ｉｉｉｉｉｉ新技术研究ｉｉ数据中心能ｚ效管理系统的研究与设计郭佳哲（中国移动通信集团广东有限公司，广东广州５１００００）【摘要〗介绍了数据中心能效管理系统的整体方案设计，给出了系统功能架构图和软硬件部署架构图，并着重阐述了能耗管理、３Ｄ温度云图和容量管理等重点功能模块。打造一个全新的能效管理系统可以为管理人员提供有效的能耗管理，为能效提升工作提供决策依据，最终实现降低能耗的目标。【关键词】ＰＵＥ３Ｄ温度云图能耗管理数据中心１｜｜｜＝“没有测量就没有管理”。节能的关键是要掌近几年来，随着我国互联网、云计算和大数据握能耗的准确情况。而对能耗统计分析情况的准确与产业的加速发展，互联网数据中心（ＩｎｅｔｅｒｎｅｔＤａｔａ否，将直接影响组织管理层的决策。“精确监测、细Ｃｅｎｔｅｒ，简称ＩＤＣ）也如雨后春笋般得到蓬勃的发致分析、及时改进、可视化管理”将是基础设施能效展。据统计，全球数据中心总量已超３００万个，我国管理系统的核心需求。随着能效管理系统的实施，它数据中心总量也超过４０万个。这么大规模的设备数量将能达到以下目标：已经使得数据中心成为一个高能耗的存在，有数据显（１）通过精确监测环境和能源状态，将数据从示，一个数据中心满负荷工作３年的电费足以重新建设节能的角度进行分析，找出不必要、不合理的能耗源一个数据中心。因此，如何统计用电量，如何引导用头、以及其它可改进之处，加以改进。电，如何节约能耗，如何评估数据中心的能效等等，（２）对于发现的温度上升、能耗上升等问题等，变得越来越重要。数据中心能效管理系统为解决以上以预警、告警的方式提醒管理人员尽快采取相应措问题提供了一个的切入口，它让数据中心的能耗管理施，及时按需调整，避免不必要的浪费。变得更加“智能”和“方便”，并对数据中心的运营（３）对其能耗相关数据进行全面采集、统计，并带来深刻的影响。建立对比分析机制，将改进后与改进前进行对比，将现状与节能目标进行对比，与业界同类机房标杆进行２系统概述对比。数据中心能效管理系统通过对数据中心能耗结构（４）通过可视化的界面方式展示能耗管理信息，的研究与分析，结合国内外数据中心能耗管理的先进让管理人员从纷繁复杂的机器和数据中实现轻松、高理论，以及数据中心运行管理方面的实践经验，对能效的管理。源进行全方位、精细化的监控和管理；通过采集和分（５）对资产、容量等资源从配置、变更、实际使析能耗数据，为数据中心管理人员进行能效提升、资用情况及持续规划等角度进行全面深入管理，提升资源优化工作提供决策依据，最终实现降低能耗。源利用率和管理效率。ＣＡ２０１６年１２月Ｕ新技术研究ｉｉｉｉｉｉ３总体方案设计ｆ７—１Ｉ脑客户Ｍ主机３。§８雜＊２３＿ｉ系统功能架构ｉ諡溫；ｉ－§□—ｂ￣￣数据中心能效管理系统是面向数据中心运二二二挪营者的高层次功能集成，它在实现系统基本功＇丨〕能的基础上，满足ＩＤＣ能耗管理的需要，使系４统的设备控制管理、信息通信和信息管理等基＼本功能与ＩＤＣ的运维管理有机地融合为一体。＼该系统功能架构如下图１所示。＊口ｐ．器和■］紐＊口Ｉ雜Ｑ数据中心能效管理系统区别于传统的ｒ。薄Ｓｈ－‘＾丨「；－士］Ｉ动力环境监控系统，传统的动环监控系统ｓ！｜Ｈ；｜ｐ？控对象包括ｕｐｓ、配电柜、机房空调、机房｜＝—：！！３８＾ｉ＇］ＩＭＳＢ＋Ｉ前端“￥１斯＾？＊＊＊－…１—？５？媒ＫＩ？ＷＲ＊￣内温湿度等环境参数，主要提供一些集中检测，集中告警，以监控动力环境系统工作状？２态是否健康。而数据中心能效管理系统在动＿＿＞＿环监控系统收集上来的数据和参数的基础上做－些复胃杂性的系统分析和数据处理的功能。：１）ｓｅｒｖｅｒｓ数据库主要保存设备库等数据采集、处理的定义信息，用于后台采集程序；为了能较好地实现对各类数据的采集和通信’２）ｃｅｎｔｅｒ数据库主要保存客户端、后台数据程序需要－装各种智能的装置’可按前端设备层、传输层細置信息，用于后台数据程序和客户端；和展示层进行区分。同时为了节约硬件资源和方便后３）ｎｏｔｅ数据库主要保存后自数据程序处理后的历史续系纟充扩容，采集服务？器与存储服务器放置在云资源数据记录及报表记录信息。用于后台数据程序和客户端。池。如图２所示。３＿３软件部署架构４系统功能该软件系统主要由后台采集程序、后台数据数据中心能效管理系统的主要功能包括实时能耗程序、客户端三个子程序组成，同时建立ｓｅｒｖｅｒｓ、管理、容量管理、３Ｄ温度云图、告警管理等功能，由于篇幅所限，本文只对肌能效管理系统｜系统的重点功能做一些Ｃ—ｍＤＣ＿Ｘ）｜简要的介绍。ＰＤｕｉｓ祕Ｈ；ＰＵＥ展ｇ分析Ｂ｜｜Ｗ｜：！？＜？■Ｍ咖猶展４．１能耗「⑶“卜丨丨＇麵［丨￣（ｉ）能耗采集■二二＝■麵侧线■—，Ｕ＿３：■能耗采集器的合理厂－１＾§［１１１錄和雜徽将会影响各种能耗指标的ｆｆｉ示■ＵｆａＩ！ａＭｉａｔ—动环监控接口ＩＩＩＮ１１ＨＩｈｌｌ－ｃ＿／＼Ｊ．ｒ－＿，＾＾－ｎ．，ｍ．，．设备的能耗采集都采用ＵＳｉ＊－！ａＨ？Ｉ－１１）＇Ｉ｜｜智能电表，可以采集电图ｉ系统功能架构图流、电压、有功功率、２０１６广东通信青年论坛专刊６５ＨｉｉＨ新技术研究Ｈ丨ｉ——一时间点的值；当呈现一天、一个月甚至一年的平均（跳〇續＞ＰＵＥ时，采用电量进行计算，此时ＰＵＥ是一段时间内的平均值。广Ｎ．ｍ＊．＊（Ｃ＾ｉＮ＾ｗ＾ｊｉｃｒ除了对ｐｕｅ进行实时计算结果显本，可按月度、（ＬＯＮＣＯＭＥＰ采集）？．叹餅＾ＲＸｍ￥ＭＳＳｊｉ［ＡＣＴＮＴＥＳＳＪ＊｜＾＾处■二丄二：．１￥麟雜球＿ＰＵＥ＿＊■敝舫ＩｒｎＳ５Ｉｗｉ５５５＊ｌｓ＿ＰＵＥ的同比、环比分析以及对标分析。此外，还可以＆看出不同类型设备在数据中心总耗电中的比例情况。Ｉ（―据处理）＾如图４所１示：后＾’台ｉ？ｐａ＊？＊■、ｗ？ａ。《＊？ａ＿ａ据＊ｉ＝ａ＞ＷｉＡｍｔｏｓ＃ｎＩ￣ｍ｜査询事件日志、一古？１ｒＴＦ＾＾｜ｌ－咖／■￣乞―、连接后台数据库ＣＴ）［ＩＩＣＬＩＥＮＴ显示矢■，丨｜苎能！麵数雛＼功能：保存ＣＬＩＥＮＴ及丨？屬前尔、査看及导出历＼Ｓｅｒｖｄｅ的设置＇保存事Ｉ普音ｍ＼件日志－保麵＝丨．１－＾脚必顧《麟山卿相酬」丨丨他以据、报ｆｆｔｌＵＩＷＵＭ．ＲＭＭＫｍ＊ｆＣＺＺ￣ＺＸ＿＿历史数据Ｈｉｓ＋日期一■广＾ＮＯＴＥｇｊ＾＾ｒ“Ｒｐｔ＿编码＿设备名称图３数据库数据流图：，＾，｜：■■■电量等参数，对于某些需要分摊能耗的设备，需增加图４ＰＵＥ展示界面温度、流量等传感器，间接得到分摊能耗值（关于能紐摊这里不做赘述’）。所有采■备都是■集在歷分析的基础上还引伸出了顚告警，包括：数据转换成Ｒ２３２或４８５串口丨ｇ号，再通过串＾服务器⑴ＰＵＥ异常告警，当ＰＵＥ发生突变时产生，产生告把串＝信号转换成ＴＣ■信号，便于数据进行实日桐警，突变值可自定义；（２）ＰＵＥ趋势预警，当ＰＵＥ＾ｍ〇连续几次上升或下降，产生告警，次数可自定义；（２）食隹择屏禾（３）低能效告警，当ＰＵＥ超过阈值时，产生告警，根据上传的实时数据，按照不同区域（可分楼＇ｍｎ，Ｄ＾＾＾＾ｖ＾阈值可自定义。同时，对于告警事件，可自动定位到层、机房、模块等）、不同设备类型（可分ＩＴ设备、ＡｒａｎａＡｆｒ、曰＆、ｉ发生能耗异常的设备，帮助运营者及时甚至提前发现ＵＰＳ、制冷、照明等）进行电量统计，对于关键的能〇故障。耗值进行实时动态显示，并可形成能耗柱状图、饼图、时＿＿，麵不同需求提織计报表，義运营者掌握数据中心的能耗成本。有耗电，包括汀设备、制冷设备、供配电獅照日月ｍｍ－ｔｚｖｔ等其他设施的耗电的总和。而办公等其他用途所消耗的（３）ＰＵＥ展疋与分析能雖脆率（ＰＵＥ）评价数据中心能源鮮的指标，題据中心消耗的所有能源与ＩＴ负载使用＆５６哈理设置显得尤其重要。对于数据中心，既可计算能源之比，因此需对能耗雖进－步的计算才能翻ＰＵＥ。其中，ＰＵＥ计算公式定义为块），ＰＵＥ计算的准确性－方面取决于准确的ＰＵＥ计ＰＵＥ＝数据中心总耗电／ＩＴ设备耗电算公式，－方面依罪于各种耗电设备的电量米集。基于能耗定义下的ＰＵＥ有两种方式可以进行计４．２３Ｄ温度云图算，分别是Ｐｏｗｅｒ（功率）和Ｅｎｅｒｇｙ（电量），当呈现通过对ＩＤＣ机房进行三维图像建模，真实地展示—个瞬时ＰＵＥ时，采用功率进行计算，此时ＰＵＥ是某机房的３Ｄ场景，同时在每个机架内安装温度传感器００２０１６年１２月ｎ新技术研究ｉｉ＂！ｉ（机架的前、后各３个，按上、中、下布放），在机架外面的通道顶部也均勾布放温度传感器，再将温度数ｊ二据以云图的方式拟合在３Ｄ机房场景中。通过三种形式４層释直观全面展示机房温度：（１）机架纵面温度图，可直ＩＩＩＩ接掌握每个机柜的进出风温度情况；（２）机房水平温：：■Ｉ－＇＿￣度图，可分层查看不同高度下的机房整体温度；（３）Ｉ＝机房整体３Ｄ温麵，可近備職机細气顏织．？ｒ．＾Ｌｉ咖图，发现机房热域。如图５、图６所示。＿＿图７机房容量展示界面Ｃ＇＂＞■＇＜－－Ｈ１个机柜电力和空画使用情况，触力，嫌电力容＇量均＜２０％时，机柜显示绿色，表示该容量处于正常状态；当其电力容量介于６０％和８０％之间时，显示橙色，＇－ｍｍｔｍ？—？表示处于提醒状态；当其电力容題过■？时，显示红色，表示容量已满，处于告警状态；帮酬户快速麵地了臟房中容量情况。图５机房水平温度图界面ｉｆｌｉａｍｍｔ，￣－ｌｌｉ（Ｈｕｙｍｍｕｕ？ＳＦｕＱ■＊ｔ＇■＊Ｉ？＊＇？？＂＿＊＊？明上Ｊ，■，．？？？．．？．ｙ＝？＿ＤＤＨＩＩＩＢＩ１ＤＱＢＢＢＢＢＢＩＤｏｍｍｕｎＤＤＤｍｍｍＨｉｌｌＩＨＢＩＩＩｉｎ—Ｉ＞２ｔ±ｏＣｌ３？＇？Ｕ／Ｈ？；－０＊１－＾—ｖ＼．：ｘ：￣￣％？？．．．．．．ｆ７７ｔ￣ｆｎｎｌｉｌＬ：■图８机房容量展示界面图６机房整体３Ｄ温度图界面４．３容量管理５总结容量管理使用户能方便对容量电力、冷量、空间数据中心中传统的规划设计会有一个动力环境监控三个方面进行有效的管理，直观又清晰的描绘出系统系统，该系统监控对象包括ＵＰＳ、配电柜、机房空调、容量的详细信息，为用户提供有价值的信息。机房内温湿度等环境参数，主要提供一些集中检测，（１）机房容量展示集中告警，以监控动力环境系统工作状态是否健康。机房容量展示以柱状图和文本形式展示出机房的而随着现代数据中心规模越来越大，能耗越来越高，数机柜位、电力和冷量三个方面的容量情况，包括额定据中心的节能减排将是一个重要命题，而破题的一个切功率当前功率、额定冷量、当前冷量、机柜位、已分入点就是实施有效的能耗管理。因此，建设一个全新的配机柜位。同时还可以曲线形式展示出三方面容量的能效管理系统，实现能耗的各类统计、ＰＵＥ计算、温度变化情况。云图、容量管理等等，可以整体提升数据中心的管理能（２）机柜容量展示力，为管理人员进行能耗优化、能效提升工作提供决策在机房的容量布局图中，可用不同颜色标识出各依据，最终实现降低能耗的目标。★２０１６广东通倍青年论坛专刊６７