帶你讀《企業數字化基石-阿裡巴巴雲計算基礎設施實踐》第三章資料中心能效3.3資料中心基礎設施使用率

3.3資料中心基礎設施使用率

與 PUE一樣，基礎設施使用率（IUE）也是綠色網格釋出的一個用于衡量資料中心基礎設施整體效率的名額，其定義是任何資源要素消耗量與設計容量之比。

在綠色網格釋出的官方 IUE白皮書中是這樣描述 IUE的 ：為維持 IT運作，基礎設施資源容量必須可用且充足。例如，要支援100kW的 IT負載，必須有足夠的功率

（≥ 100kW）容量、足夠的冷卻（≥ 100kW）容量，以及足夠數量的機架 U位來安裝伺服器。功率、冷卻、機架空間等都被視為支援 IT負載所需的基礎設施資源。

理想情況下，所有基礎設施資源要素的消耗速率與 IT負載率相同。部署 60%的IT負載後，所有基礎設施資源要素中的 60%被消耗。随着 IT負載的增加，基礎設施資源要素的使用也會以相同速率增加。當IT負載的使用率達到 100%時，基礎設

施資源要素的使用率亦如此。現實中，由于設計和營運的限制（或為缺陷），基礎設施資源要素的使用率低是不可避免的。使用率低表現為 IT負載使用率和基礎設施資源要素的使用率之間有差異，一般是指比 IT負載更快的速度消耗一個或多個資源要素。例如，部署60%的 IT負載時，一個特定的基礎設施資源要素的使用率可能會達到 80%或更高。使用率的這種差異會使資料中心效能達不到設計目标，即 IT負載将無法擴充到設計能力的 100%，因為至少會有一個資源要素的能力不足以支援可能超過 70% 或 80% 的 IT 負載。

基礎設施使用率（IUE）旨在根據 IT負載評估和确定基礎設施資源要素使用率是否低下。相對于 PUE 隻衡量資料中心内的供電效率，影響 IUE 的因素顯然多得多， 資料中心内基礎設施不僅包括 IT 裝置和供電系統，實際上還有散熱及實體空間等。

根據資料中心内的必備要素，IUE 設計了五個資源要素，分别為電量供應（Power Delivery）、電量配置設定（PowerDistribution）、制冷量（CoolingGeneration）、冷卻流量

（CoolingFlow）及機架 U 位數量（RackUCount）等。表 3-4 簡要說明了這五個資源要素與 IT負載之間的關聯方式，以及每個資源要素的适用場景。

表 3-4IUE資源要素

資源	與 IT負載的關聯方式	适用場景
電量供應	UPS 或其他（包括燃料電池或市電直供 等）供電系統的電流相位平衡	适用于所有場景 ：機械制冷、自然冷卻、 空氣冷卻，機械- 自然混合冷卻、空氣- 液體混合冷卻等
電量配置設定	RPP 或 PDU 通過不同的連接配接方式（例 如相 - 相或三相）向 IT 負載配置設定電量	适用于所有場景
制冷量	機械制冷裝置和除了自然冷卻/ 直接空 氣節能器的其他自然冷卻裝置的運作工況	适用于除了自然冷卻 / 直接空氣節能器的 場景
冷卻流量	對于空氣冷卻，指 IT 裝置的冷卻空氣要求，以及通道封閉單元的洩漏情況。對于液體冷卻，指 IT裝置的冷卻液要求	适用于以下場景： • 空氣冷卻。其中，用于提供冷卻空氣的風扇 / 鼓風機裝置屬于資料中心基礎設施資源（例如壁式風扇或 CRAH/CRAC 裝置） • 機械冷卻、自然冷卻、液體冷卻、機械 - 自然混合冷卻、空氣 - 液體混合冷卻 不适用于空氣冷卻情形 ：冷卻系統在任何負載情況下一直使用固定轉速風扇驅動
機架 U位數量	IT 裝置電源密度

相比于 PUE隻提供了一個比值或者說一個衡量标準，IUE要複雜很多，提供的是一套方法論，指導資料中心使用者可以從上述五個資源要素去提高資料中心基礎設施使用率，進而建設高效資料中心，最終降低 TCO。

為保持 IT負載正常運作，機架U位數量、電量配置設定及冷卻流量這些名額在所有資料中心基本難分伯仲。以散熱系統的選擇為例，IT加上散熱的能耗幾乎約等于資料中心的總能耗了。而散熱系統的能耗又由選擇何種散熱系統來決定，散熱系統的能耗是影響資料中心 PUE 的最大因素。

資料中心散熱系統目前主要有“風冷”空調和“水冷”空調兩種可供選擇。雖然目前大部分雲計算資料中心比較青睐離心機或螺杆機的冷凍水“水冷”解決方案，但“水冷”空調缺點很明顯：散熱系統的管道設計複雜   ；因冷凍水機組空調換熱環節多而系統效率低，無法實作超低 PUE的傳遞 ；而且“水冷”空調系統的冷量設計較為巨大，通常以上千“冷噸”為機關，需要數百千瓦的電力供應，冷量使用率較低，維護成本很高，且不宜工作在低負載狀态，進一步降低了散熱系統的效率。

資料中心基礎設施資源是資料中心業主重要考慮的因素之一。它不僅會影響IT基礎設施的可擴充性，還會對資本支出和營運支出産生重大影響，因為資料中心的建構成本極為昂貴。IUE名額在提高資料中心資源效率和 IT服務可用性方面會對行業産生積極影響。随着資料量和資訊量的不斷增長，資料中心IUE将變得愈加重要。IUE   會影響是否需要、何時需要建構大量新設施。随着雲供應商之間的競争日益激烈，能充分利用自己最昂貴資産之一，即資料中心基礎設施的那些企業将會比同行更具競争優勢。