机房节能未达止境　降低PUE仍待努力

采取服务器虚拟化及整并，固然是降低PUE、打造绿色机房的重要步骤，但数据中心节能大计，绝不仅止于此单一措施。来源：liquidtechnology.net

今时今日，不论已开发或开发国内家，都无可避免面临气候变迁的严峻考验，为了克服随之而来的自然、生态、经济、社会、健康等诸多挑战，也让节能减碳成为至高无上的显学；在此前提下，机房管理的先决任务，就在于节能！

根据美国能源部的数据显示，数据中心(Data Center)的能耗，为同等面积办公室的100倍之多。单就台湾而论，根据经济部能源局所发布的「非生产性质行业能源查核年报」，电信机房的单位面积年用电量密度，始终高悬各大应用场域的第一位，动辄达到900度？平方米之上，超越量贩店或百货公司约300度？平方米甚多。

事实上，经由电信或IT机房所产生的全球二氧化碳排放量，现已冲高至8.6亿顿以上，而伴随科技应用日新月异，全球各国对于运算、数据储存、网络通信的需求仍持续攀升，尽管有识之士已意识到此一问题的严重性，近几年来致力提高IT设备、机房基础设施，乃至数据中心的能源使用效率，但预估至2020年时，全球IT相关碳排放量仍将达15.4亿吨，几乎较当前水准翻了一倍。

因此，绿色数据中心已成为众所瞩目的热门议题，以此为主题的研讨会场次，近几年来明显激增，且不论议程或讲师安排重叠与否，场场都犹如吸票机，吸引广大IT从业人员聆听取经。

说到这里，难免有企业或机构备感委屈，直言其并非漠视节能减碳的重要性，也深知一昧放任用电量的增长，亦将导致营运成本飙高，简直百害而无一利。

但不可否认，数据中心乃是企业营运的命脉，随着使用者人数增多、应用服务型态趋于复杂，再加上数据量不断增，分分秒秒都得仰赖数据中心之恒常运作，因此盱衡企业营运发展的永续性、机房能耗的节约，自认已权衡轻重采取必要措施，大举采用高密度服务器、甚至虚拟主机，冀望冲高每瓦运算效能，藉以抑制机房能耗的飙升。

但企业或机构对于机房节能的努力，若仅止于上述举措，而罔顾其余更应关切的面向，那麽无异是杯水车薪、于事无补。当企业致力提高每瓦运算效能，反倒可能见猎心喜，因而在相同机房或机柜空间之内，部署更多服务器，导致机房整体的电力及空调使用需求攀升，使得用电量不减反增，亦可能将基础设备推向承载负荷的饱和点，危及现有IT设备的稳定性，更缩限了随业务成长部署新设备的空间。

为何追求运算密度、每瓦效能的提升，未必能使机房能耗同步降低？如果仔细检视能源使用效率(Power Usage Effectiveness；PUE)、数据中心基础效率(Data Center Infrastructure Efficiency；DCiE)等指标的内涵，理应不难参透个中玄机。

所谓PUE，乃是经由Green Grid提出、并为ASHRAE证明过的实用性指标，其计算公式为「机房总耗电量」除以「IT设备总耗电量」；此处所指的IT设备，不仅含括了运算、储存、网络通讯等主要应用领域，也一并涵盖KVM切换器等辅助设备。至于DCiE，基本上就是PUE倒数，两者可谓殊途同归，此处则不再对此细究。

至于机房总耗电量，理所当然囊括上述一干IT设备的能耗，除此之外，举凡不断电系统(UPS)、发电机、电动阀、开关、蓄电池等电力相关设备(连同配电损失)，诸如冰水机组、水泵、直膨箱型冷气机CRAC、风机、冷却水塔等攸关冷却的相关设备，乃至于机房内部的照明，这些琳琅满目装置所产生的功耗，全都得算在机房总耗电量之列。

教育部过去初步量测部分国立学校机房的PUE平均值，大抵落在2.99水准，若以此为论述基准，则意谓1台需要耗电500W的服务器，伴随其持续运转，则前述众多基础设施就得它消耗近995W电力，如果某机房内有20台服务器，那麽总耗电量即为29.9kW。

承前例，用户若决定采行高密度服务器与虚拟主机，假设可使单台服务器平均功耗需求降至350W，看似大减了3成能耗，但也代表原有的机房或机柜空间内，也会增加配置更多主机，好让用户更有效支应业务推展需求，纵使用户以不增现有基础设施容量为前提，将服务器数量小增至28台，则此部分的总耗电量为9.8kW，连带迫使基础设施消耗19.51kW电力，此时粗估机房总耗电量为29.3kW，与上述数值相较，可说原地踏步。

由此可见，降至运算系统的单位能耗，固然是迈向机房节能的必要起点，但若未同步施展更多必要措施，还任由其他诸多「不节能」因子持续存在，那麽PUE并不会随之下滑，耗电情况也一如往常。

按照Green Grid所颁布的标准，PUE小于1.25即是「白金级」，介于1.25？1.43是「黄金级」，介于1.43？1.67是「银级」，介于1.67？2是「铜级」，介于2？2.5只能算是「一般」，超过2.5就判定为「不节能」；如果用户的机房PUE达到2.99水准，象徵其能源使用效率严重不及格，亟需改善的环节所在多有，怎可能自以为是地冀望透过屈屈的有限作为，即能换取可观的节能成效？

IT设备虚拟化与整并  仅是节能第一步

根据经济部能源局所发布的「电信网络机房节能应用技术手册」，台湾信息机房PUE平均实际量测结果约为1.9以上，若取其中采用300吨以上之中央空调冰水主机系统信息机房，虽然还未到LEED的基本申请门槛(PUE值1.52以下)，但至少不像前述2.99数值如此骇人听闻，不过无论如何，一定有其改善空间。

PUE数值之所以会居高不下，在电信网络机房节能应用技术手册之中，也归纳了多项常见因素。首先是IT设备无节能管理、无虚拟化与整并技术，造成负载常定之高耗能现象；第二是回风设计主要采无风管之直接回风，造成气流短循环，气流无法有效率地冷却机柜；第三是回风口与出风口太接近，造成气流短循环，气流无法有效率地冷却机柜。

第四是无冷热通道之设计及短循环之回风，造成机房温度场混乱，以致于造成空调箱之温控传感点不易设置，空调箱及冰机控制失序，频繁切换，并导致系统不稳定运转及容易故障之风险；第五是冰机超量设计之现象，冰水进出口温差小，起停频繁；第六是使用湿盘管及低温冰水，造成除湿过度及再加湿之能源浪费。

第七是冰水主机老旧及过大设计造成低效率运转；第八是配线系统杂乱造成气流受阻、系统更新不易；第九是不适当之高架地板开口造成气流分配不均匀、气流泄漏严重；第十是UPS及配电系统过大设计，造成电力系统低负载、低效率之运转。

当然，可能导致PUE高档盘旋的潜在原因，容或不仅止于前述10项，但这10个常见现象，一旦不加以解决，确实会让该信息机房与「绿色」二字相距甚远，如何缩短其间差异、进而朝向Green Grid所定义的银级、黄金级甚或白金级前进？

企业机构所需做足的基本功课，着实还有不少；最起码，本文描述有企业采用高密度服务器或虚拟主机，充其量只解决了10大难题当中的第一项，剩下的9项事，亦应通盘详加检视、谋求因应改善之道。