在本文中，將介紹采用DCIM這個(gè)數(shù)據(jù)中心管理工具來管理IT設(shè)備,、容量,、電力和成本的方法。

量身定制的DCIM

DCIM供應(yīng)商們宣稱其提供所謂的一個(gè)“包治百病”或“一刀切”的DCIM解決方案,，而通常并不是滿足客戶的個(gè)性化業(yè)務(wù)需求定制的系統(tǒng),，數(shù)據(jù)中心所有者想采用DCIM解決所其面臨問題,。這些“解決方案系統(tǒng)”旨在解決IT和設(shè)施的所有重點(diǎn)問題,，然而這些產(chǎn)品和解決方案往往專注于一個(gè)或兩個(gè)優(yōu)先事項(xiàng)，卻未能滿足數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商的所有功能需求,。為了解決這個(gè)問題,，一些DCIM供應(yīng)商根據(jù)客戶的需求也提供模塊化的軟件包。例如,，數(shù)據(jù)中心托管供應(yīng)商可能會(huì)對(duì)空調(diào)制冷和電源管理子系統(tǒng)的控制更感興趣,，而小型企業(yè)的數(shù)據(jù)中心可能需要直接監(jiān)視數(shù)據(jù)中心空間系統(tǒng)，并依賴于數(shù)據(jù)中心設(shè)施的工作人員進(jìn)行控制和維護(hù),。

該數(shù)據(jù)中心的業(yè)主必須問自己的問題是“我需要什么來管理數(shù)據(jù)中心嗎?”,，“從我的數(shù)據(jù)中心需要什么知名度，管理正在進(jìn)行的操作和規(guī)劃未來?”人們要考慮兩種不同的情況：數(shù)據(jù)中心(1)是一種新構(gòu)建的采用機(jī)架式PDU計(jì)量的數(shù)據(jù)中心,，而數(shù)據(jù)中心(2)是一個(gè)遺留的數(shù)據(jù)中心設(shè)施,，沒有機(jī)架電源監(jiān)控能力，但其一直是使用現(xiàn)有的樓宇管理系統(tǒng)(BMS)系統(tǒng)監(jiān)控基礎(chǔ)設(shè)施和電子表格，以便跟蹤輸出能力和客戶的電表讀數(shù),。人們爭(zhēng)辯說,，數(shù)據(jù)中心(2)的要求與數(shù)據(jù)中心(1)有很大不同。這可能是因?yàn)閿?shù)據(jù)中心(2)可以選擇BMS與DCIM解決方案,，將利用電子表格進(jìn)行人工輸入電源的指標(biāo)參當(dāng)選,，而數(shù)據(jù)中心(1)可能采用DCIM收集現(xiàn)場(chǎng)機(jī)架電源的數(shù)據(jù)和監(jiān)控每個(gè)電路的用電量。數(shù)據(jù)中心(2)的運(yùn)營(yíng)商可能已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了其局限性,，并對(duì)其容量極限有著很好的理解,，而數(shù)據(jù)中心(1)依托DCIM平臺(tái)進(jìn)行管理。

數(shù)據(jù)中心供應(yīng)商之間的共性是,，他們都希望對(duì)其經(jīng)營(yíng)成本,、效率、能力管理和預(yù)測(cè)能力有著一個(gè)明智的處理,。

在數(shù)據(jù)中心生活的某一點(diǎn)中,，在組織的某個(gè)層次上，有人會(huì)嘗試預(yù)測(cè)能源消耗和成本,。人們?cè)谶@方面也實(shí)施了一些努力,，并采用一個(gè)電子表格的形式建立在一個(gè)設(shè)施的模型(見圖1)。這是一個(gè)勞動(dòng)密集的任務(wù),，因?yàn)檫@個(gè)問題也不是一成不變的：隨著加載,，環(huán)境溫度和工作條件的不同，其設(shè)備性能特點(diǎn)會(huì)有所不同,。而這個(gè)任務(wù)太繁重,，不能采用人工解決。

   圖1 人工解碼數(shù)據(jù)中心的挑戰(zhàn)

DCIM添加了火箭科學(xué)

要正確理解成本,，首先必須解決工程問題,。這是在預(yù)測(cè)建模增加了一些火箭科學(xué)，這是對(duì)DCIM的工作流模型的分析(見圖2),。

           圖2 調(diào)整后的DCIM的工作流模型

在引用建模性能的背景下,，指的是數(shù)據(jù)中心設(shè)施的功能。例如,，改變IT負(fù)載的計(jì)算機(jī)房空氣處理(CRAH)單元,，或冷水機(jī)組不斷變化的環(huán)境條件和負(fù)荷的行為。

經(jīng)常有人問：“我們?nèi)绾斡?jì)算或模擬預(yù)期的性能?”答案很簡(jiǎn)單：數(shù)據(jù)中心中的每一個(gè)設(shè)備的性能都可以通過一個(gè)數(shù)學(xué)模型來確定,。而數(shù)據(jù)中心供應(yīng)商具備這個(gè)信息庫(kù),，無論是UPS、變壓器,、風(fēng)扇或水泵的負(fù)載與效率,。圖3顯示了一個(gè)特定的制冷機(jī)對(duì)環(huán)境溫度和負(fù)載的性能系數(shù)。

圖3 制冷機(jī)組的不同冷卻負(fù)荷和凝結(jié)空氣溫度的性能系數(shù)

圖3曲線的主要特征是當(dāng)冷凝器溫度升高超過30°C時(shí)，當(dāng)冷卻負(fù)荷接近100%時(shí),，能效比急劇下降,。在圖3中的冷水機(jī)組的復(fù)雜性是一個(gè)單一的子系統(tǒng)組件中集中了各種數(shù)據(jù)中心的關(guān)鍵組件，這些組件的設(shè)備中的功率和熱量的分布之間相互作用,。例如,，制冷機(jī)組在冷卻負(fù)荷時(shí)從配電板或面板的電源進(jìn)行供電，表示機(jī)械裝置和電氣裝置之間的相互作用,。

模型DCIM背后的框架

DCIM是什么,，業(yè)界對(duì)此應(yīng)該沒有一個(gè)統(tǒng)一的定義。而DCIM可以解決用戶的數(shù)據(jù)中心各種問題,，這種想法是錯(cuò)誤的,。然而現(xiàn)實(shí)是，DCIM應(yīng)該提供一個(gè)更深入了解基礎(chǔ)設(shè)施的能耗和性能的視圖,，并且在人們關(guān)注的領(lǐng)域,，需要解決數(shù)據(jù)中心設(shè)施主要的隱患。

解鎖真正預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)中心的成本和能源的能力,，DCIM應(yīng)該能夠提供對(duì)未來的預(yù)測(cè),，讓數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商知道數(shù)據(jù)中心不同的負(fù)載和溫度條件下的反應(yīng)，以及跟蹤項(xiàng)目的主要設(shè)施的利用能力,。這一個(gè)方法是通過性能模型體現(xiàn)的,，其中包括在電力和冷卻鏈的主要機(jī)械和電氣基礎(chǔ)設(shè)施(見圖4)。該模型取代了以前繁重的手工構(gòu)造的模型(見圖1),。

圖4 確定電源和冷卻鏈的組合數(shù)據(jù)中心的性能模型(藍(lán)色連接代表的是電源鏈,，紅色連接代表的是冷卻鏈)。

該模型的目的是警告設(shè)備人員是否通過讀取儀表讀數(shù),，得知設(shè)備處于一個(gè)健康的姿態(tài),，還是屬于可接受范圍內(nèi)的情況。為什么這個(gè)能力很重要?我們?cè)趺粗缽碾姳砘蛑评鋮?shù)是正確的嗎?由現(xiàn)場(chǎng)人員提供的共同的反應(yīng)是“我們校準(zhǔn)我們的儀表,，”這完全忽略了點(diǎn),。這個(gè)儀表是提供了讀數(shù),，但其并不會(huì)智能提供數(shù)據(jù)中心擁有者的負(fù)荷在什么溫度條件下是健康的,。以汽車儀表盤為例，駕駛者在駕駛之前,，需要根據(jù)儀表參數(shù)做出決定,。如果沒有這個(gè)信息報(bào)，例如,，燃油表和車速表,，那么汽車就像在黑暗中駕駛一樣。

當(dāng)然，這種模式必須配合DCIM平臺(tái),。首先要確定的東西是需要管理的主要數(shù)據(jù)中心組件或功能,。然后再確定設(shè)備的主要計(jì)量點(diǎn)，其次,，要記錄的信息粒度,。它可以是千瓦、安培,、伏特,、赫茲、轉(zhuǎn)速,、°C,、°F，以及相對(duì)濕度,，但同樣重要的是一個(gè)適當(dāng)?shù)挠涗涢g隔,，如15分鐘，30分鐘或每小時(shí),。計(jì)量每一個(gè)移動(dòng)和填充磁盤的數(shù)據(jù),，不能涉及到任何可操作的情報(bào)是一個(gè)糟糕的投資。作為一個(gè)指南,，選擇1%到10%的人能夠進(jìn)行認(rèn)真地閱讀和評(píng)論,。例如問實(shí)際上將每機(jī)架計(jì)量的時(shí)候，只需要管理行級(jí)或PDU級(jí)的電源,。

圖5跟蹤數(shù)據(jù)中心對(duì)設(shè)計(jì)性能：(a)找到合適的儀表(b)進(jìn)行時(shí)間,、精力和成本跟蹤。

在圖5的(a)中所示的例子中,，儀表被提名和數(shù)據(jù)中心的關(guān)鍵性能指標(biāo)(KPI)跟蹤與預(yù)期設(shè)計(jì)性能(參見圖5b),。區(qū)別在哪里開始，見圖(5b),。它只是通過繪制的健康預(yù)期的設(shè)計(jì)從模型讀取可見,。發(fā)散的常見原因是人工干預(yù)，其中有人已經(jīng)改變了設(shè)置,，冷卻系統(tǒng)或系統(tǒng)已經(jīng)響應(yīng)產(chǎn)生不利于載荷狀況,，但只是在一定程度上還尚未成為危險(xiǎn)項(xiàng)目。如果早按照?qǐng)D5檢測(cè)(b)所示,，設(shè)施人員能及時(shí)處理,，并試圖恢復(fù)分歧的差距，并將數(shù)據(jù)中心帶回到設(shè)計(jì),。

通過DCIM分析和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能的計(jì)算和存儲(chǔ),，對(duì)有關(guān)的機(jī)械和電氣設(shè)備之間的相互作用,，可以為電力和熱鏈模型實(shí)施每小時(shí)的預(yù)測(cè)分析，參見圖4中的數(shù)據(jù)中心的性能,。該模型的輸入是測(cè)量數(shù)據(jù)中心的IT負(fù)載和外部環(huán)境溫度,。這些數(shù)據(jù)可以從設(shè)備的儀表或其他儀表設(shè)備進(jìn)行實(shí)際記錄(參見圖5b)。

DCIM作為決策工具

上一節(jié)討論了DCIM可以配備協(xié)助設(shè)備人員,，通過跟蹤設(shè)備對(duì)設(shè)計(jì)性能進(jìn)行完善,，而且也促使高級(jí)管理人員或工程人員問，“我怎么沒有什么報(bào)酬?”

鑒于工程問題可以通過性能模型在圖4中得到解決,，報(bào)告活動(dòng)的指標(biāo)成為一件容易的事,。這些指標(biāo)可能包括客戶級(jí)PUE，總成本和交付成本(美元/千瓦時(shí))的類型,，為高級(jí)管理層提供商業(yè)智能和決策能力,。圖6顯示了在圖4中建模的數(shù)據(jù)中心中每個(gè)客戶的分配的度量標(biāo)準(zhǔn)。輸出來自工程模型,，認(rèn)為能源管理費(fèi)用,，是基于成本的資本和維護(hù)成本的指標(biāo)?？紤]圖6(a);分配客戶IT的PUE(1)比IT(2)和IT(3)要高很多,。這一結(jié)果是作業(yè)績(jī)效模型圖4的結(jié)果，而由不同系列的UPS和不同類型CRAH單元組成的IT(1),，比IT(2)和IT(3)交付成本更高,。

圖6從DCIM平臺(tái)啟用有用的KPI和商業(yè)智能。下圖顯示了三個(gè)不同的IT客戶在數(shù)據(jù)大廳1和數(shù)據(jù)大廳2的重要數(shù)據(jù)中心指標(biāo)：(a)PUE分配,，(b)支付成本,，(c)美元/千瓦時(shí)，(d)數(shù)據(jù)中心配置的性能模型,。

因此,，性能模型因此只分配給IT(1)的貢獻(xiàn)能源和成本費(fèi)用。此外,，IT(1)相比IT(2)和IT(3),，其總成本在圖6(b)是較低的。此結(jié)果可能是由于IT(2),、IT(3)采用了更高的負(fù)載(即更多的IT千瓦時(shí),，但能量消耗較少)。此外,，與IT(1)相比,，IT(2)和IT(3)可能有更大的投資和維護(hù)成本,，需要進(jìn)行升級(jí),。

圖6(c)根據(jù)他們的活動(dòng)模型,，為每一個(gè)客戶分配美元/千瓦時(shí)?！皵?shù)據(jù)中心交付成本”是報(bào)告的成本效益真實(shí)的方式,，可能比PUE對(duì)于高級(jí)管理層更有意義。例如,，在第一個(gè)新數(shù)據(jù)中心的第一個(gè)兩到三年的壽命中,，資本成本分量起支配作用不管PUE和運(yùn)行效率。

圖7 數(shù)據(jù)中心交付成本的指標(biāo)

按圖7中的定義,，交付成本度量捕獲對(duì)千瓦時(shí)的攤余資金,，維護(hù)成本和能源使用成本的IT負(fù)載提供。在使用美元/千瓦時(shí)這個(gè)定義時(shí),，通過IT(1)與IT(2),，IT(3)相比，更容易解釋客戶的成本效率,，如圖6所示,。客戶IT(1)業(yè)務(wù)的成本為1.6美元/kwh,，而其IT(2)和IT(3)則分別為0.6美元/kwh和0.8美元/kwh,。雖然IT的總成本(2)和IT(3)高是因?yàn)樗麄兪褂酶嗟腎T設(shè)備(見圖6b)。這些信息是非常敏感的,，應(yīng)該只在高級(jí)管理層或銷售團(tuán)隊(duì)的手中,。但它可以幫助企業(yè)決定重新談判的潛在處罰和/或決定從現(xiàn)有客戶釋放未使用的容量，以銷售空間給新客戶,。

圖8  使用DCIM評(píng)估數(shù)據(jù)中心的升級(jí)選項(xiàng)

該模型需要從所有的主要數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目的性能和數(shù)據(jù)的輸入,，以允許在一個(gè)組件和/或系統(tǒng)級(jí)的數(shù)據(jù)中心容量利用率的評(píng)估。它有助于數(shù)據(jù)中心的計(jì)劃,，并為即將到來的基礎(chǔ)設(shè)施維護(hù)和增強(qiáng)計(jì)劃,，它可以幫助評(píng)估設(shè)施升級(jí)選項(xiàng)，而不需要長(zhǎng)期的,、復(fù)雜的,、充滿錯(cuò)誤的電子表格。圖8給出了一個(gè)10年的凈現(xiàn)值(NPV)為冷卻系統(tǒng)升級(jí)的計(jì)算,，考慮到對(duì)能源的開銷,，維修成本和所需的資本投資。在這種情況下,，它很容易在較短的時(shí)間內(nèi)評(píng)估升級(jí)選項(xiàng)的內(nèi)部工程團(tuán)隊(duì),，并排除那些不提供一個(gè)成本效益的商業(yè)案例。在圖8的基礎(chǔ)上,，安裝Turbocor制冷機(jī)組10年以上將對(duì)成本沒有什么影響,，而采用間接冷卻系統(tǒng)可以節(jié)約60萬美元,。

結(jié)論

本文提供了一個(gè)可以補(bǔ)充DCIM分析準(zhǔn)確地跟蹤數(shù)據(jù)中心消耗的電能，數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)的性能和容量成本,。這種方法的核心是其智能模式,，可以告知數(shù)據(jù)中心所有者負(fù)載，溫度和變化對(duì)數(shù)據(jù)中心設(shè)施的影響,。

這種方法允許數(shù)據(jù)中心所有者切實(shí)管理,，并實(shí)現(xiàn)其期望的數(shù)據(jù)中民PUE值和成本目標(biāo)水平。但其也使擁有者在任何實(shí)施前,，可以測(cè)量其整體數(shù)據(jù)中心設(shè)施效率和成本變化的影響,，其分析的輸出將符合設(shè)施、工作人員,，以及高級(jí)管理層的要求,。

在這方面的努力是有效的，需要相應(yīng)的儀表,，其輸出數(shù)據(jù)需要在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間間隔內(nèi)存儲(chǔ),。這樣做需要將與現(xiàn)有的BMS或一些DCIM平臺(tái)進(jìn)行集成。這么做可以應(yīng)對(duì)由于從數(shù)據(jù)中心設(shè)施的不同硬件設(shè)備收集數(shù)據(jù)的不同難易程度的挑戰(zhàn),。

編輯：Harris

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