前言
近年來，隨著信息和通信技術設備的指數化增長，特別是5G、云計算的推動下，許多大型私人和公共數據中心如雨后春筍般建立起來。事實證明，數據中心已經成為全球二氧化碳排放的主要來源之一，占全球總排放量的2%。
以下是前海樂成根據相關權威報告整理的有關數據中心PUE的測算方式，以及一些在測算時需要考慮的內容和注意事項。
PUE是什么？
名詞解釋：Power UsageEffectiveness的簡寫，是數據中心消耗的所有能源與IT負載消耗的能源的比值，是評價數據中心能源效率的最基本和最有效的指標之一。
PUE的影響：PUE值越接近于1，表示一個數據中心的綠色化程度越高。當上述值超過1時，則表示數據中心需要額外電力開銷以支持IT負載。因此，PUE的值越高，數據中心的整體效率越低。
當前國外先進的數據中心機房PUE值通常小于2，而我國的大部分正在運營的超過5年以上的數據中心的PUE值都保持在2~3之間，只有少部分新建數據中心的PUE值可達到1.4甚至1.3的水平，而且還是在沒有任何“水分”的前提下測量得出的結果。
PUE的制約因素都有哪些？
數據中心基礎設施除了為IT設備提供能量之外，還需要進行其他有效的工作，而這些工作稱之為“輔助支持”。下圖是一個典型的數據中心能源消耗分布圖。
從圖中數據可知，數據中心基礎設施能耗占53%，IT設備耗電量僅為47%，由此可計算該數據中心的能源使用效率（PUE值）為：（53%+47%）/47%=2.13
在上述例子中，數據中心基礎設施能耗的比例53%中，暖通系統能耗占41%（其中冷水系統占23%，加濕系統占3%，精密空調占15%），配電系統占9%（其中UPS能耗占6%，PDU能耗占3%），照明及輔助設備占2%，開關裝置/發電機占1%。因此，我們可以得出影響PUE值的因素主要有：基礎設施能耗和IT設備能耗。
如何計算數據中心的PUE？
雖然大家都知道影響PUE值的主要因素是基礎設施能耗和IT設備能耗，但是哪些能源消耗是由IT負載產生的、以及什么負載不應該被計算在內等一系列問題并未達成精準的共識，而通常公布的效率數據并沒有使用標準的方法進行計算，眾說紛紜。
2016年，施耐德電氣參考借鑒了ASHRAE和綠色網格組織所共同發布的《PUE：綜合全面的檢查度量標準》一文，定義了一套標準的PUE計算指南，為廣大讀者解析如何計算數據中心PUE值，并把重點放在了如何處理混亂或不完整的數據方面。這套指南一共分為三個部分，一直延續至今。
第1部分：數據中心子系統的標準分類
施耐德電氣認為，關于數據中心的各種類型的設備的一份綜合列表應該是標準化的，其應該對“IT負載”、“物理基礎設施”、及“不應該被包括在數據中心效率的計算范圍內的設備”進行明確的分類界定。
下表是對建立一份通用的子系統列表及其各自應該被分配到三個類別中的哪一類所進行的一個初步嘗試，分別以“IT負載”、“物理基礎設施”或“不被包括(在數據中心能源效率計算范圍之內)”。這些子系統被分為設備類型的四個單獨表：IT設備、電源設備、冷卻設備及其他設備。
數據中心子系統的統一分類
表1：數據中心IT子系統的建議分類
表2：數據中心電源子系統的建議分類
表3：數據中心制冷子系統的建議分類
表4：數據中心其他子系統的分類
第2部分：共享資源的估計
如上文所述，正確和一致的數據中心負載分類，是確定數據中心PUE的一個重要部分。然而總有一些消耗功率的設備以及一些與數據中心運營相關的設備是與其他用途所共用的。即使對于這樣共享設備的能耗情況的精確測量實際上也無助于數據中心效率的計算，因為該設備的能耗應該與負載相關，而不應該被包括在數據中心的PUE之內。
當一款設備是被共享時，所采取的一種常見的方法是簡單地將該設備從PUE計算中省略。這可能會導致重大的錯誤，特別是如果該裝置是一個主要的能源用戶的話，如一臺冷卻機組。這種做法使得以基準為目的的PUE計算變得無效。施耐德電氣認為，一個更好的策略是估計(或間接測量)與數據中心相關的共享設備的功耗部分，然后將其納入到PUE計算中。
這類間接測量和估計的方法一旦為某一特定的數據中心確定了，再次使用該技術來計算隨著時間的推移效率的趨勢就變得很容易了。類似的技術可用于其它類型的共享資源。這些估計和建模技術可以在數據中心的軟件管理工具中被形式化，以提供連續的效率報告。
第3部分：不切實際的設備測量的估算
數據中心的每款功率消耗裝置設備都可以有其能源使用測量方法。但是這些方法可能是相當復雜的、成本昂貴的，甚至對于一些裝置的能源使用情況的測量是不切實際的。
施耐德電氣建議：在許多情況下，在一個實際的和成本有效的PUE測定方式中，可以允許采用間接測量和設備能耗估計的方法。
如果提供了PDU的功能特點，其可以從IT負載直接計算得出。因此一款PDU的功耗可以以高精準度被估計，無論該負載是以瓦特值、伏安或安培為電流單位提供的。這一功能可以內置到能源審計過程中所使用的軟件工具，或可以直接內置到實時的能源管理軟件。
在本文中，我們為廣大讀者朋友們簡單的介紹了PUE的名詞解釋和其在數據中心中的作用，以及大篇幅的解析了一套關于如何計算數據中心PUE的指南，以便于大家更加有系統有條理的進行PUE的測算。
資料來源：施耐德電氣-數據中心科研中心《數據中心效率計算指南》
