DoSTOR存储分析 存储器功率和冷却问题渐升温

在我的职业生涯初期，我曾经在一家发电与输电公司从事过与发电厂运作有关的软件开发和维护工作。那段工作经历为我后来从事IT电能和冷却问题的研究提供了便利。 让我们详细审视一下那些问题以及其他与能源有关的问题，看看为什么降低能耗和冷却成本以节约能源会成为如此热门的问题。

以下是推动趋势发展的某些要求：

• 降低成本，节省运营开支和预算
  
• 对各地区、设施或者工作场所的电能进行限制供应
  
• 缺乏合适的不间断电源和工作条件或者制冷能力
  
• 解决日益增长的能源成本和能源超载问题
  
• 绿色环保计划，包括降低二氧化碳的释放量

下列的图1显示出各种IT数据中心组件包括服务器、存储器、网络和冷却系统等的普通功耗和能源使用情况。表中所列数据为平均值，你自己的数据中心组件对应的具体数据将根据环境、应用、存储器和其他因素如数据中心是以I/O为中心还是计算为中心等而定。

基本情况

图2列出了各种能耗和冷却以及环境方面的量度。例如，每小时使用1瓦电能的设备功率为1瓦时；如果一台设备每小时使用1000瓦电能，那么它的功率为1千瓦时。 电能通常按每月每千瓦时多少分来计量，它有一个基本费率和每月耗电量超过某个标准之后的较高费率。

再举个例子：1千瓦时的基本费率（根据能源价格、需求和地区供应情况而定）为每千瓦时12分和较高费率为每月超出1000千瓦时后按每千瓦时20分计收。注意有些地区和发电厂也许还要增收能源超载费。

IT技术厂商们提供了某些与电能消耗或者特定方案产生的热量的信息。某些厂商提供的信息比较多，包括了最差情况和最好情况下的能耗信息，而另一些厂商只提供了最大限度值信息。厂商们发布的和设备上应该可见的量度范例应包括千瓦、千伏、安培、VAC或BTU等。

你可以在厂商提供的文件和规格以及设备铭牌上找到设备的能耗说明。铭牌上的电气值可能用伏特、安培、千伏安、瓦或者其他信息组合来做单位。 铭牌上标注的值也许会超出实际功率或者冷却要求，因为那些数值都包括了一个内在安全系数，因此如果你想获得更精确的估值，可参考厂商提供的产品规格文件。

需要考虑的某些情况

美国全国平均二氧化碳排放量是1.341磅每千瓦时电能。这个数据可能会随着地区、发电站（发电厂）燃料来源等的不同而发生变化，东部煤炭燃烧后发出的二氧化碳量最多，其次是西部褐煤、石油和天然气、水电、核电、热电和风力发电等等。

能源成本将随着地区以及家用到商用等不同能耗等级的不同而不同。IT设备能源成本需要反映出冷却成本，它可能是实际IT设备能源成本的两倍，具体由数据中心的PUE（实际功率）决定。 一加仑普通汽油(辛烷值可能不同)平均会产生20磅二氧化碳气体。美国大约78％的二氧化碳排放量（这个数据经常变动）都与发电有关。Terrapass等组织的碳排放额度的价格为10吨二氧化碳以下每磅250美元，10吨以上35吨二氧化碳以下每磅200美元。

新成立的IT行业同会thegreengrid.org已经制定了一些初步度量作为数据中心的能源、功率和冷却效率的通用准则，这些度量包括：

• 数据中心效率（DCE）
  
• 有效功率（PUE）
  
• 数据中心性能效率（DCPE）

数据中心效率（DCE）是IT数据中心能源效率的指标比值，根据IT数据中心中的构成设备而定（服务器、磁盘和磁带存储器、连网交换机、路由器、打印机等）。 例如，如果所有IT设备能耗值合计为每月1500千瓦时，而包含不间断电源、能量切换、能量转换和过滤、冷却、相关基础结构成本以及IT设备在内的总设备能耗值是每月3500千瓦时，那么DCE就等于1500/3500＝0.43。DCE可以当作一项比率参数来说明上述方案中的IT设备能耗占整个数据中心总能耗的43％。另外57％的能耗来自于冷却、转化、调节或者照明。

有效功率（PUE）是数据中心消耗的总能量与运作IT设备所消耗的能量之比。PUE等于设备总功率除以IT设备能耗。 在上述例子中，PUE=2.333（3500/1500），意思就是说一台要求100瓦功率的服务器实际上需要2.333*100＝233.3瓦的功率，其中包括了直接功率和冷却功率。同样，一个要求1500千瓦时电能的存储系统实际上需要1500*2.333＝3499.5千瓦时的电能，其中也包括了冷却功率。

另一项度量参数经常变动但是可能对数据中心最有意义，那就是数据中心性能效率（DCPE），它将IT设备和数据中心消耗的电能中有多少是有用的和有效的都考虑了进去。DCPE等于有用功除以设备总功率。举个例子来说就是，利用服务器、网络和存储器过程中消耗的电能除以数据中心设备运行和冷却消耗的电能。

这些数据和度量参数的重要性将集中于IT设备的较大影响上，包括其能耗、冷却参数和其他主机或现场环保成本参数等。一般情况下，能源成本和二氧化碳（碳排放）将随着地区、使用的电能来源（煤、天然气、核能源、热电、太阳能等）的不同而不同。 此外还有其他一些因素也应考虑在内。

许多地区的电力机构在你减少能源占地面积和家用以及商用能耗（包括采用效率更高的IT设备以及更高效地使用它们）情况下实行打折和奖励计划。

Pacific Gas and Electric公司就是这样一家能源单位，针对各地的情况它制定了许多能源需求管理计划。除了它之外，其他的能源单位也将能源需求管理作为各自产能规划和资源性能管理的一部分。

那么100TB的存储器的功率成本是多少，每年产生的二氧化碳排放量又是多少呢？ 当然，那取决于存储器的类型、磁盘驱动器的数量和大小、每千瓦时电能的成本、冷却成本和每千瓦时产生的二氧化碳的平均数。

举个简单的例子，以750GB SATA磁盘驱动器构成的总存储容量为144TB的单箱占地存储系统来说，它每年要求消耗52560千瓦时电能，成本大约为10512美元，二氧化碳排放量为39.42吨。为了说明冷却成本，将上述数字乘以2表示最差的情况。 相比之下，一辆1999款Chevrolet Tahoe汽车每年产生的二氧化碳气体大约为7到10吨，而Lexus RX 333根据跑过的里程数每年排放的二氧化碳气体大约为5到6吨，一个24立方英尺的冷藏库每年产生的二氧化碳气体大约为1.22吨。

不同厂商供电和冷却的手段是不同的，有些厂商比如惠普公司通过对它们的服务组织进行能源审计评估来调节和减少冷却要求。惠普在其自己的数据中心展示了它是如何通过降低冷却要求来迅速降低能耗的过程。 Sun公司与PG&E公司合作，帮助其服务器客户通过使用能效更高的服务器来获得能源折扣。蓝色巨人IBM最近推出了“Big Green”计划，而存储连网转接设备厂商Brocade公司上周也表示它的产品在能耗方面优于竞争对手思科公司。

以后你会看到更多关于绿色存储器和降低能耗和散热的新举措。厂商们将采取不同的方式来提高存储器的能源使用效率和经济性，包括各种节能技术、管理软件功能、存储效率和存储管理。 当然，你以后一定会听到更多关于功率、冷却、二氧化碳排放和其他与存储器有关的话题，因为现在我们才刚刚开始探讨这个热门话题。

我们将在下次的文章中以及6月4日的网播中花更多的时间来谈谈这个重要话题。

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