关于数据中心能源管理，企业需要重视的因素有哪些？
数据中心的能源管理对于现如今的任何企业组织都至关重要。当前，企业数据中心的能源管理亟待采取多管齐下的方法，并充分考虑各种相关事项和因素。那么，在对于贵公司数据中心的能源消耗实施管理的过程中，究竟哪些因素是您企业尤为需要重视的呢?
在本文中，来自业内相关专家们的建议是：检查贵公司数据中心当前服务器机架的最佳密度的变化情况，帮助您评估贵公司数据中心是否需要在服务器更新后部署成本昂贵的冷却方案升级，以及如何使服务器机架密度与冷却方案保持一致。此外，文章中，我们还将为您介绍当前数据中心能源市场的进展情况。
数据中心能源管理领域正在发生的相关变化?
智能化PDU和DCIM的普及开启了全新的数据中心能源管理，但这是短期的。而一套强有力的能源管理战略则将有助于长远的激励数据中心的高效节能。
新的设备，工具和业务战略将有助于企业控制IT能耗成本，而这正是企业数据中心最大的运营成本之一。
当前，企业数据中心的能源管理需要采取多管齐下的方法，这包括：优化的电力供应硬件、能够清晰描绘能源使用情况的相关工具、暴露相关变化即将取而代之的领域，以及能够带来最佳投资回报(ROI)的恰当的能源控制产品的业务战略。
企业数据中心在缺乏相关能源使用基准的情况下，也就无法确定其能源效率。在全球范围内，根据建筑物电表测量的用电量所进行的能源效率的估算，足以用于评估企业数据中心整体的能耗情况，如电源使用效率(PUE)。但这并不能确定具体系统的能耗效率。例如，一处数据中心的PUE值为1.2，表明该数据中心达到了出色的能效，因为几乎所有进入该数据中心建筑物的电力资源都被数据中心使用了。但是，如果该数据中心有50%的服务器处于已启动的闲置状态，则该PUE值并不能显示该数据中心产生了大量的能源浪费。
1、数据中心设备的变化
今天的企业级低功耗服务器所鼓吹的处理器性能(P-状态)和运行状态(C-状态)几乎关闭了闲置处理器内核。IBM公司的System x、戴尔的第12代PowerEdge和其他服务器使用热控制，例如由转速计监控的变速冷却风扇、系统内的多个温度测量位置、甚至持续的电源监控，以计算和报告兼容工具的使用情况。
配电单元(PDU)使用智能化来帮助企业组织了解其数据中心的能源使用情况。诸如来自APC公司的Switched Rack AP8000系列产品和CyberPower公司的监控设备等网络化的PDU能够提供实时功率监测和温度/湿度感测功能。这些设备还可以控制插座级别的功率，以实现设备(如个别机架服务器)的细粒度循环。智能PDU设备通过大量需要精确监测和控制的机架设备;并通过管理工具处理PDU数据，以分析和报告机架中的电力使用和环境条件，来使得数据中心获益。
不间断电源(UPS)系统可使数据中心设备在发生公用供电故障期间继续保持运行，从而提高能源效率和智能。对于拥有广泛数据中心的大型企业而言，可扩展的UPS系统(如艾默生网络能源公司的Liebert NX On-Line 225-600 kVA或通用电气公司的冗余并行架构产品)代表了两种新兴的方法，其中电池容量随着工作负载的增加而逐渐增加——UPS系统可以平行安排以支持扩展的工作负载。将电池数量与工作负载相匹配，可以减少浪费在为额外电池充电时的能耗。
企业数据中心也在重新审视能源管理的备用或生态模式概念。并非采用交流-直流-交流这一效率较低的双重转换模式，而是在公用供电出现故障后，将在毫秒之间切换到采用UPS供电。现代UPS系统能够还向监控和管理软件报告准备情况，电池状态，工作负载和其他运行状况。
2、DCIM的变化
数据中心能源管理产品已经发展成为数据中心基础设施管理(DCIM)的一大类别——这类软件能够提供从数据中心设施到服务器再到设备级别的细化的报告。
DCIM所提供的不仅仅是能源监控。由于IT设备能够传递状态和性能信息，DCIM工具可帮助企业的IT专业人员进行容量规划，系统库存控制和设备生命周期管理，工作负载平衡和服务器整合——包括关闭闲置服务器，监视和改进系统弹性以及采取其他基于洞察分析的举措。
DCIM软件可以让数据中心当前工作负载不需要的设备闲置和关闭。还可以识别对于旧的耗电系统实施技术更新的时期是否已经成熟，或者是否可以替换为更加节能的模式，或者是否可以通过工作负载重新分配或整合，甚至迁移到托管云来淘汰旧的耗电系统。DCIM工具还可以将数据中心的温度和湿度水平与系统活动和能源使用情况相关联，以便通知管理人员及时作出容量规划的决策。
为了应对不规则的能源使用情况，当条件发生变化时，数据中心管理运营人员需要寻求诸如功率容量预测和容量建模等功能，并为使用计算的内部部门寻求能源退款计费。这些措施将允许企业估算新系统的功率、冷却、空间和网络资源，或计算每款能源子系统的碳排放量。
对于DCIM工具的选择并不关乎数据中心规模大小，而关乎到该软件是否与贵公司数据中心当前和未来的设备相兼容，以及是否具备满足您企业业务目标的功能集。虽然任何企业都可以采用DCIM，但在这方面进行部署所需的开销往往会决定企业用户是否使用全功能数据中心运行数百台服务器。规模较小的企业组织可以通过较小范围的部署点解决方案工具来获益。
同构数据中心具有特定服务器的管理工具选项。例如，IBM公司的System x与IBM Systems Director合作进行电气和热量监测和控制，此外还能够执行许多其他任务;而戴尔的PowerEdge产品组合使用OpenManage系统管理平台具备硬件集成的戴尔远程访问控制器。而惠普的ProLiant Gen8服务器、存储和网络产品则与惠普Systems Insight Manager软件组合。
许多第三方能源和基础设施管理工具亦可满足企业数据中心的需求，其中包括思科的EnergyWise套件，Raritan公司的Power IQ(该供应商的DCIM套件的一个组件)，施耐德电气的APC StruxureWare数据中心套件以及Nlyte Software公司的Nlyte 7.5 。
DCIM的大规模采用将推动技术的更新，从而通过添加更多符合DCIM的设备和传感器来增强DCIM的功能。
3、长期的能源战略
大多数企业组织可以在短期内依靠采用新的系统和软件进行数据中心能源管理，但若是想要实现效率最大化，则需要制定一套长期的战略和目标。
许多企业组织通过服务器虚拟化来整合硬件，并可以达到更高的虚拟化百分比。通过让一台物理服务器支持多个工作负载，企业可以减少物理服务器的数量，并降低系统和散热所需的能耗。但是，虚拟化的部署需要投资于诸如VMware vSphere和微软Hyper-V等虚拟化管理程序以及特定的虚拟化IT专业知识。虚拟化技术对于数据中心节能和工作负载的移动性至关重要，但切记不要期望能够在一夜之间就能够有立竿见影的效果。
新兴的能效策略是将工作负载重新分配给远程公共云服务或托管服务提供商。恰当的迁移减少了企业数据中心物理服务器数量，并降低了能耗和散热需求，但这一措施并非是针对企业全部工作负载的——关键任务、地理位置调节、高安全性需求或难以重新编码/重新架构的工作负载务必请保留在企业自己的服务器上。通过外包，每项技术的更新都意味着企业将购买更少量的新服务器。大规模企业数据中心也可以由此节约可观的能源账单。
在大型数据中心设施中，若干基础设施方面的改进将通过最大限度地减少公用设施与IT系统之间的电压/电流转换次数来提高能源效率。例如，一些企业的数据中心选择使用更高的工作电压，例如208伏交流电，而不是美国传统的120伏交流电或更高的欧洲415伏/ 240伏电(400伏)标准。较高的工作电压需要较少的降压转换。另一种方法则是使用一种统一的直流电源，根据开放标准(如Facebook的开放计算项目)专门设计的设备。这允许实现交流电到直流电的转换，并且消除了服务器的许多个别电源。UPS系统可以将直流电从电池直接输送到直流配电系统，从而消除了另一种转换。但是，从交流电到直流电设备的转换需要彻底改装服务器和系统。
根据数据中心所处地理位置、季节、电力来源和需求的不同，数据中心能源成本差异很大，每千瓦时的成本从3美分至30美分不等。企业可以考虑从不同的电力供应商或区域性电场购买能源——例如数据中心所在当地的风力或太阳能发电场。在主机托管和托管方案中，服务提供商可以汇总电力成本，或者主机托管企业客户可以在不同地点之间迁移工作负载以实现最佳电力交易。
没有考虑采用备用发电机的电力战略是不完整的。对于柴油发电机来说，其所涉及到的相关的费用、定期的测试、切换和维护，更不用说其所带来的相应的污染——进一步使得Bloom能源服务器(Bloom Energy Server)等固体氧化物燃料电池发电机对未来的备用电源相当具有吸引力。燃料电池使用天然气或各种可再生生物燃料来发电。对于大型数据中心而言，可以考虑将燃料电池发电机作为主电源，并将公用供电作为备用电源。
制定长远的业务目标将有助于确定哪些长期战略对您的数据中心最有意义。计算任何IT能源管理举措的投资回报率，尤其是那些更具颠覆破坏性的举措的投资回报。例如，如果一家公司计划将其IT工作负载迁移到私有云提供商，则不要建立新的最先进的数据中心设施。如果您企业新的远程数据中心设施计划在短期内破土动工，那么请不要部署8.6年才能实现ROI的本地Bloom能源服务器。如果贵公司的IT团队不考虑大规模实施服务器虚拟化和整合项目的话，那么长期的能源采购合同将不会节省资金。
更旧的机架冷却技术是否能够处理更高的服务器密度?
并非每家企业数据中心都需要在服务器更新后进行昂贵的冷却升级方案。遵循本文接下来这些提示可确保使您企业的服务器机架密度与冷却方案保持一致。
为了获得更好的性能，数据中心必须确保服务器机架冷却系统的冷却能力与服务器密度相匹配，反之亦然。
如果贵公司随着时间的推移，追踪记录数据中心的能源使用情况，您会看到一条向上增长的锯齿趋势曲线。更高的计算需求意味着需要采用更多的服务器，推动能源需求额上升，直到采用新一代更节能的服务器，这会降低能源的使用量，直到更多的计算需求开始推动能源需求的再次上升。
那么您企业是否正在更新一些服务器，并想确切的知道服务器机架的当前密度以及最佳的密度。服务器机架密度是否已变化了?
目前，满载服务器机架的功率密度为8 kW至10 kW，刀片系统的功率范围为12 kW至16 kW。老化的数据中心和服务器机房可能难以降低这些机架密度，在这种情况下，您企业应该少运行一些满载的机架，并计划在未来采用新的冷却基础设施。
较之早期的大约每台服务器1千瓦或2千瓦功率的服务器机架能量密度，现在的机架已经开始有所增加。这些服务器通常是相对较大的(2U或4U)机柜中的单处理器系统。服务器技术发展迅速，多处理器和多核系统的组合，与系统组件的更高级别集成以及从本地磁盘到中央存储区域网络或网络连接存储的存储转移允许更小的1U机箱。这将平均机架密度推进到了5千瓦到7千瓦的范围内，其中一些甚至高达10千瓦。
尽管随着高密度刀片系统的推出，业界专家预测机架密度将达到20千瓦到25千瓦，但这些部署从未进入主流应用领域。这种机架密度所产生的热点很难用计算机房空调和其他标准数据中心冷却技术来实施冷却。在更高的机架密度下，冷却方案选择包括直接冷却，如液体冷却方案和专用机架。
与前几代相比，今天的服务器在低能耗方面做了更多的工作。随着处理器供应商投资于功能研发——较小尺寸的芯片制造、时钟节制，降低了服务器的功耗和散热范围，服务器供应商正在将高度集成的片上系统平台和其他节能技术构建成新的服务器平台。随着计算容量的增长，散热可以仍然保持不变。
虚拟化技术的采用对机架功率密度几乎没有影响。一台装满虚拟化服务器的机架可以运行比相同机架的非虚拟化服务器多得多的工作负载，但是两台机架所消耗的用于运行服务器的能量是相同的。对于相同的工作负载，虚拟化数据中心将需要更少的机架，从而降低整体能源需求。
如果贵公司没有构建新的数据中心的预算，则需要依靠对数据中心进行合理的修整来支持您的技术升级计划方案，从而保持当前系统和工作负载的运营完整性。
