Измерение электрического кпд для центров обработки данных

Измерение электрического кпд для центров обработки данных

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится в общем к способам и системам повышения электрического кпд центра обработки данных.

Уровень техники

Хотя некоторые аспекты центров обработки данных можно планировать достаточно успешно, планирование и управление электрическим кпд центра обработки данных осуществляется достаточно редко. Неблагоприятными последствиями этого является то, что в центрах обработки данных расходуются большие объемы электроэнергии. Следовательно, желательно повысить электрический кпд центра обработки данных путем планирования, измерения и моделирования его кпд. Кроме того, дополнительно к уменьшению электропотребления повышение кпд может повысить плотность мощности информационно-технологического (IT) оборудования и развернуть больше IT-оборудования в данной системе.

Сущность изобретения

По меньшей мере некоторые варианты воплощения изобретения имеют своей целью измерение, оценку и повышение кпд центра обработки данных.

По меньшей мере один аспект изобретения направлен на создание способа управления кпд по питанию центра обработки данных. В одном варианте способ содержит: выполнение начальных измерений мощности в множестве мест в центре обработки данных; создание модели кпд для центра обработки данных на основе начальных измерений мощности; установление контрольных уровней эффективности с использованием модели кпд; проведение текущих измерений мощности и сравнение результатов текущих измерений мощности с контрольными уровнями эффективности.

В указанном способе проведение текущих измерений мощности может включать в себя использование процессора на основе системы управления центра обработки данных в сочетании с измерительным оборудованием. Способ может дополнительно содержать обеспечение предупреждения, если результаты текущих измерений мощности отличаются от контрольных уровней эффективности на величину, превышающую заданную. Создание модели кпд может включать в себя использование данных, относящихся к климатическим условиям, связанным с местоположением центра обработки данных, для создания модели кпд. В другом варианте создание модели кпд может включать в себя идентификацию устройств, используемых в центре обработки данных, которые отбирают мощность, выбор для каждого устройства номинальной мощности или полезной мощности для мощности на входе устройства, и определение для каждого устройства того, привносит ли оно фиксированные потери, пропорциональные потери или квадратичные потери либо их комбинацию. В еще одном варианте создание модели кпд может дополнительно включать в себя агрегирование потерь мощности устройств для получения потерь подсистемы и/или агрегирование потерь мощности подсистем для получения потерь центра обработки данных.

Другой аспект изобретения касается создания системы управления центром обработки данных для управления кпд по питанию центра обработки данных, которая содержит администратор центра обработки данных, имеющий по меньшей один процессор, запрограммированный для выполнения следующего: прием данных, относящихся к начальным измерениям мощности во множестве мест в центре обработки данных; создание модели кпд для центра обработки данных на основе данных, относящихся к начальным измерениям мощности; установление контрольных уровней эффективности с использованием модели кпд; прием данных, относящихся к текущим измерениям мощности и сравнение результатов текущих измерений мощности с контрольными уровнями эффективности.

В указанной системе проведение текущих измерений мощности включает в себя обмен данными с устройствами измерения мощности по меньшей мере через одну сеть. В одном варианте по меньшей мере один процессор запрограммирован для обеспечения предупреждения, если результаты текущих измерений мощности отличаются от контрольных уровней эффективности на величину, превышающую заданную. Создание моделей кпд может включать в себя использование данных, относящихся к климатическим условиям, связанным с местоположением центра обработки данных, для создания модели кпд.

Еще один аспект изобретения касается создания способа моделирования кпд по питанию центра обработки данных, причем способ содержит: измерение мощности на входе центра обработки данных; измерение нагрузок для питания в центре обработки данных и измерение холодильных нагрузок в центре обработки данных.

В указанном способе согласно одному варианту измерение нагрузок для питания включает в себя измерение нагрузок систем бесперебойного электропитания (UPS) и блоков распределения питания (PDU). В другом варианте измерение холодильных нагрузок в центре обработки данных включает в себя измерение нагрузок, созданных по меньшей мере одним из следующего: камера обработки воздуха для компьютерного зала (CRAH), система кондиционирования воздуха в компьютерном зале (CRAC), вентилятор, охладитель, вентиляционный блок, стояк водяного охлаждения и насосы. Способ может содержать измерение параметров окружающей среды центра обработки данных.

Следующий аспект изобретения касается создания способа моделирования кпд по питанию центра обработки данных, причем способ содержит: идентификацию устройств, используемых в центре обработки данных, которые отбирают мощность; выбор для каждого устройства номинальной мощности или полезной мощности для мощности на входе устройства; и для каждого устройства определение того, привносит ли устройство фиксированные потери, пропорциональные потери или квадратичные потери, либо их комбинацию.

Варианты способа могут дополнительно включать в себя агрегирование потерь мощности устройств для получения потерь подсистемы и/или агрегирование энергетических потерь подсистем для получения потерь центра обработки данных. Устройства можно характеризовать как устройства, связанные с питанием, и устройства, связанные с охлаждением. Способ может дополнительно включать в себя идентификацию причин потерь, не являющихся потерями от устройств, и предсказание величины потерь исходя из статистических данных. В определенном варианте способ может дополнительно включать в себя обеспечение центра обработки данных каталогом, содержащим большинство конфигураций центра обработки данных, причем каталог центра обработки данных имеет каталог питания для примерных конфигураций питания и каталог охлаждения для примерных конфигураций охлаждения, а также комбинирование каталога питания и каталога охлаждения для создания конфигурации центра обработки данных. Данный способ может кроме того включать в себя упрощение расчетов для круговых зависимостей модели.

Еще один аспект изобретения направлен на создание системы управления центром обработки данных для моделирования кпд по питанию центра обработки данных, причем система содержит: администратор центра обработки данных, имеющий по меньшей мере один процессор, запрограммированный для выполнения следующего: идентификации устройств, используемых в центре обработки данных, которые отбирают мощность; выбор для каждого устройства номинальной мощности или полезной мощности для мощности на входе устройства; и определение для каждого устройства того, привносит ли устройство фиксированные потери, пропорциональные потери или квадратичные потери, либо их комбинацию.

В указанной системе по меньшей мере один процессор запрограммирован для агрегирования потерь мощности устройств для получения потерь подсистемы и/или запрограммирован для агрегирования потерь мощности подсистем для получения потерь центра обработки данных.

Дополнительный аспект изобретения направлен на создание считываемого компьютером носителя, имеющего хранящиеся на нем последовательности команд, включая команды, вызывающие выполнение процессором: идентификации устройств, используемых в центре обработки данных, которые отбирают мощность; выбора для каждого устройства номинальной мощности или полезной мощности для мощности на входе устройства; и определения для каждого устройства того, привносит ли устройство фиксированные потери, пропорциональные потери или квадратичные потери, либо их комбинацию.

Краткое описание чертежей

В дальнейшем описание поясняется описанием предпочтительных вариантов воплощения со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:

фиг.1 - схема, иллюстрирующая поток мощности в типовом центре обработки данных;

фиг.2 - диаграмма, демонстрирующая зависимости кпд центра обработки данных от IT-нагрузки;

фиг.3 - диаграмма, показывающая зависимость кпд центра обработки данных от IT-нагрузки в модульном и немодульном исполнении;

фиг.4 - диаграмма, показывающая зависимость кпд центра обработки данных от внешней температуры;

фиг.5 - диаграмма, показывающая зависимость кпд центра обработки данных от дней недели;

фиг.6 - диаграмма, показывающая кпд центра обработки данных с идентификацией IT-нагрузок для двух разных центров обработки данных;

фиг.7А - схема модели кпд центра обработки данных, показывающая энергетические потоки нагрузок и потерь;

фиг.7В - отображение примерной оценки электрического кпд центра обработки данных;

фиг.8 - схема примерной системы распределения мощности центра обработки данных, обеспечивающей питание для IT-нагрузок;

фиг.9 - схема примерного технического решения по инфраструктуре центра обработки данных;

фиг.10 - вид каталожных записей мощности для известного центра обработки данных;

фиг.11 - вид каталожных записей по охлаждению для известного центра обработки данных;

фиг.12А - схема однолинейного потока энергии в системе питания для центра обработки данных с каталожной записью «Мощность 1А»;

фиг.12В - схема однолинейного потока энергии в системе охлаждения для центра обработки данных с каталожной записью «Охлаждение 2В»;

фиг.13 - блок-схема оценки модели для центра обработки данных с каталожной записью «Мощность 1А, Охлаждение 2В»;

фиг.14 - участок схемы, показанной на фиг.13, с выделенным круговым энергетическим потоком;

фиг.15А и 15В - схемы, показывающие взаимосвязь между энергетическим потоком и потоком оценки модели для двух различных типов устройств;

фиг.16 - компьютерная система общего назначения, на основе которой можно практически реализовать различные варианты изобретения;

фиг.17 - запоминающее устройство компьютерной системы общего назначения;

фиг.18 - сеть компьютерных систем общего назначения.

Подробное описание предпочтительных вариантов воплощения изобретения

Раскрытые варианты осуществления изобретения не ограничиваются деталями конструкции и компоновкой компонент, изложенных в последующем описании и показанных на чертежах. Варианты изобретения можно практически реализовать или выполнить различными путями. Также используемые здесь фразеология и термины применяются в описательных целях, и их не следует рассматривать как ограничение. Использование терминов «включающий в себя», «содержащий» или «имеющий», «содержащий в себе», «относящийся» и их вариантов распространяется на позиции, перечисленные далее и их эквиваленты, а также дополнительные позиции.

Центр обработки данных 1 МВт высокой степени готовности может за весь срок службы израсходовать электроэнергии на сумму $20000000. Для некоторых потребителей допускается, что стоимость электроэнергии может превышать стоимость информационных аппаратных средств (IT). Вдобавок, многие компании строят расчеты на потребление угля для своих текущих операций. Кпд подобных центров обработки данных варьируется в широком диапазоне, причем действительные значения кпд в большинстве систем значительно ниже практически достижимых максимальных значений.

Большинство центров обработки данных спроектированы и построены без учета электрического кпд центра обработки данных. Трудно решить проблему электрического кпд, не имея данных, относящихся к эффективности конкретного предприятия. Кроме того, если даже такие данные имеются, отсутствуют методики их оценки. Проектировщики и администраторы центров обработки данных не знают, как сравнивать или сопоставлять эффективность конкретного предприятия с эффективностью других аналогичных предприятий. Указанные проектировщики и администраторы не имеют доступа к информации, позволяющей им сравнить действительные данные с расчетными значениями, которые можно ожидать для их предприятий.

Кроме того, потребители не имеют данных о кпд, и, если даже они их имеют, им не известно, каким образом обрабатывать эти данные. Для решения этой проблемы в вариантах настоящего изобретения обеспечивается следующее: разработка стандартного языка для описания кпд центра обработки данных; разработка стандартного способа для измерения кпд центра обработки данных; разработка стандартного способа задания кпд центра обработки данных; разработка стандартного способа анализа кпд центра обработки данных и определение факторов, влияющих на снижение кпд; установление контрольных данных, относящихся к кпд; и разработка инструментов моделирования кпд для оценки предложенных усовершенствований или альтернативных проектов.

Был предложен и обсужден ряд различных показателей для кпд центра обработки данных, включая кпд инфраструктуры центра обработки данных (DCiE), коэффициент использования мощности (PUE) и эксплуатационный коэффициент непроизводительных затрат мощности (Site-POM). Кпд инфраструктуры центра обработки данных (DCiE) используется здесь в основном как показатель для определения кпд центра обработки данных. Электрический кпд центра обработки данных выражается в виде доли общей электрической мощности, поступающей в центр обработки данных, которая, в конце концов, доставляется в информационно-технологические (IT) устройства. В этом случае значение кпд находится между нулем и 1 и может быть выражено следующим уравнением:

Общее потребление электроэнергии может определяться электрическим кпд центра обработки данных и величиной IT-нагрузки согласно выражению:

При данной IT-нагрузке для обеспечения минимального энергопотребления необходимо максимизировать кпд инфраструктуры центра обработки данных.

Если бы центр обработки данных имел кпд 100%, то тогда вся мощность, поступающая в центр обработки данных, достигала бы IT-нагрузок. Это идеальный случай. В реальном центре обработки данных возможно несколько путей потребления электрической энергии устройствами, не являющимися IT-нагрузками, к которым относятся, но не только: трансформаторы, система бесперебойного электропитания (UPS), силовая проводка, вентиляторы, воздушные кондиционеры, насосы, увлажнители и осветительные приборы. Некоторые из этих устройств, например, UPS и трансформаторы, соединены последовательно с IT-нагрузками, в то время как другие, такие как осветительные приборы и вентиляторы, подсоединены параллельно IT-нагрузкам. В любом случае практически вся электрическая мощность, поступающая в центр обработки данных, в конце концов, уходит в виде отходящего тепла. Схема, иллюстрирующая электрические и тепловые энергетические потоки в примерном центре обработки данных, показана на фиг.1.

Центр обработки данных на фиг.1 является типовым центром обработки данных высокой степени готовности с двумя каналами потребления мощности, причем центр имеет N+1 блоков кондиционирования воздуха в компьютерных залах (CRAC), работающих с типовым значением проектной мощности, равным 30%. Заметим, что в этом примере на IT-нагрузки в действительности поступает гораздо меньше половины от электрической мощности, поступающей в центр обработки данных. В этом примере можно считать, что кпд центра обработки данных составляет 30%.

Оборудование для питания и холодильное оборудование в центре обработки данных характеризуется потерями, установленными изготовителями, которые предоставляют данные, относящиеся к электрическому кпд каждого устройства. В случае оборудования для питания кпд, как правило, выражается в процентах. В случае холодильного оборудования кпд может выражаться в виде коэффициента преобразования энергии, который представляет собой отношение тепловой мощности, отведенной воздушным кондиционером, к подведенной электрической мощности. Мощность освещения может быть выражена в виде постоянных потерь. Например, лампочка 60 ватт имеет эффективность 0% в центре обработки данных, поскольку она создает 60 ватт тепла и не обеспечивает питание IT-нагрузки.

Эффективность центра обработки данных, как правило, не может быть описана одним числом. В любой данный момент времени центр обработки данных имеет одно числовое значение для текущего измерения кпд. Это число зависит от собственных характеристик энергопотребления систем питания, охлаждения и освещения, а также значения IT-нагрузки в данный момент времени. Однако в центре обработки данных кпд будет зависеть от времени, поскольку со временем изменяются IT-нагрузка, внешние условия, а также со временем может изменяться режим охлаждения в центре обработки данных. Все эти факторы влияют на кпд центра обработки данных, и в результате кпд центра обработки данных постоянно изменяется. Любое конкретное одномоментное измерение кпд центра обработки данных является лишь некоторым «мгновенным снимком» и его нельзя использовать для прогнозирования эффективности в будущем. Единичным измерениям кпд центра обработки данных присуща невысокая точность, и их трудно или невозможно использовать в качестве основы для установления контрольных значений или управления кпд.

Изменение кпд центра обработки данных можно лучше понять и описать с помощью диаграмм кпд в функции IT-нагрузки, внешних условий и рабочего режима охлаждения. На фиг.2 показано, как изменяется кпд типового центра обработки данных в зависимости от IT-нагрузки. Фиксированная система оборудования для питания и холодильного оборудования в центре обработки данных имеет кривую кпд, вид которой показан на фиг.2, причем кпд падает при облегченной нагрузке и становится равным нулю при нулевой IT-нагрузке. Кривая на фиг.2 демонстрирует фундаментальный принцип, необходимый для понимания того, как можно повысить кпд центра обработки данных. В частности, как здесь показано, имеется два фундаментальных пути повышения кпд центра обработки данных. Один путь состоит в повышении кривой кпд центра обработки данных. Другой путь состоит в перемещении рабочей точки в ту часть кривой, где кпд высок.

При увеличении IT-нагрузки на фиг.2 рабочая точка перемещается в нужном направлении. Такой же эффект дает уменьшение мощности на питание и мощности на охлаждение (посредством оптимизации размеров или использования масштабируемой архитектуры). Выгода от оптимизации размеров системы показана на фиг.3 (кривая кпд для центра обработки данных), где с ростом нагрузки имеет место приращение мощности для питания и мощности на охлаждение. В обоих случаях кпд оборудования для питания и холодильного оборудования идентичны. На фиг.3 кривая кпд типового центра обработки данных показана в сравнении с кривой кпд центра обработки данных, выполненного в виде пяти идентичных модулей, где указанные модули добавляются и подключаются только тогда, когда требуется дополнительная мощность.

При полной нагрузке, как показано на фиг.3, модульная система не дает преимущества с точки зрения кпд. Однако при облегченных нагрузках установленные модули работают при более высокой относительной (по отношению к номинальной) нагрузке со значительным увеличением кпд. Из этой кривой можно понять, почему модульная масштабируемая инфраструктура оборудования для питания и холодильного оборудования является одним из наиболее эффективных путей повышения кпд центров обработки данных, которые значительную часть своего срока службы работают при нагрузках ниже (а иногда значительно ниже) их предельного проектного значения.

Внешние условия работы центра обработки данных являются дополнительными факторами, которые изменяются во времени и влияют на кпд центра обработки данных. На фиг.4 показано, как кпд типового центра обработки данных изменяется в зависимости от температуры воздуха вне здания. (Заметим, что по оси х вместо температуры окружающей среды можно использовать так называемую температуру «смоченного термометра» или температуру «точки росы» в зависимости от типа используемой системы теплоотвода). Кпд типового центра обработки данных падает с ростом температуры, поскольку системы теплоотвода потребляют больше энергии при обработке тепловыделения центра обработки данных. Вдобавок, кпд падает в результате инфильтрации внешнего тепла в центр обработки данных, которое становится дополнительной тепловой нагрузкой, требующей обработки. Пунктирная кривая на фиг.4 показывает, как может повыситься кпд при низких температурах, если холодильная система имеет рабочий режим «экономайзера». Очевидно, что кпд изменяется в зависимости от температуры вне здания, особенно если центр обработки данных оборудован устройствами, работающими в режимах экономайзера.

В реальном центре обработки данных кпд меняется при изменении IT-нагрузки и температуры. На фиг.5 показано, как может изменяться кпд центра обработки данных в течение недели в результате трех различных факторов: ежедневное изменение, вызванное ежедневными колебаниями IT-нагрузки и температуры вне здания; изменение от дня ко дню, вызванное погодой и снижение IT-нагрузки в выходные дни.

Хотя изменение от дня ко дню не носит драматический характер, оно может серьезно ухудшить полезность конкретного одномоментного измерения. Даже если конкретное измерение кпд выполнено с максимальной точностью, точность прогнозирования потребления электроэнергии, точность измерения эффекта от мероприятий по повышению кпд и точность анализа тенденции изменения может оказаться низкой из-за вероятного изменения кпд от дня ко дню.

Изменение кпд центра обработки данных в зависимости от нагрузки имеет еще одно важное последствие, определяющее необходимый подход к интерпретации данных о кпд. Рассмотрим пример с двумя центрами обработки данных, которые сравниваются на фиг.6. Для первого центра обработки данных результат измерения кпд равен 47%. Для второго центра обработки данных результат измерения кпд равен 50%. Второй центр обработки данных имеет лучшее измеренное значение кпд, так что кажется разумным предположить, что это новый центр обработки данных выполнен по проекту высшей категории. Однако рассмотрим эти два центра обработки данных более подробно. В частности, на фиг.6 показано, что первый центр обработки данных, хотя и имеет по данным измерений более низкий кпд, его кривая кпд в целом расположена гораздо выше, чем у второго центра. С точки зрения технических условий первый центр обработки данных вероятно использует оборудование для питания и холодильное оборудование с гораздо более высоким кпд и оптимизированной схемой воздушных потоков. Тем не менее, поскольку в первом центре обработки данных IT-нагрузка в процентном отношении ниже, чем во втором, первый центр обработки данных работает на неэффективной части кривой кпд.

Таким образом, на первый взгляд трудно определить, какой из проектов на фиг.6 лучше. Специалист-инженер может определить, что расчетный кпд первого центра обработки данных выше. Однако бизнесмен может посчитать, что размерные характеристики центра обработки данных выбраны неудачно, что исключает возможности увеличения кпд. Решение о том, какой «проект» лучше, зависит от того, рассматривается ли оптимизация размеров как составная часть проекта. Заметим, что высокая техническая эффективность первого центра обработки данных может быть реализована в случае использования модульного масштабируемого варианта реализации, как было показано ранее на фиг.3.

В некоторых вариантах концепция использования одного числового значения для представления кпд центра обработки данных, например, номинального кпд, полученного в результате одного измерения в центре обработки данных, может оказаться во всех отношениях неэффективной, поскольку не позволяет достичь сформулированных выше целей. Указанное представление может оказаться неэффективным ни для установления контрольных значений, ни для определения тренда, а также для глубокого понимания осуществимых на практике возможностей повышения кпд.

По меньшей мере в одном варианте воплощения используют измерения для достижения по меньшей мере некоторых из указанных целей. Как более подробно описывается ниже, в программе управления энергопотреблением центра обработки данных можно эффективно использовать модель, которая точно представляет особенности функционирования конкретного центра обработки данных и где в качестве входных данных приняты: IT-нагрузка, статистические данные о погоде, тарифы на электроэнергию в зависимости от времени дня и т.д. В отличие от измерения в реально работающем центре обработки данных, которое обеспечивает только данные для условий, имеющих место в момент измерения, модель может обеспечить данные для любых входных условий, которые в нее введены. Например, модель может обеспечить расчетное значение кпд центра обработки данных при полной нагрузке даже в том случае, когда IT-нагрузка составляет малую часть номинальной нагрузки. В модели двух разных центров обработки данных могут быть введены одни и те же входные условия, что позволяет выполнить значимое сравнение. Кроме того, модель можно создать прежде, чем будет построен центр обработки данных, что позволяет заранее спрогнозировать его рабочие характеристики.

Далее описывается ряд преимуществ, обеспечиваемых моделью, которые нельзя получить путем измерения и записи значений кпд центра обработки данных, а именно: возможность заблаговременного точного предсказания эффективности предложенного проекта центра обработки данных; возможность высокоточной оценки эффективности работающего центра обработки данных для условий, не подходящих для измерения, например, для различных IT-нагрузок; возможность высокоточной оценки эффективности центра обработки данных для ситуаций, когда имеется только частичная информация и когда непрактично измерять потребление мощности во всех цепях; возможность высокоточной оценки эффективности центра обработки данных для различных условий вне здания и возможность оценки средних значений кпд во времени; возможность идентификации и количественной оценки вкладов конкретных устройств в снижение кпд систем питания, охлаждения и освещения центра обработки данных; возможность идентификации тех подсистем центра обработки данных, которые работают вне диапазона ожидаемых значений кпд; и возможность установления контрольных значений и сравнения моделей различных центров обработки данных.

Хотя единое измерение кпд центра обработки данных в рабочей точке является информативным, оно не может быть действенным без вышеперечисленных возможностей. По этой причине можно использовать указанную модель для создания способа и системы для управления кпд. Эта модель позволяет понять причину низкого кпд; следовательно, целью измерения кпд центра обработки данных является установление параметров модели.

Таким образом, целью измерения кпд центра обработки данных может быть получение информации, которая вносит свой вклад в создание точной модели для указанного центра обработки данных. Эта модель обеспечивает ценную информацию о кпд центра обработки данных без проведения измерений.

Хотя преимущества моделирования кпд центра обработки данных весьма важны, остается проблема практической реализации разработки и эксплуатации модели кпд центра обработки данных для конкретного центра обработки данных. Решение этой проблемы зависит от требуемой точности модели. Раскрытые варианты изобретения можно использовать для создания и эксплуатации моделей, имеющих достаточную точность, для достижения вышесформулированных целей управления кпд, причем указанные модели можно встроить в стандартные программные инструменты, используемые для управления центрами обработки данных.

На фиг.7А показана блок-схема потоков энергии в реальной модели кпд центра обработки данных, где показано, каким образом IT-нагрузка и условия вне здания определяют потребление мощности (потери) в инфраструктуре центра обработки данных, порождая энергетические потоки в системах питания, охлаждения и освещения. Каждый класс устройства в центре обработки данных (UPS, CRAH и т.д.) воспринимает нагрузку в качестве входных данных и потребляет мощность (создает потери) согласно конфигурации устройств и собственным кпд.

Модель кпд для центра обработки данных может быть создана для существующего центра обработки данных или может быть создана до строительства центра обработки данных, если известны проектные решения и характеристики устройств для питания, а также холодильных и осветительных устройств. Если модель точно отражает проектные решения, то данные, которые она обеспечивает, будут достаточно точными. Хотя электрические характеристики устройств некоторых типов, таких как осветительные устройства, системы UPS и трансформатор, весьма устойчивы и предсказуемы, существует множество неопределенностей, связанных с фактическими рабочими характеристиками устройств, таких как насосы и воздушные кондиционеры, что приводит к потере точности модели. Именно в этом случае могут помочь измерения.

Предшествующее обсуждение вскрывает ограниченную полезность проведения периодических измерений кпд центра обработки данных из-за их плохой воспроизводимости и недостаточной разработанности правил их проведения. Взамен можно обеспечить управление кпд в вариантах, где используют два типа измерений с двумя различными целями:

начальные измерения - для калибровки модели кпд центра обработки данных, установления исходных и должных характеристик, и идентификации потенциальных возможностей повышения кпд. Начальные измерения, вдобавок к измерению общего кпд, как правило, требуют отдельных измерений для подсистем питания и охлаждения.

Текущие измерения - для сравнения с данными модели, чтобы обеспечить предупредительную сигнализацию о непредвиденных снижениях кпд и количественную оценку возможных улучшений. Текущие измерения могут выполняться выборочно на периодической основе или в режиме непрерывного измерения.

Далее описываются рекомендации для начальных и текущих измерений.

Первое измерение кпд центра обработки данных должно быть частью общей экспертной оценки кпд. Вдобавок к измерению кпд оценка кпд центра обработки данных, как правило, предусматривает анализ фактической конфигурации и рекомендаций, относящихся к повышению кпд. В идеале, оценка должна обеспечить модель центра обработки данных в виде одного из пунктов отчетности. На фиг.7В показан пример описания работ для оценки кпд центра обработки данных. Данные, собранные во время оценки кпд, должны включать в себя измерения достаточного числа подсистем, чтобы иметь возможность откалибровать математическую модель кпд.

Как только модель центра обработки данных откалибрована с использованием начальных измерений кпд, ее можно немедленно использовать для установления контрольного показателя эффективности, например, ожидаемый средний кпд за год, или установить кпд при других эталонных IT-нагрузках и условиях вне здания, например, условий, установленных при формировании сравнительных контрольных значений.

После измерения кпд центра обработки данных и калибровки модели кпд следует выполнить текущие измерения для количественной оценки путей повышения кпд и обеспечения уведомлений о нежелательных снижениях кпд. Когда обнаружено отклонение измеренного значения кпд от первоначально измеренного значения, как было показано выше, это может произойти из-за изменений IT-нагрузки или погодных условий. Модель может скорректировать воздействие IT-нагрузки и погоды и выявить, происходят ли обнаруженные изменения кпд из-за этих воздействий, либо они вызваны реальными изменениями в базовой инфраструктуре центра обработки данных.

Текущие измерения кпд могут выполняться периодически, например, два раза в год (с интервалом в шесть месяцев, например, один раз летом и один раз зимой), либо может быть установлена система непрерывных измерений в реальном времени.

Для измерения кпд центра обработки данных в конкретной рабочей точке измеряют общую мощность на входе центра обработки данных, и общую IT-нагрузку. Если предприятие является специализированным центром обработки данных, то тогда мощность на входе можно измерить на подсоединении коммунальной электрической сети к зданию. Если бы нагрузка представляла собой одно гигантское IT-устройство, то тогда мощность IT-нагрузки можно было бы определить на основе одного измерения мощности в электрическом соединении этого устройства. В этом случае потребуется только два измерения. К сожалению, эта идеальная ситуация совершенно невозможна. Большинство центров обработки данных являются частью многоцелевых зданий, имеющих кроме центра обработки данных другие нагрузки. Типовые центры обработки данных формируются из наборов IT-устройств возможно в количестве нескольких тысяч, многие из которых имеют отдельные электрические цепи.

Для обеспечения точного или достаточно точного измерения все устройства, отбирающие мощность из электрической сети, с целью формирования общей нагрузки центра обработки данных обеспечиваются измерительной аппаратурой отдельно от нагрузок, не относящихся к центру обработки данных, и их мощность на входе суммируется. Кроме того, для получения общей IT-нагрузки измерительной аппаратурой обеспечиваются все IT-устройства, а их мощность на входе суммируется. Например, в центре обработки данных 1 МВт могут потребоваться тысячи одновременных измерений мощности, что может стать серьезной технической и практической проблемой. По этой причине некоторые операторы центров обработки данных пришли к выводу о непрактичности измерения кпд. К счастью, нет необходимости иметь сложную измерительную аппаратуру и проводить длительные измерения потребляемой мощности, поскольку для обеспечения достаточно точных измерений кпд можно использовать небольшое количество точек измерений, согласованных с моделями системы.

В качестве примера того, как можно существенно упростить реальные измерения при использовании модели, рассмотрим случай измерения IT-нагрузки. На фиг.8 показана типовая ситуация с большим количеством IT-нагрузок, питание которых обеспечивается блоками распределения мощности (PDU), получающими питание от системы UPS.

Для получения действительной IT-нагрузки необходимо выполнить измерения для ответвлений, питающих каждую IT-нагрузку, что может составлять тысячи измерений, результаты которых затем суммируют. Проблема существенно упрощается и сводится к одному измерению, если вместо вышеуказанных измерений измерять мощность на выходе системы UPS. Однако при этом возникает ошибка, связанная с тем, что измеряется сумма IT-нагрузок плюс мощность, потребляемая блоками PDU (потери PDU). Эта ошибка может находиться в диапазоне от 2% до 20% в зависимости от центра обработки данных, что составляет весьма значительную величину. Однако блоки PDU могут быть очень точно учтены в модели, и модель может вычислять потери PDU с высокой точностью, выдавая выходную мощность системы UPS.

Модель может вычесть потери PDU из выходной мощности UPS для получения IT-нагрузки с незначительной ошибкой. Таким путем модель позволяет заменить тысячи потенциально возможных измерений одним измерением.

Методика использования модели для получения большого объема информации из небольшого количества измерений может быть использована для одноразовых измерений, а также ее можно использовать в качестве составной части системы непрерывного текущего контроля кпд, что существенно сокращает затраты на непрерывный контроль кпд.

Количество точек измерения мощности при текущих измерени