多年來，數據中心所有者和運營商一直致力于提高設施能源效率。電力成本在數據中心的運營預算中占了相當大的一部分，并且由于地緣政治的發展，許多地區的電力成本一直在飆升。在美國，運營一個典型的大型數據中心一年的成本占資本支出的8.6%。電力支出占該預算的40%到80%。
超大規模運營商、托管服務提供商和企業的數據中心團隊希望高效地為設備供電和冷卻設備，以便降低成本，并騰出資金用于其他投資，或將更多利潤返還給企業。此外，企業還面臨股東和媒體日益增長的壓力，要求將電力消耗降至最低。雖然數據中心目前使用全球1%的電力，但由于數字化、人工智能驅動的分析和服務、加密貨幣以及其他電力和計算密集型趨勢呈指數級增長，該行業的電力消耗正在快速增長。
本文將深入探討電力使用效率(PUE)的概念、它為什么重要，以及如何優化數據中心或設施網絡的電力消耗。
什么是電力使用效率(PUE)，其是如何計算的？
據TechTarget稱，PUE是用于確定數據中心能源效率的關鍵指標，其是通過將進入設施的總功率除以用于運行IT設備的功率來確定的。服務器是最大的能源消耗大戶，消耗了數據中心40%的電力，其次是電力和冷卻設備，占39%。
設施效率越高，得分越接近1.0。因此，企業希望降低其PUE分數以提高能源效率。根據Gartner的數據，雖然數據中心目前的平均PUE分數為1.57，但一些較新的設施能夠達到1.3甚至更低的PUE。
Google在其所有大型數據中心擁有令人羨慕的1.1 PUE。Microsoft的PUE在現有設施中為1.22，在新設施中為1.12。AWS數據無法在線獲得，但據說其能效比美國數據中心的中位數高3.6倍。
為什么要使用數據中心基礎設施管理(DCIM)軟件計算PUE
通過手動計算PUE以監控能源使用情況，這非常耗時，且容易在過程中引入錯誤。故此，需要計算每個設備的用電量，同時通過比較輸入和輸出值來計算損耗；把這些數字加起來；然后將總輸入功率除以這個總和。要創建可信賴的PUE分數，并衡量數據中心能效計劃的影響，需要每周或每月或全年重復這一過程。
有一種更簡單的PUE計算方法：使用數據中心基礎設施管理(DCIM)軟件來幫助提高對數據中心電源鏈的可見性。如此，可以很容易地看到不同的設備，如配電單元(PDU)、不間斷電源(UPS)、機房空調(CRAC)和支持SNMP(簡單網絡管理協議)的分支電路等的用電量。有了這些數據，PUE的計算變得更加自動化，也更容易進行。
了解數據中心設施的PUE分數有助于：
實時監控設備設施用電量
分析歷史數據以確定關鍵趨勢
評估和比較優化能源使用的機會
為新投資準備商業案例
展示實現可持續發展目標的進展
如何使用PUE數據提高數據中心能效
那么，在計算出PUE分數后，可以采取哪些步驟來提高它？
遠程監控管理：使用DCIM等集中管理平臺，對虛擬化、軟硬件資產進行遠程監控和管理。這些工具提供了全面而細致的見解；使團隊能夠跟蹤和趨勢數據，例如電力消耗；并接收警報，例如設備出現故障時。通過使用此數據維護和升級IT、電源和冷卻技術，可以提高PUE分數。
停用“僵尸”服務器：僵尸、昏迷或幽靈的服務器是指消耗能源但不處理工作負載的服務器。一項研究發現，大約25%的服務器和30%的虛擬機是僵尸，因此可以退役。DCIM解決方案可以配置為自動刪除不消耗電力的系統到PUE評分中，例如虛擬服務器。
盡可能虛擬化：數據中心團隊現在正在虛擬化無數設備，包括應用、服務器、數據存儲、計算網絡、用戶桌面等等。VMWare等虛擬化技術提供商提供將物理資源與虛擬環境分離的管理程序，使底層設備能夠動態支持更多的資源和用戶。虛擬化使主機能夠支持更多設備，從而降低功耗。然而，虛擬化也增加了機架的功率密度，因為計算得到了更有效的利用。因此，為了從虛擬化中獲得更多優勢，還應該改進底層系統的電源和冷卻。
改進電源管理和配電：在實現數據中心現代化時，請考慮升級電源管理系統，例如安裝新的斷路器、開關設備、智能PDU、UPS等。優化電力負載可以降低能源成本，同時防止電力設備過載可以避免可能對IT設備造成有害成本的停電。一項關于數據中心性能的451 Research調查發現，75%的受訪者表示其電力效率低于80%，這表明需要改進。
優化冷卻：數據中心團隊有多種工具來改善冷卻，包括使用環境傳感器來確定設備的適當溫度，確保合適的濕度和氣流，以及升級報廢系統。冷熱通道氣流遏制系統將冷熱空氣分開，更有效地冷卻設備并降低電力成本。另一種策略是對高密度工作負載使用液體冷卻。
使用更多可再生能源：從歷史上看，可再生能源因其不可預測性而成為不了數據中心的最佳選擇。然而，電池儲能系統(BESS)使創建混合能源系統并在最佳時間使用最佳能源成為可能。
如何選擇合適的數據中心電源管理軟件
許多企業提供DCIM軟件，可用于計算PUE。軟件應提供：
全廣度發現，能夠計算和找到所有的資源在一個地方
方便的拖放功能，以建模數據中心空間
自動生成機架圖的能力
IT配線架管理能力
詳細的設備信息
集成電源管理功能
根據設施需求定制功能的能力
跨設施網絡的可擴展性
此外，團隊可能會考慮從還提供其他關鍵數據中心管理功能的供應商處購買DCIM解決方案，如IT資產管理(ITAM)和配置管理數據庫(CMDB)。通過這樣做，他們可以獲得數據中心性能的整體視圖，更容易地解決問題，優化軟件許可和其他支出等等。
提高PUE分數，以保持競爭力運行節能數據中心并不斷優化流程被視為市場競爭優勢。企業甚至選擇數據中心合作伙伴，部分原因在于其PUE分數。原因是企業可以通過與節能伙伴合作來減少自己的碳足跡。此外，所有數據中心運營商都希望經營盈利業務，以便發展和擴大規模，并在氣候和地緣政治變化的時代證明自己的商業模式具有前瞻性。
