Просмотр кода страницы Метрики эффективности ЦОД: от "А" до "Я"

''В условиях усиливающейся борьбы за внимание потенциальных клиентов между коммерческими дата-центрами и компаниями, в значительной степени полагающимися на ресурсы ЦОД, способность продемонстрировать целевой аудитории более высокий уровень эффективности инфраструктуры ЦОД, чем у конкурентов, обеспечивает важное преимущество.'' 


Существует целый ряд показателей, используемых для оценки эффективности центров обработки данных и упрощающих сравнение отдельных объектов. Наиболее популярная метрика PUE (см. ниже) в основном используется операторами и владельцами ЦОД в маркетинговых целях. Данный индикатор считается наиболее известным и широко используемым в РФ. 

Метрика PUE, впервые предложенная еще в середине "нулевых" инженерами Кристианом Белади из Microsoft и Крисом Мэлоуном из Google, впоследствии стала де-факто наиболее популярным инструментом измерения энергоэффективности центров обработки данных.

Но оценки с использованием только лишь одного индикатора, как правило, недостаточно для получения полного представления об инфраструктуре анализируемой серверной фермы. Ниже представлен обзор наиболее важных показателей. 

{| class="wikitable"
|+ 
|-
! Метрика (аббревиатура / расшифровка) !! Краткое описание
|-
| PUE (Power Usage Effectiveness) || Оценка эффективности физической IT-инфраструктуры ЦОД
|-
| pPUE (partial PUE) || Оценка эффективности физической IT-инфраструктуры части ЦОД
|-
| DCiE (Data Center Infrastructure Efficiency) || Оценка эффективности физической IT-инфраструктуры ЦОД
|-
| DCeP (Data Center Energy Productivity) || Количество полезной работы на единицу потребляемой ЦОД электроэнергии
|-
| ERE (Energy Reuse Effectiveness) || Уровень рекуперации энергии и экологической устойчивости ЦОД
|-
| CUE  (Carbon Usage Effectiveness) || Оценка выбросов СO2 на основе количества потребляемой электроэнергии
|-
| WUE (Water Usage Efficiency) || Оценка водопотребления (например, в случае применения адиабатического охлаждения центра обработки данных)
|-
| IUE (Infrastructure Usage Efficiency) || Затраты на содержание инфраструктуры и ее воздействие на окружающую среду
|-
| EER (Energy Reuse Effectiveness) || Классификация холодильного оборудования и систем
|-
| ESEER (European Seasonal Energy Efficiency Ratio) || Учет места эксплуатации и температуры окружающей среды при оценке холодильного оборудования и систем
|-
| SEER (Seasonal Energy Efficiency Ratio) || Учет места эксплуатации и температуры окружающей среды при оценке холодильного оборудования и систем
|-
| cosφ || Оценка эффективности систем ИБП
|-
| КПД системы ИБП || Оценка эффективности систем ИБП
|-
| LEED (Leadership in Energy and Environmental Design) || Система добровольной экологической сертификации, охватывающая проектирование, строительство, эксплуатацию и техническое обслуживание ЦОД
|}
	

Примечательно, что большинство индикаторов, включая, помимо прочего, CUE, WUE и PUE создал и популяризировал консорциум The Green Grid, являющийся некоммерческим объединением компаний, учреждений и организаций, основанным в 2006 году с целью повышения эффективности и устойчивости центров обработки данных. Рассмотрим перечисленные показатели более детально.


*'''''PUE'''''

Коэффициент PUE отражает соотношение количества электроэнергии, расходуемой на обеспечение работоспособности всего электромеханического оборудования внутри дата-центра, и электричества, которое потребляется только IT-оборудованием внутри ЦОД (серверы, коммутаторы и системы хранения данных). 

PUE = (Общее энергопотребление ЦОД)/(Количество электроэнергии,   используемой IT-оборудованием)
	
Изначально метрика предназначалась для внутреннего использования операторами дата-центров. Но сегодня коэффициент PUE применяется  многими компаниями для рекламы собственных ЦОД и демонстрации их энергоэффективности потенциальным клиентам. Идеальный PUE приближается к единице. Средний показатель PUE в российских дата-центра находится в диапазоне от 1,5–1,8.


*'''''DCiE''''' 

DCiE - инверсия PUE. Иными словами, показатель отражает отношение энергопотребления IT-оборудования ЦОД к общему энергопотреблению дата-центра. Как правило, DCiE указывается в процентах. Идеальный центр обработки данных должен иметь значение DCiE, равное 100 %, что означает "стопроцентную эффективность".

DCiE =(Количество электроэнергии,   используемой IT-оборудованием)/(Общее энергопотребление ЦОД)


*'''''DCeP'''''

Являясь критерием оценки количества полезной работы из расчета на единицу потребляемой дата-центром электроэнергии, DCeP выходит за рамки стандартного PUE, поскольку учитывает ряд дополнительных факторов. Например, особенности бизнеса компании-владельца ЦОД. Коэффициент DCeP не получил широкой известности в РФ.


*'''''ERE'''''

Индикатор ERE демонстрирует эффективность рекуперации (частичного восстановления и повторного использования) энергии, генерируемой в ходе эксплуатации ЦОД. Как правило, речь идет о тепловой энергии, которая выделяется серверами. 

ERE= (Рекуперация энергии,   расходуемой системами охлаждения,   электропитания,   освещения и IT-оборудованием )/(Количество электроэнергии,   используемой IT-оборудованием)


*'''''WUE''''' 

Коэффициент эффективности водопользования WUE определяется следующим образом: 

WUE = (Совокупный объема воды,используемой в ЦОД)/(Количество электроэнергии,   используемой для обеспечения работоспособности IT-оборудования)

Следовательно, единицей измерения WUE выступает "литр / кВт*ч". Идеальное значение коэффициента WUE равно нулю (в отличие от PUE, идеальный уровень которого, как уже отмечалось выше, равен единице). Индикатор актуален для засушливых регионов, где вода является крайне ценным ресурсом. 


*'''''CUE'''''

Метрика CUE дополняет показатель PUE. Целью разработки CUE выступала оценка рациональности использования электроэнергии в центре обработки данных. Формула расчета следующая: 

CUE = CEF х PUE

Переменная CEF (Carbоn Emission Factor / коэффициент выбросов углерода) определяет коэффициент выбросов С02 в структуре энергетического баланса места расположения ЦОД. Уровень выбросов С02 из расчета на количество энергопотребления в кВт*ч зависит от структуры энергетики конкретной страны / региона (ядерная энергия, уголь и газ или возобновляемые источники энергии). 


*'''''IUE'''''

Метрика разработана группой китайских экспертов The Green Gauge China (TGGC), сформированной на базе The Green Grid. Призвана помочь операторам ЦОД в снижении затрат на содержание инфраструктуры ЦОД и минимизации негативного воздействия серверной фермы на окружающую среду. При проведении расчетов учитываются подача и распределение электроэнергии, охлаждение и распределение хладагентов (включая охлажденный воздух), равно как и емкость стоек по высоте U. Метрика расширяет понятие PUE, добавляя новые переменные, отражающие IT-нагрузку ЦОД.

В отличие от PUE, данная метрика не предлагает четкие числовые результаты, подходящие для сравнительного анализа нескольких ЦОД. Цель состоит в оптимизации конкретного дата-центра путем постройки гистограмм и логических схем взаимосвязей, демонстрирующих, какие элементы ограничивают эффективность анализируемого объекта.


*'''''EER'''''

Используется для определения эффективности систем и устройств охлаждения. EER определяется как отношение холодопроизводительности к потребляемой теплохладотехникой электроэнергии. Чем больше EER, тем эффективнее используется электрическая энергия для охлаждения серверов в ЦОД.

EER = (Уровень холодопроизводительности )/(Количество потребляемой теплохладотехникой электроэнергии)


*'''''ESEER / SEER''''' 

Эффективность системы охлаждения ЦОД зависит от внешних климатических условий, которые периодически меняются. Оценить влияние данного фактора помогает (Европейский) сезонный коэффициент энергоэффективности (E)SEER. 

Согласно спецификациям организации Eurovent, показатель ESEER рассчитывается с применением вышеописанного индикатора ERE. Формула расчета выглядит следующим образом:  

ESEER = EER [100%] х 0,03 + EER [75%] х 0,33 + EER [50%] х 0,41 + EER [25%] х 0,23. 

Формула расчета показателя SEER (сезонный коэффициент энергоэффективности), описание которого изложено в стандарте ANSI/AHRI 210/240, является более простой и выглядит так: 

SEER = (Общее годовое энергопотребление системы охлаждения )/( Общее годовое потребление электроэнергии)


*'''''cosφ''''' 

Коэффициент мощности, также обозначаемый cosφ, часто используется для отражения характеристик эффективности систем ИБП, развертываемых в ЦОД. Оптимальной для применения метрики является ситуация, когда форма сигнала на выходе представляет собой чистую синусоиду и не содержит гармоник. 

Коэффициент мощности cosφ = (Активная мощность )/(Полная мощность) 

Чем ближе коэффициент мощности к "1", тем эффективнее система ИБП. Коэффициент мощности ИБП на стороне входа также зависит от нагрузки и обычно указывается для различных нагрузок в системе ИБП, как показано в таблице ниже.

{| class="wikitable"
|+ 
|-
! cosφ !! Нагрузка
|-
| 0,999 || 100%
|-
| 0,995 || 75%
|-
| 0,985 || 50%
|-
| 0,960 || 25%
|}


*'''''КПД ИБП'''''

Еще одним важным параметром системы ИБП является КПД, который рассчитывается как отношение выходной мощности устройства к мощности, потребляемой им от электрической сети. Из-за внутренних потерь КПД ИБП зависит от нагрузки. Чем больше нагрузка на систему ИБП, тем выше эффективность.

КПД системы ИБП дата-центра = (Выходная мощность устройства)/(Мощность,потребляемая устройством из электросети)

{| class="wikitable"
|+ 
|-
! Эффективность !! Нагрузка
|-
| 95,5% || 100%
|-
| 95,5% || 75%
|-
| 95,0% || 50%
|-
| 94,5% || 25%
|}
	

*'''''LEED'''''

Признанная на международном рынке система экологической сертификации зданий, включая ЦОД, позволяющая владельцам построек продемонстрировать всем заинтересованным сторонам факт проектирования и возведения здания, а также обустройства внутренних помещений с использованием передовых стратегий, направленных на повышение эффективности в разрезе ключевых показателей:

	*Экономия электроэнергии;
	*Водоэффективность;
	*Сокращение выбросов CO2;
	*Улучшение качества окружающей среды и среды внутри помещений;
	*Рациональное использование ресурсов.

Данный инструмент практически не применяется в России для сертификации дата-центров. Единственный ЦОД, сертифицированный с использованием LEED, — корпоративная серверная ферма Сбербанка в инновационном центре Сколково.


==Заключение==

Несмотря стремление многочисленных СМИ позиционировать индустрию ЦОД как один из локомотивов мирового энергопотребления, за последнее десятилетие операторы дата-центров по всему миру добились ошеломляющих успехов в области повышения энергоэффективности инфраструктуры и устойчивого развития - во многом благодаря всё более широкому применению вышеперечисленных метрик. 

В недалеком прошлом перечень ключевых показателей эффективности ЦОД ограничивался такими индикаторами как время безотказной работы, физическая безопасность инфраструктуры и температура внутри машзалов.
 
Хотя эти показатели все еще применяются, сегодня субъекты отрасли "вооружены" гораздо более надежным и целостным набором ключевых показателей эффективности, включая, помимо прочего, популярный PUE, ускоряющий сравнительный анализ нескольких серверных ферм, и новейший IUE, упрощающий оптимизацию инфраструктуры конкретного ЦОД.


[[Категория:Статьи]]