DoSTOR存儲分析 5月24日消息：在我的職業生涯初期，我曾經在一家發電與輸電公司從事過與發電廠運作有關的軟體開發和維護工作。那段工作經歷為我後來從事IT電能和冷卻問題的研究提供了便利。 讓我們詳細審視一下那些問題以及其他與能源有關的問題，看看為什麼降低能耗和冷卻成本以節約能源會成為如此熱門的問題。
以下是推動趨勢發展的某些要求：
降低成本，節省運營開支和預算
對各地區、設施或者工作場所的電能進行限制供應
缺乏合適的不間斷電源和工作條件或者製冷能力
解決日益增長的能源成本和能源超載問題
綠色環保計劃，包括降低二氧化碳的釋放量
下列的圖1顯示出各種IT數據中心組件包括伺服器、存儲器、網絡和冷卻系統等的普通功耗和能源使用情況。表中所列數據為平均值，你自己的數據中心組件對應的具體數據將根據環境、應用、存儲器和其他因素如數據中心是以I/O為中心還是計算為中心等而定。
基本情況
圖2列出了各種能耗和冷卻以及環境方面的量度。例如，每小時使用1瓦電能的設備功率為1瓦時；如果一臺設備每小時使用1000瓦電能，那麼它的功率為1千瓦時。 電能通常按每月每千瓦時多少分來計量，它有一個基本費率和每月耗電量超過某個標準之後的較高費率。
再舉個例子：1千瓦時的基本費率（根據能源價格、需求和地區供應情況而定）為每千瓦時12分和較高費率為每月超出1000千瓦時後按每千瓦時20分計收。注意有些地區和發電廠也許還要增收能源超載費。
圖1
縮寫
描述
注釋說明
千瓦(kw)
Watts/1000
一千瓦
兆瓦(mw)
KW/1000
一千千瓦
BTU/小時
Wattsx3.413
利用能源過程中，用英國熱量單位計量的每小時產生的熱量。12000BTU/小時等於1冷噸
千瓦小時
1000瓦時
一小時使用的電能瓦數
瓦
安培x伏特（例如12安培*12伏特=144瓦）
電能功率的單位
瓦
BTU/小時x0.293
將BTU/小時轉換為瓦
伏特
瓦/安培( 例如：144瓦/12安培=12伏特）
電壓單位
安培
瓦/伏特(例如：144瓦/12伏特=12安培)
電流強度單位
伏–安（VA）
伏特x安培
有時用伏安表示的功率單位
千伏安
伏特x安培/1000
用千伏安表示的功率單位
千瓦
千伏安x功率因子
功率因子是一臺設備使用電能的效率
千伏安
千瓦/功率因子
千伏安
千伏安
千瓦/功率因子
千伏安
碳排放額度
碳排放額度
可買賣的二氧化碳排放額度
二氧化碳排放
平均每千瓦小時發電會產生1.341磅二氧化碳
平均生產1千瓦時電能發出的二氧化碳的平均數量
圖2：各種功率和冷卻量度
IT技術廠商們提供了某些與電能消耗或者特定方案產生的熱量的信息。. 某些廠商提供的信息比較多，包括了最差情況和最好情況下的能耗信息，而另一些廠商只提供了最大限度值信息。廠商們發布的和設備上應該可見的量度範例應包括千瓦、千伏、安培、VAC或BTU等。
你可以在廠商提供的文件和規格以及設備銘牌上找到設備的能耗說明。銘牌上的電氣值可能用伏特、安培、千伏安、瓦或者其他信息組合來做單位。銘牌上標註的值也許會超出實際功率或者冷卻要求，因為那些數值都包括了一個內在安全係數，因此如果你想獲得更精確的估值，可參考廠商提供的產品規格文件。
需要考慮的某些情況
美國全國平均二氧化碳排放量是1.341磅每千瓦時電能。這個數據可能會隨著地區、發電站（發電廠）燃料來源等的不同而發生變化，東部煤炭燃燒後發出的二氧化碳量最多，其次是西部褐煤、石油和天然氣、水電、核電、熱電和風力發電等等。
能源成本將隨著地區以及家用到商用等不同能耗等級的不同而不同。IT設備能源成本需要反映出冷卻成本，它可能是實際IT設備能源成本的兩倍，具體由數據中心的PUE（實際功率）決定。一加侖普通汽油(辛烷值可能不同)平均會產生20磅二氧化碳氣體。美國大約78％的二氧化碳排放量（這個數據經常變動）都與發電有關。Terrapass等組織的碳排放額度的價格為10噸二氧化碳以下每磅250美元，10噸以上35噸二氧化碳以下每磅200美元。
新成立的IT行業同會thegreengrid.org已經制定了一些初步度量作為數據中心的能源、功率和冷卻效率的通用準則，這些度量包括：
數據中心效率（DCE）
有效功率（PUE）
數據中心性能效率（DCPE）
數據中心效率（DCE）是IT數據中心能源效率的指標比值，根據IT數據中心中的構成設備而定（伺服器、磁碟和磁帶存儲器、連網交換機、路由器、印表機等）。
例如，如果所有IT設備能耗值合計為每月1500千瓦時，而包含不間斷電源、能量切換、能量轉換和過濾、冷卻、相關基礎結構成本以及IT設備在內的總設備能耗值是每月3500千瓦時，那麼DCE就等於1500/3500＝0.43。DCE可以當作一項比率參數來說明上述方案中的IT設備能耗佔整個數據中心總能耗的43％。另外57％的能耗來自於冷卻、轉化、調節或者照明。
有效功率（PUE）是數據中心消耗的總能量與運作IT設備所消耗的能量之比。PUE等於設備總功率除以IT設備能耗。在上述例子中，PUE=2.333（3500/1500），意思就是說一臺要求100瓦功率的伺服器實際上需要2.333*100＝233.3瓦的功率，其中包括了直接功率和冷卻功率。同樣，一個要求1500千瓦時電能的存儲系統實際上需要1500*2.333＝3499.5千瓦時的電能，其中也包括了冷卻功率。
另一項度量參數經常變動但是可能對數據中心最有意義，那就是數據中心性能效率（DCPE），它將IT設備和數據中心消耗的電能中有多少是有用的和有效的都考慮了進去。DCPE等於有用功除以設備總功率。舉個例子來說就是，利用伺服器、網絡和存儲器過程中消耗的電能除以數據中心設備運行和冷卻消耗的電能。
這些數據和度量參數的重要性將集中於IT設備的較大影響上，包括其能耗、冷卻參數和其他主機或現場環保成本參數等。一般情況下，能源成本和二氧化碳（碳排放）將隨著地區、使用的電能來源（煤、天然氣、核能源、熱電、太陽能等）的不同而不同。此外還有其他一些因素也應考慮在內。
許多地區的電力機構在你減少能源佔地面積和家用以及商用能耗（包括採用效率更高的IT設備以及更高效地使用它們）情況下實行打折和獎勵計劃。
Pacific Gas and Electric公司就是這樣一家能源單位，針對各地的情況它制定了許多能源需求管理計劃。除了它之外，其他的能源單位也將能源需求管理作為各自產能規劃和資源性能管理的一部分。
那麼100TB的存儲器的功率成本是多少，每年產生的二氧化碳排放量又是多少呢？當然，那取決於存儲器的類型、磁碟驅動器的數量和大小、每千瓦時電能的成本、冷卻成本和每千瓦時產生的二氧化碳的平均數。
舉個簡單的例子，以750GB SATA磁碟驅動器構成的總存儲容量為144TB的單箱佔地存儲系統來說，它每年要求消耗52560千瓦時電能，成本大約為10512美元，二氧化碳排放量為39.42噸。為了說明冷卻成本，將上述數字乘以2表示最差的情況。相比之下，一輛1999款Chevrolet Tahoe汽車每年產生的二氧化碳氣體大約為7到10噸，而Lexus RX 333根據跑過的裡程數每年排放的二氧化碳氣體大約為5到6噸，一個24立方英尺的冷藏庫每年產生的二氧化碳氣體大約為1.22噸。
不同廠商供電和冷卻的手段是不同的，有些廠商比如惠普公司通過對它們的服務組織進行能源審計評估來調節和減少冷卻要求。惠普在其自己的數據中心展示了它是如何通過降低冷卻要求來迅速降低能耗的過程。Sun公司與PG&E公司合作，幫助其伺服器客戶通過使用能效更高的伺服器來獲得能源折扣。藍色巨人IBM最近推出了「Big Green」計劃，而存儲連網轉接設備廠商Brocade公司上周也表示它的產品在能耗方面優於競爭對手思科公司。
以後你會看到更多關於綠色存儲器和降低能耗和散熱的新舉措。廠商們將採取不同的方式來提高存儲器的能源使用效率和經濟性，包括各種節能技術、管理軟體功能、存儲效率和存儲管理。當然，你以後一定會聽到更多關於功率、冷卻、二氧化碳排放和其他與存儲器有關的話題，因為現在我們才剛剛開始探討這個熱門話題。