低碳经济下数据中心机房节能的思考

程升

摘 要 数据机房的运作核心是为其内部应用服务提供稳定的运行环境，其内部稳定高效的制冷系统和供电系统是保障其运行的基础，也是节能减排问题的关键核心内容。随着全球变暖的日益加重，节能减排已经成为全世界共同面对的课题，“节能”可以说是“绿色数据中心”建设的关键的一步。从机房用电分配看，服务器设备占电能总能耗的52%，而制冷系统和电源系统各占38%和9%，照明系统仅占1%。因此，从服务器端开始节能才能真正实现降耗，最终达到减排的目的。

关键词 数据中心 节能减排 稳定高效

中图分类号：TP311.13 文献标识码：A 文章编号：1007-0745（2021）12-0038-02

1 机房的合理规划

根据企业的特点和发展前景进行全面、合理的规划，根据其业务发展的措施和需要的功效进行一步步的调整。规划包括以下几个方面：一是合理规划部署机房设备。机房的主要设备包括服务器、存储系统、网络安全等设备，配套设备包括UPS、监控、空调、照明等设备。要根据业务和功能，对设备进行划分和部署;二是制订合理机房制冷系统。根据设备部署情况，分析各区域的能耗指标，根据耗能的分布情况，对机房制冷系统进行合理配置和部署，物尽其用;三是采用绿色的UPS 设备。

1.1 机柜的选择

网络机柜作为一种专门排列摆放服务器和网络连接设备的专用机柜。选购网络机柜的时候除了设计结构上的因素，还要考虑网络机柜采用什么样的门，这对于节能散热尤为重要。老式的网络机柜为了屏蔽辐射，通常采用含铅玻璃的门，但是服务器和网络交换机的进风口都是前置的，因此采用这样的门显然达不到改善风道的目的。基于上述原因，新品的機柜一般都是采用蜂窝状网格前门。这种设计既保证了风道的畅通，又能有效地屏蔽辐射（蜂窝状网孔屏蔽辐射能力强于同厚度的钢板）。

1.2 机柜的摆放

网络机柜的摆放应和正门朝向同一个方向，机柜与同排相邻的机柜间距必须大于60-80cm，机柜排与排之间的距离不得小于100-120cm的距离，这样可以保障机柜散发出去的热空气在堆积、叠加和堵塞之前能够有足够的空间排散出去，避免机柜过热导致其内部元件出现损坏的问题出现。

1.3 主机房与操作间之间分离

在数据中心机房将主机房与操作间的分离，即将无人区和有人区之间进行分离，避免热量传递使主机房出现过热的问题。其中各个区域之间的设备应当进行合理的摆放布局，这样既能保证网络运行、动力输送和空调配线之间的走线进行合理的分配，也能在一定程度上分散和减少事故的发生。另外，通过监测系统能尽量降低工作人员出入主机房的频度，以减少冷量和水分损失。[1]

2 机房节能管理工作实践

2.1 中心机房能耗组成与分析

地市央行中心机房能耗设备一般情况下由两类设备组成：IT设备和机房设备。IT设备包括网络通信设备、服务器、网络存储设备、显示设备等。机房设备包括配电设备、UPS、线缆、空调机、新风机、照明、加湿机、机柜、监控设备等。

2.2 关注IT设备节能

衡量能耗指标。做好设备购置选型，目前地市央行中心机房所用的服务器多为机架式服务器，其双电源额定功率多为1.5kW，能耗较大。因此在购置服务器时不仅要注意处理器、硬盘的各项指标是否符合要求，更应注重电源供应器的转换率。因为在对服务器进行供电时，首先通过服务器电源供应器对输入的交流电进行直流转化，在转化过程中会出现电能损耗并伴随热量的产生，此热量进一步消耗空调制冷量，形成恶性耗能循环。因此，电源供应器的转换效率越高越省电。为减少大量人力、能耗的支出，所选择的设备尽可能的要温度和湿度数据均较高标准范围的IT设备。实践表明，如果空调运行的温度提高1℃，那么其运行效率便会在原有的基础上增加3%左右，所以，对IT设备购置进行科学、合理的选型，是实现机房有效节能的基础。

3 数据中心面临问题

根据IDC最新数据显示，目前我国有着大量正在投入使用的x86和Non-x86型服务器的用户正在面临种种问题和困难。

3.1 能源消耗严重

大量正在使用的服务器正在每时每秒地消耗相当惊人的电力资源。这一方面，企业不仅要承担相当可观的电费支出，还严重影响到了城市资源的浪费和分配。IDC的数据表明，服务器数量的增加是产生过多能耗的最直接原因，并造成了相当大的资源浪费。另外，随着服务器的数量的增加，对服务器的保养、冷却和管理维修的费用也随之增长。

3.2 环境影响堪忧

许多城市都有大量企业正在使用型号不同耗能不同的服务器，这些服务器的能耗所带来的环境污染也日渐堪忧。随着服务器数量的增加服务器所产生的二氧化碳和二氧化硫等排放物也在每日剧增，并且由于大气的笼罩所产生的内部堆积，其增加的幅度远远大于服务器增加的速度。

3.3 建筑资源消耗

服务器对建筑资源的分配也有着一定程度上的影响，因服务器数量的增加其所需的配套空间和占地面积也越来越大，企业数据不断地增加，其机房的面积也被迫不断地加大，与此同时也在影响着城市建筑资源的使用效率，增加资源的浪费，随着现如今城市基地面积越来越昂贵，相应地减少土地利用面积，将节省下来的面积和费用利用在其他更利于企业公司发展的方向上，合理优化资金的分配更加有利于企业的可持续发展。

3.4 维护成本巨大

随着企业数据中心服务器数量的增加，相对应的人工维护成本资金也在惊人地加剧，要知道一套精密设备系统的维护保养工作是十分费时且消耗资金的，一方面不仅增加了企业资金的投入，还因其维修难度和整理数据的繁琐程度的加大而浪费了更多的人力和资金。于是随着服务器数量的增加，使得企业的系统软件许可证费用、应用软件开发费用也不断增加。倘若为了减少服务器的增加而选择使用更加先进科学的虚拟化技术，可以使企业抽出维修管理服务器时所需的费用，将之投入到企业创新力的发展中，给企业带来更多的效益和发展前景。

3.5 采用虚拟化技术

服务器的整合加上虚拟化技术，可将一台服务器分化成若干个服务器进行同时使用。以下根据地市央行应用系统部署情况，结合所用服务器性能进行分析。一般情况下，服务器的使用率很底，造成了资源的大量浪费。为有效降低能耗、整合资源，地市央行应根据应用系统使用情况，对其进行分类，如分为重要业务类、办公类、台账类等，然后再分步进行虚拟整合。在应用了虚拟资源后，服务器的使用效率可提高至65%左右。虚拟技术可大幅度增加服务器的工作效率，实现机房物理空间的缩小，从而降低资源的使用率，减少能源的过度消耗。[2]

4 绿色数据中心节能

绿色数据中心不是一套设备或者一个新型产品，他是一种理论数据模型，也是一种适用于当代和未来的一种低碳环保的概念，而且现如今最高效的数据中心很难达到绿色节能的效果。

4.1 虚拟化技术

何为虚拟化数据，虚拟化数据是为系统的计算能力和数据资源储存提供一套逻辑运行图。通过虚拟化，数据中心可以将现有资源整合，提高服务器与储存库的利用率，其成本（TCO）将得以有效降低。虚拟化数据的应用，不仅降低了资源的损耗，而且还可以为企业公司提高各子系统数据的使用率并减少硬件设施的成本，还能通过虚拟分区在同一服务器上运行不同的操作系统和应用程序。虚拟化服务器已经被绝大多数的公司企业当做减少服务器数量，并且提高效率降低成本的最有效途径。

4.2 资源集中化

目前大型企业在国内形成了多个数据中心，既方便数据、服务等资源的均衡访问，也可以对数据进行有效的保存和异地备份，确保储存数据的安全性。但缺点是会导致机房过于分散，很难做到实时性地管理，不利于整体策略的部署，同时数据内容过于庞大再加上使用年限较长，还极易导致大量数据的堆积和资源的浪费。因此整合分布于各地的小型数据中心，形成区域大数据中心，更利于集中管理和策略的部署，更重要的是可以减少数据中心机房的空调、制冷、UPS等配套设备的耗能，减少能耗成本和运维成本。

4.3 模块化技术

数据中心的传统模式为整体模板化，其解决之道为建立进行集装箱式的布局中心。将IT设备、电源及冷却装置和设备采用集成于标准化集装箱体内。这样既可对单一模板进行操控，也可以做作为数据中心来构建。这种集装箱式数据中心的主要特点是高密度、低PUE和快速部署。

4.4 存储系统的节能

其中服务器是数据中心的最大能源消耗部分，而其中储存系统则是第二大耗能单位。实际上，只要减少所使用设备的数量，对服务器和储存系统进行整合统一管理，那么便会从根本上减少数据中的能耗资源浪费，进而提高能源的使用效益并且降低成本，达到低碳环保的绿色功效。其中存储系统可以通过采用以下策略进行节能：一是选用高容量磁盘驱动器;二是通过共享存储提高存储系统利用率;三是利用基于重复数据删除技术的多应用加载方案。

5 结语

现如今新型更高效科学的机房使用布局方法将逐渐替代传统的布局，以减少能耗的过渡浪费来缓解环境的污染问题。针对现如今已经普遍建设的大数据中心来讲，笔者认为应建设相关综合管理和数据评测，引用更加先进的环保科学理念，既能降低企业的成本，又能减少能耗对环境的污染，共同造福社会。

参考文献：

[1] 傅光勇.數据中心机房的设计[J].电子技术与软件工程，2016（24）：176.

[2] 姜皓遐.数据中心空调系统的设计、节能解决方案[J].洁净与空调技术，2016（04）：64-68.