以得到全球服务器总能耗估计值。这类研究可以在未来的发展方向为进一步提高估算的准确性及考虑数据中心其它部分能耗（其他IT设备及制冷等辅助设备的能耗）的统计，并从单纯统计转变为对未来能耗的预测；另一

5、类是以特定的数据中心作为研究对象，通过对个体的研究以期反映出总体的特点，主要以Mitchell-Jackson[2]等人的研究最为代表。这一类研究的进一步发展一方面依赖于测量仪器的发展（这一点对于电源供应不独立的数据中心来说尤为重要），另一方面也依赖于所研究的数据中心数量的增加和每个数据中心历年数据的累积，将数据以数据库的形式建立起来以供学者们的进一步研究。1.数据中心的能耗效率的研究由于现在仍没有所谓的标准数据中心的概念，数据中心配置变化很大，这使得以往用来评价建筑能耗效率的单位面积能耗量这个参数失

6、去了应有的评判意义，因此需要一个新的指标来评价数据中心的能耗效率。美国GreenGrid[3]提出了PUE（PowerUsageEffectiveness）和DCE（DatacenterEfficiency）两个参数作为数据中心的能耗效率指标，如下所示PUE=（式1）DCE=（式2）其中，TotalFacilityPower作为数据中心的总能耗而则为前面所提到的IT设备能耗。PUE作为目前被广泛接受的数据中心能效指标，在实际使用中也暴露出一些问题：1）某些数据中心的能耗供应往往不是专用的，这就为PUE

7、公式中的TotalFacilityPower的获得设置了障碍。2）最新的制冷技术由于强调所谓的精确制冷，往往是和IT设备直接集成化，这样制冷能耗和IT设备能耗之间的界限变得不再清晰，也为PUE的计算带来了困难。为提高PUE的可使用性，GreenGrid也提出了相应的修正：将PUE分解：PUE=CLF(CoolingLoadFactor)+PLF(PowerLoadFactor)+1（式3）其中CLF为总制冷能耗与IT设备能耗的比值而PLF则为电源供应系统与IT设备能耗的比值。除了PUE及DCE之外，G

8、reenGrid还提出了DCPE这一概念性的能效指标，如下所示：DCPE=（式4）这个指标的提出实质上将数据中心黑箱处理，只考虑其输入输出量，而如何来确定所谓UsefuleWork是阻碍其由概念性定义成为工程使用的指标的障碍。Blazek[4]提出的针对服务器数据中心的MB/kWh指标为这个问题的解决提供了一个思路。笔者相信随着UsefuleWork量化研究的不断开展，DCPE参数必将成为未来数据中心能效指标的必然选择。1.数据中心的节能潜力的研究数据中