شیوه نامه محاسبه‌ی بهره‌وری(PUE) در مراکز داده

مقدمه

مزایای بسیاری برای محاسبه ی بهره وری زیرساخت‌های مرکز داده به عنوان قسمتی از برنامه‌ی مدیریت موثر انرژی شناخته شده است. معیارهای استاندارد در سنجش اثربخشی مصرف برق(PUE) و معادل آن شاخص بهره‌وری زیرساخت مرکز داده(DCiE)[1] آن به عنوان استانداردهای شناخته‌شده تعریف می‌شوند.

در زمینه ی ایجاد روشی برای ثبت سوابق ممیزی در مراکز داده، اشنایدر الکتریک تعدادی از مشکلات اجرایی را در تعیین PUE یک مرکز داده‌ی مشخص شناسایی کرده است. عواملی که تفکیک و دسته‌بندی زیرسیستم‌های مصرف‌کننده‌ی برق را به عنوان مصارف IT یا زیرساخت فیزیکی دشوار ساخته، در ادامه آمده:

• در مراکز داده دستگاه‌هایی هستند که برق مصرف کرده، اما نحوه‌ی محاسبه‌ی برق این دستگاه‌ها در محاسبه‌ی بهره‌وری مبهم است؛
• بعضی از زیرسیستم‌های خاص مرکز داده در بعضی از مراکز داده وجود ندارند(به عنوان مثال نورپردازی خارجی یا NOC)؛
• بعضی از زیرسیستم‌ها از تاسیساتی ب چند کاربری پشتیبانی کرده و با دیگر کارکررهای غیر از مرکز داده مشترک هستند(مانند برج خنک کننده و چیلرها)، در نتیجه بخشی از برق مصرف شده که به مرکز داده اختصاص داشته، مستقیما قابل اندازه‌گیری نیست؛
• اندازه‌گیری برق مصرفی در بعضی از زیرسیستم‌ها، شدیدا غیرعملی یا هزینه بر است(به عنوان مثال PDUها به دلیل تعداد اتصالات خروجی یا تابلو برق)؛
• بعضی از نقاط اندازه‌گیری برق شامل مصارفی می‌شود که به مرکز داده مرتبط نبوده ولی در حین اندازه‌گیری قابل جداسازی نیست.

یک یا چند مشکل از مسائل اجرایی فوق، در مراکز داده‌ی معمول مشاهده می‌شوند و تقریبا همواره در مراکز داده‌ای واقع در مکان‌هایی با تاسیساتی مشترک همچون ساختمان‌های اداری، بروز می‌کنند. از آن جا که بیشتر اپراتورهای مراکز داده که تلاش در تعیین PUE دارند، با یک یا چند مشکل بالا روبرو می‌شوند، به روشی استاندارد برای مواجهه با آن نیاز خواهد بود. این روش موضوع اصلی این مقاله است.

در این مقاله، روشی استاندارد برای جمع‌اوری داده‌ از مراکز داده و نمایش نحوه‌ی بکارگیری آن داده‌ها در محاسبه‌ی PUE ارائه شده که تمرکز آن بر بکارگیری داده‌های سردرگم‌کننده و ناقص است.

کاربران همواره می‌توانند روش مخصوص به خود را ایجاد کرده و داده‌های انرژی را جمع‌آوری و پردازش کنند اما، بهره‌وری مرکز داده را نمی‌توان بدون روشی استاندارد، با معیارهای مبنا سنجید. باید توجه داشت که نهادهای استاندارد مختلفی مانند Green Grid و غیره، مشکلات مطرح شده در این‌جا را، شناسایی کرده و در حال کار برای یافتن راه‌کاری در قالب راهنما و استاندارد هستند. یکی از راهنماهای اینچنینی موجود از سوی ASHRAE و Green Grid تحت عنوان PUE: بررسی جامعی از معیارهای سنجش[2] منتشر شده است. پیش‌بینی می‌شود که استانداردهایی مرتبط با مسائل مطرح شده در این مقاله، شکل خواهد گرفت. زمانی که چنین استانداردهایی در دسترس قرار گیرد، این مقاله نیز مطابق آن استانداردها به‌روزرسانی خواهد شد. بنابراین پیش از بکارگیری روش توصیف شده در این مقاله، به وبسایت www.schneider-ITB.ir مراجعه کرده و از آخرین نسخه‌ی این مقاله استفاده کنید.

متدولوژی سه قسمتی

برای مقابله با مشکلات فوق، متدولوژی سه قسمتی زیر پیشنهاد می‌شود:

1. تعریف استانداردی در دسته‌بندی زیرسیستم‌های مرکز داده به عنوان الف)مصرف IT یا ب)زیرساخت فیزیکی یا پ)حذف از محاسبات؛
2. اگر برق مصرفی زیرسیستم‌ها را نمی‌توان مستقیما اندازه‌گیری کرد به علت آن که با مصارف غیر مرکز داده مشترک بوده، باید مقدار برق را با استفاده از متدولوژی استانداردی مناسب برای آن نوع از زیرسیستم تخمین زد؛
3. اگر به علت موانع فنی موجود در اندازه‌گیری، نتوان برق مصرف شده در زیرسیستم‌ را مستقیما اندازه‌گیری کرد، با استفاده از متدولوژی استاندارد برای آن نوع زیرسیستم مقدار برق را تخمین زد.

هر یک از این سه قسمت به ترتیب توضیح داده خواهد شد.

قسمت 1: دسته‌بندی استاندارد زیرسیستم‌های مرکز داده

برای محاسبه‌ی بهره‌وری مرکز داده، باید به روشنی تعریف کرد کدام قسمت از برق مصرف شده به عنوان مصارف IT محسوب شده، و کدام قسمت زیرساخت فیزیکی به شمار می‌رود. در حالی که احتساب سرورها و دستگاه‌های ذخیره‌ساز به عنوان مصارف IT، و همچنین احتساب UPS و دستگاه‌های سرمایش/هواساز نیز به عنوان زیرساخت فیزیکی واضح و مسلم است، زیرسیستم‌های دیگری در مرکز داده وجود داشته که برق مصرف کرده ولی موقعیت آن در محسبات بهره‌وری به این روشنی نمی‌باشد. این زیرسیستم‌ها شامل فضاهای کارکنان، تابلو برق و مرکز اپراتورهای شبکه(شکل 1) می‌باشد.

این زیرسیستم‌ها برق مصرف می‌کنند و اگر به روشی یکسان برای تمام مراکز داده دسته‌بندی نشوند، نمی‌توان نتایج بهره‌وری محاسبه شده در تمام مراکز داده را با هم مقایسه کرد. همواره مشتریان، نهادهای دولتی و نیروگاه‌ها در تلاشند تا مبنایی برای بهره‌وری مرکز داده ارائه کرده و در نتیجه، باید راهنماهایی استاندارد در تعیین مصارف IT، زیرساخت‌های فیزیکی(گاهی با عنوان زیرساخت‌های سایت نامیده شده)، و  موارد حذف شده در محاسبات، تعریف شود. علاوه بر آن، اغلب مشکلات اجرایی در دستیابی به داده‌های اصلی مورد نیاز برای بهره‌وری مرکز داده وجود دارد.

در تخصیص مصارف به این سه گروه مطرح شده در محاسبه‌ی بهره‌وری مرکز داده، باید ملاحظات تئوری و عملی در نظر گرفته شود. افراد منطقی ممکن است در مورد مصارف محسوب شده در سنجش PUE و تعیین نوع آن مصارف، برداشت‌های مختلفی داشته باشند. راهنمایی‌های کاربردی زیر، در ساخت سیستم دسته‌بندی مصارف در این مقاله، بکار گرفته شده است:

• اگر مدیریت مصرف انرژی زیرسیستم نتیجه‌ای واقعی و مطلوب از مدیریت انرژی مرکز داده بوده، در آن صورت مصرف سیستم باید در برآورد PUE در نظر گرفته شود.

• اگر تفکیک دقیق مصرفی خاص امکان‌پذیر و عملی نباشد، در آن صورت نباید به جداسازی غیر دقیق یا اجباری و اعمال آن در محاسبه‌ی PUE توصیه کرد.

• لیستی جامع از انواع دستگاه‌های موجود در مرکز داده باید استانداردسازی شده، و جهت رسیدن به اهداف محاسبه‌ی بهره‌وری در مرکز داده، هر مورد آن به روشنی به یکی از گزینه‌ها “مصرف IT”، “زیرساخت فیزیکی” و ” حذف از محاسبات” اختصاص یابد.

جداول زیر تلاشی مقدماتی برای تعیین لیستی از زیرسیستم‌های متداول و تخصیص هر یک به سه گروه‌ مصرف فوق می‌باشد. این جدول‌ها با مطلب منتشر شده توسط ASHRAE و Green Grid تحت عنوان PUE: بررسی جامعی از معیارهای سنجش، انطباق دارد. جدول 1-4c لیستی از زیرسیستم‌هایی که باید در محاسبه‌ی PUE لحاظ شده یا حذف شوند، ارائه می‌دهند. این زیرسیستم‌ها در چهار جدول جداگانه از انواع تجهیزات شامل IT، برق، سرمایش و سایر، تقسیم‌بندی شده اند.

در جدول 1، مصارف مختلف تجهیزات فاوا شناسایی و در گروه مصارف IT قرار داده شده‌اند. بعضی از انواع این تجهیزات به طور واضح و مشخصی در این گروه قرار می‌گیرند اما در مورد برخی دیگر، این گروه‌بندی همواره درست نیست. به عنوان مثال، معمولا در مورد گروه‌بندی مصارف تجهیزات فاوا در بازیابی‌های پس از سانحه یا مرکز عملیات شبکه (NOC) تحت عنوان مصارف IT مرکز داده، سردرگمی‌ و تردیدهایی وجود دارد.

تقریبا تمامی مراکز داده نوعی از مرکز عملیات شبکه را دارند که ممکن است به کوچکی یک میز در اتاق کامپیوتر بوده، یا اتاقی بزرگ با چندین فضای کاری تجهیزات رایانه ای و نمایشگرهای بزرگ باشد. در بعضی موارد، ممکن است سازمان، NOC بزرگ‌تری داشته که بر تعدادی از مراکز داده نظارت تجمیعی کند ، لذا می توان گفت که در این مرکز داده بار NOC سایر مراکز را در خود حمل کرده باشد. در حالی که مرکز داده‌ی مشابه دیگری، مصرف NOC کمتری نشان می دهد.

در مورد در نظر گرفتن NOC در محاسبات PUE یا حذف آن از محاسبات، بحث‌هایی بسیاری وجود دارد. اصولا از دیدگاه مدیریت انرژی می بایست مصارف مرتبط با NOC مرکز داده نیز در گزارش‌های انرژی و در نتیجه در PUE منظور شود. علاوه بر آن، در احتساب مصارف انرژی مرتبط با NOC مانند برق و سرمایش، ممکن است جداسازی آن از دیگر مصارف انرژی مرکز داده بسیار دشوار باشد. در نتیجه باز هم پیشنهاد می‌شود که NOC در گزارش‌های انرژی و محاسبات PUE محسوب شود.

 

جدول 1: دسته‌بندی پیشنهادی برای زیرسیستم‌های IT در مرکز داده (برای درک مفهوم این گروه‌ها به شکل 1 مراجعه شود)

	زیرسیستم مرکز داده	گروه‌های مصرف برق			مشکلات
		مصارف IT	زیرساخت فیزیکی	حذف از محاسبات
IT	سرورها	×
	تجهیزات ذخیره‌ساز	×
	تجهیزات شبکه	×			برخی معتقدند این مورد را نباید در نظر گرفت اما، جداسازی آن بسیار مشکل است.
	KVM و مانیتورها	×			برخی معتقدند این مورد را نباید در نظر گرفت چرا که در واقع، جز تجهیزات فاوا نیست، اما جداسازی آن بسیار مشکل است.
	مصارف IT در بازیابی پس از سانحه	×			هدف از احتساب بازیابی‌های پس از سانحه(که نوعی از کاربردهای مرکز داده بوده)، توجه به این احتمال است که بعضی مراکز داده دارای بازیابی پس از سانحه(DR) در همان محل هستند. در حالت ایده‌ال DR کاملا جدا از تاسیسات اصلی مرکز داده مدیریت شده و باید به عنوان مرکز داده‌ای جداگانه اندازه‌گیری شود. در نتیجه، اگر DR در همان محل واقع شده و منابع زیرساخت‌های فیزیکی مشترکی داشته باشد، باید در محاسبات به عنوان فرایند تجاری دیگری در نظر گرفته شده  که در مرکز داده‌ی اصلی پشتیبانی می‌شود.
	تجهیزات فاوا در مرکز عملیات شبکه (NOC)	×			این مصارف شامل کامپیوترها و نمایشگرها و کنترل کننده های مرکز داده هستند. می‌توان این مورد را در هر یک از این سه گروه در نظر گرفت اما در بعضی موارد این تجهیزات در همان محل مرکز داده قرار نداشته که این امر موجب بروز مشکلات در محاسبات می شود. البته می توان در مواردی که از زیرساخت مشترکی برای سرمایش یا برق NOC با سایر بخش های مرکز داده استفاده می شود، مصارف NOC را مستقیما در محاسبات لحاظ نمود. اما اگر کل سیستم NOC از لحاظ انرژی مستقل از مرکز داده باشد، می تواند به عنوان یک گروه مستقل ارزیابی و محاسبه شود.

 

جدول 2 لیستی از زیرسیستم‌های موجود در مراکز داده‌ی معمول و نحوه‌ی تخصیص مصرفشان در PUE را نشان می‌دهد. در عین حال که بیشتر این گروه‌بندی‌ها واضح است، ارزش اصلی این جدول در چک‌لیستی است که ارائه داده تا از جمع‌آوری و یکپارچه‌سازی داده‌های مناسب در محاسبه‌ی PUE، اطمینان حاصل کند. مشخصا در بسیاری از اندازه‌های گزارش شده برای PUE، دستگاه‌های PDU و کلید انتقال استایتک (STS) را به اشتباه جزیی از مصارف IT در نظر می‌گیرند که این امر، به خصوص در مرکز داده با مصرف نسبی، به خطاهای گسترده‌ای منجر می‌شود. در عین حال که می‌توان گفت اندازه‌گیری هدررفت این دستگاه‌ها دشوار است، اما تخمین با دقت بسیار بالای آن کاملا امکان‌پذیر است. در نتیجه، هرگز نباید این موارد را از محاسبات PUE حذف کرد.

دیگر اشتباه متداول در محاسبات PUE، حذف تجهیزات تابلو برق و کلید انتقال اتوماتیک (ATS) از محاسبات است. در بسیاری از موارد، اندازه‌گیری هدررفت این دستگاه‌ها عملی یا مقرون‌به صرفه نیست اما، تخمین آن همواره ممکن است. با وجودی که همواره میزانی خطا در این تخمین‌ها وجود دارد، اما از آن جا که این زیرسیستم‌ها تنها درصد کوچکی از مصرف انرژی کلی سیستم(حدودا 1%) را شامل شده، موجب می‌شود که این خطا تاثیر بسیاری کمی بر نتایج حاصل از محاسبات PUE گذارد.

سیستم‌های جایگزین تولید انرژی مانند توربین‌های بادی و پنل‌های خورشیدی به موازات مراکز داده عمل کرده و تاثیر انرژی آن ها نباید در PUE محسوب شده چرا که از احتساب عملکرد واقعی مرکز داده جلوگیری کرده و از هدف اندازه‌گیری فاصله می‌گیرد.

مشابه آنچه گفته شد، در سیستم امتیازدهی  PUE ارزشی برای بازیافت انرژی مرکز داده در گرمایش بخش های اداری قائل نمی شود. لذا توصیه می شود در چنین مواردی از Greed Grid، [3]ERE استفاده شود.

جدول 2: دسته‌بندی پیشنهادی زیرسیستم‌های برق مرکز داده (برای درک مفهوم این گروه ها به شکل 1 مراجعه شود.)

	زیرسیستم مرکز داده	گروه‌های مصرف برق			مشکلات
		مصارف IT	زیرساخت فیزیکی	حذف از محاسبات
زیرساخت فیزیکی – برق	تابلو برق و تابلو توزیع		×		در بسیاری از سایت‌ها، هیچ راهی برای تعیین برق تابلو برق وجود نداشته در نتیجه در صورت احتساب آن، برق مصرفی را باید تخمین زد. انرژی، فضا و منابع برای تامین و عملکرد تجهیزات مصرف شده و این تجهیزات جزیی اصلی از تمام مراکز داده محسوب می‌شوند.
	کلید انتقال اتوماتیک (ATS)		×
	ژنراتورها (گرم کن آب و روغن، کنترل‌های ژنراتور، شارژرهای باتری ژنراتور)		×
	UPS		×
	کلید انتقال استاتیکی (STS)		×		این تجهیزات مشخصا جزیی از مسیر برق هستند اما، برخی معتقدند که باید این تجهیزات را جزیی از مصرف IT محسوب کرد چرا که جداسازی آن دشوار است. در کل، معمولا نیاز به تخمین می‌باشد.
	PDU		×
	سیستم‌های برق بازیابی پس از سانحه		×		با منطق مشابه منطق فوق، اگر بازیابی پس از سانحه را بتوان جداسازی کرد، در آن صورت می‌توان در PUE تاسیسات اصلی آن را محسوب نکرد، در غیر این صورت، باید آن را در نظر گرفت.
	سیستم‌های جایگزین انرژی (PV، باد و غیره)			×	تقریبا همیشه این سیستم‌ها به موازات مرکز داده عمل کرده و به سادگی در همان مکان مرکز داده قرار گرفته است. با احتساب آن در PUE، عملکرد واقعی مرکز داده از نظر پنهان می‌ماند.

 

در جدول 3، لیستی از زیرسیستم های مختلف سرمایشی که باید در محاسبات PUE در نظر گرفته شوند، ارائه می‌دهد. باید توجه داشت که بعضی از این سیستم‌ها مانند تجهیزات تامین هوای تازه و گرمایشی، معمولا به اشتباه از محاسبه‌ی بهره‌وری مرکز داده حذف می‌شوند که این امر به نمایش برآورد بهره‌وری بیشتر از مقدار واقعی آن می‌انجامد.

جدول 3: دسته‌بندی پیشنهادی زیرسیستم‌های سرمایش مرکز داده (برای درک مفهوم این گروه ها به شکل 1 مراجعه شود.)

	زیرسیستم مرکز داده	گروه‌های مصرف برق			مشکلات
		مصارف IT	زیرساخت فیزیکی	حذف از محاسبات
زیرساخت فیزیکی – سرمایش	چیلرها		×
	پمپ‌های آب خنک (اولیه، ثانویه، سومی)		×
	پمپ‌های آب کندانسور		×
	برج خنک‌کننده (فن‌ها، هیترهای تشتک)		×		برخی معتقدند که جداسازی این برج‌ها در تاسیسات با چند کاربری، مشکل است و در این شرایط، به روشی برای تخمین برق مصرف شده مربوط به مرکز داده نیاز است.
	تصفیه آب (پمپ‌ها فیلتر سنگ‌ و انژکتور)		×		تصفیه آب شامل فیلتر کردن آب و سیستم‌های شیمیایی است
	حفاظت لوله‌ها از یخ‌زدگی (گرم کن های کابلی و پوششی)		×
	کمپرسور هوا		×		کمپرسورهای هوا معمولا از شیرهای نیوماتیک در دستگاه‌های آب خنک پشتیبانی می‌کنند.
	رطوبت‌سازهای مرکزی		×
	CRAH/CARC (فن‌ها، کویل های حرارتی، رطوبت‌زایی)		×		CRAH- دستگاه هواساز اتاق کامپیوتر CRAC- دستگاه تهویه مطبوع اتاق کامپیوتر علاوه بر فضای IT مرکز داده، این دستگاه‌ها مهمولا برای تهویه مطبوع اتاق‌های تاسیسات مکانیکی و الکتریکی نیز به کار می‌روند که باید در مصرف برق، محسوب شوند.
	پمپ‌های کندانسور		×
	برق مصرفی سیستم تامین هوای تازه		×		برخی ادعا می کنند که اندازه‌گیری این مرد دشوار بوده و نباید در محاسبات لحاظ شوند.
	تجهیزات گرم کن		×		هیترهای کوچک (معمولا نصب شده بر فن کویل سقف) گاهی در ماه‌های زمستان در اتاق‌های تاسیسات مکانیکی و الکتریکی نیز به کار می‌روند.
	کندانسورها		×		(کندانسورها معمولا تنها در دستگاه‌های CRAC استفاده می‌شوند.)
	کولرهای خشک		×
	سرمایش برای NOC		×
	سیستم‌های سرمایش بازیابی پس از حوادث		×
	پمپ‌های چاه		×		آب زیادی ممکن است در سیستم‌های سرمایش استفاده شود. بعضی از مراکز داده، آب مورد نیاز خود را با پمپ تامین می‌کنند اما بعضی دیگر، آب را از شبکه آب خریده که توسط پمپ‌های دورتر تامین می‌شود. آب به عنوان یک منبع، برای سرمایش، ذخیره‌سازی  حرکت، به انرژی نیاز دارد.

 

جدول 4: دسته‌بندی پیشنهادی سایر زیرسیستم‌های مرکز داده (برای درک مفهوم این گروه ها به شکل 1 مراجعه شود.)

	زیرسیستم مرکز داده	گروه‌های مصرف برق			مشکلات
		مصارف IT	زیرساخت فیزیکی	حذف از محاسبات
زیرساخت فیزیکی – سایر	نورپردازی در سالن های فاوای مرکز داده		×		برخی معتقدند که تنها مسیر برق و سرمایش را باید در محاسبات بهره‌وری در نظر گرفت.
	نورپردازی در اتاق‌های تاسیسات مکانیکی و الکتریکی		×		در ساختمان‌های مختص مرکز داده، اندازه‌گیری این مورد ساده‌تر است اما، در ساختمان‌هایی با چند کاربری، باید تنها بخشی از نورپردازی فضاهای الکتریکی و مکانیکی را محسوب کرد.
	دیگر کنترل‌های دستگاه‌ها (حریق، دامپرها، امنیت فیزیکی، BMS HVAC، PLCها)		×		HVAC – گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع PLC – کنترل کننده‌های منطقی قابل برنامه ریزی BMS – سیستم مدیریت ساختمان شامل سرورهای به کار رفته در کنترل/مدیریت مرکز داده (همان BMS، ایمنی، حریق)
	نورپردازی خارجی			×	این مورد در هر سایت، متفاوت بوده و بسیاری از مراکز داده در تاسیسات با چند کاربری قرار گرفته‌اند در نتیجه، تخصیص مصرف مرتبط به مرکز داده، دشوار است.
	مصارف اداری کارکنان			×	برخی معتقدند که هیچ استاندارد مشخصی وجود نداشته که تعیین کند کدام قسمت از فضای کارکنان، به زیرساخت مرکز داده مرتبط بوده در نتیجه، این موارد نباید محسوب شود. برخی دیگر می‌گویند هرچند جداسازی این فضا مشکل است اما دلیل خوبی برای بکارگیری مدل مصرف بهینه ی انرژی در انجمن ساختمان های سبز آمریکا USGBC می باشد.
	نورپردازی در فضاهای کارکنان مرکز داده			×	این مورد محسوب نشده و این فضا، در تاسیسات با چند کاربری، بسیار متغیر است و می‌تواند از طریق تجربیات موفق پیشین سازمان‌ها مانند USGBC، بهینه سازی شود.

 

در جدول 4، لیستی از دستگاه‌های نورپردازی و دیگر دستگاه‌هایی آمده که معمولا در مرکز داده وجود داشته اما در جداول قبلی لحاظ نشده است. در کل، نورپردازی در محاسبات انرژی مرکز داده محسوب شده اما، نورپردازی خارجی به دلیل تغییرات وسیع در سایت‌های مختلف، باید حذف شوند. اگر نورپردازی خارجی وجود داشته و در طول اندازه‌گیری، مصرف انرژی آن به راحتی قابل جداسازی از مصارف مرکز داده نباشد، می‌توان مقدار تخمینی آن را حذف کرد.

باید توجه داشت که مصارف اداری/کارکنان مشخصا از محاسبات بهره‌وری مرکز داده حذف می‌شوند. دلیلش نیز آنست که در بیشتر موارد، تخصیص مقداری از مصرف کارکنان به مرکز داده بسیار دشوار بوده چرا که در اغلب تاسیسات مرکز داده، کارکنانی با وظایف غیرمرتبط با مرکز داده در همان ساختمان وجود داشته، و مقدار مصرف برق مربوط به این کارکنان، در هر سایت، شدیدا متغیر است. جداسازی مصارف فضای کارکنان اداری از مصارف مرکز داده در تاسیساتی با چند کاربری، بسیار چالش برانگیز است، اما انجام آن لزوما هزینه‌بر یا پیچیده نیست. در قسمت بعد، راه‌کارهایی بدین منظور ارائه خواهد شد.

قسمت 2: تخمین منابع مشترک

مطابق توضیحات قسمت قبلی، دسته‌بندی درست و ثابت مصارف مرکز داده، قسمت مهمی از تعیین PUE به شمار می‌رود. اگرچه همان طور که در مقدمه توضیح داده شد، بعضی دستگاه‌هایی که برق مصرف کرده و به مرکز داده نیز مرتبط بوده، کاربری‌های مشترک دیگری نیز دارد. به عنوان مثال، مرکز داده ممکن است یک چیلر را با ساختمان اداری کناری خود شریک باشد یا ممکن است UPS مرکز داده برق مورد نیاز یک مرکز تلفن را نیز تامین کند. حتی اندازه‌گیری دقیق مصرف انرژی در این دستگاه‌های مشترک نیز در محاسبه‌ی بهره‌وری مرکز داده، فایده‌ای نداشته چون هدررفت آن دستگاه‌ها، به مصارفی به غیر از مصارف مرکز داده که نباید در PUE محسوب شوند، مرتبط خواهد بود.

وقتی یک دستگاه مشترک بوده، روش معمول آنست که به سادگی از محاسبات PUE حذف شود. این کار ممکن است به خطاهای بزرگی منجر شده به خصوص، اگر دستگاه مورد نظر، مانند چیلر، مصرف انرژی بالایی داشته باشد. چنین روشی محاسبه‌ی PUE برای دستیابی به یک مبنای سنجش، به خطر می اندازد. استراتژی بهتر آنست که آن بخش از هدرفت‌های دستگاه مشترک که به مرکز داده مرتبط است، را تخمین زده (یا غیرمستقیم اندازه گیری کرد) و سپس، از آن مقدار هدررفت در محاسبه‌ی PUE استفاده کرد. این روش می‌تواند به نتایج بسیار دقیق‌تری منجر شود.

موردی را در نظر بگیرید که در آن چیلر با دیگر مصارف غیر مرکز داده مشترک باشد. هدف اندازه‌گیری یا تخمین بخشی از برق مرتبط با مرکز داده بوده که چیلر مصرف می‌کند. در اینجا سه روش پیشنهادی در تعیین انرژی مصرفی در چیلر مشترک، آورده شده است:

1. بار حرارتی چیلر را با استفاده از هدررفت الکتریکی مشخص در تمام مصارف مرکز داده اندازه‌گیری کرده یا تخمین زنید، عملکرد چیلر در بهره‌وری را اندازه‌گیری کرده یا تخمین زنید، سپس از این اطلاعات برای محاسبه‌ی مقدار برقی که چیلر برای مرکز داده مصرف کرده، استفاده کنید.

2. نسبتی از بار حرارتی مرکز داده و دیگر مصارف(با استفاده از دمای آب، فشار، تنظیمات پمپ و غیره) را اندازه‌گیری کرده یا تخمین زنید و برق ورودی چیلر را اندازه‌گیری کرده، سپس بر اساس نسبت به دست آمده، سهم مصرف برق چیلر مرتبط با مرکز داده را تعیین کنید.

3. مصارف غیرمرتبط با مرکز داده در چیلر را خاموش کرده و سپس، برای اطمینان از مقدار برق مرتبط با مرکز داده، برق مصرفی چیلر را مجددا اندازه‌گیری کنید.[4]

این اندازه‌گیری‌ها و تخمین‌های غیرمستقیم معمولا در حین بازرسی انرژی مرکز داده توسط یک کارشناس صورت می‌گیرد اما، اپراتورهای حرفه‌ای مرکز داده نیز قادر به انجام آن هستند. وقتی که تکنیک برای مرکز داده‌ی خاص تعیین شد، استفاده‌ی مجدد آن برای تعیین رویکرد بهره‌وری آسان خواهد بود.

تکنیک‌های مشابهی را می‌توان برای دیگر منابع مشترک استفاده کرد. این تخمین‌ها و تکنیک‌های شبیه‌سازی می‌توانند در نرم‌افزار و ابزارهای مدیریت مرکز داده مدل سازی کرد تا به طور مستمر گزارش‌های بهره‌وری فراهم کنند. به عنوان مثال، ابزار InfraStruXure در مدیریت مرکزی مراکز داده محصول Schneider Electric، گزینه‌های متعدد و فزاینده‌ای ارائه داده تا منابع مشترک را در ابزارهای مدیریت انرژی خود تحلیل کند.

قسمت 3: تخمین دستگاه‌هایی با اندازه‌گیری غیرعملی

در هر دستگاهی در مرکز داده که برق مصرف می‌کند می‌توان انرژی مصرفی را اندازه گرفت. اگرچه، برای بعضی دستگاه‌ها، ممکن است اندازه‌گیری پیچیده، گران و غیرعملی باشد. در بسیاری از موارد، اندازه‌گیری غیرمستقیم و تخمین برای دستگاه می‌تواند امکان تعیین PUE به روشی مقرون به صرفه و عملی را فراهم کند.

نمونه‌ای از PDU را در نظر بگیرید که مشخصا دستگاهی برقی به شمار می‌رود. در مرکز داده‌ای با مصرف نسبی، هدررفت PDUها می تواند بیش از 10% مصارف IT بوده و تاثیر قابل توجهی بر محاسبه‌ی PUE بگذارد. با این حال، بیشتر اپراتورهای مرکز داده هدررفت PDU را از محاسبات PUE حذف می کنند به این دلیل که تعیین آن مشکل بوده و این امر، خطای محسوسی در محاسبات نشان می‌دهد.

دلایل بسیاری وجود داشته که چرا اندازه‌گیری مستقیم هدررفت PDU بسیار دشوار بوده، این دلایل عبارتند از:

• تجهیزات اندازه گیری داخل PDU هرگز مستقیما اطلاعاتی در مورد میزان هدررفت فراهم نمی‌کند.

• تجهیزات اندازه گیری ورودی و خروجی در PDU معمولا مقادیر وات مصرف شده را مشخص نکرده و تنها VA یا آمپر را تعیین می‌کنند.

• تجهیزات اندازه گیری ورودی و خروجی در PDU به قدر کافی دقیق نبوده تا بتوان خروجی را از ورودی کم کرده و مقدار هدررفت را محاسبه کرد.

• تعداد زیادی خروجی بر PDU قرار داشته که باید با هم جمع شده تا مقدار برق خروجی PDU محاسبه شود.

خوشبختانه هدررفت‌های PDU کاملا قطعی است و اگر خصوصیات PDU در دسترس باشد، مستقیما از مصارف IT قابل محاسبه است. در نتیجه اگر مصرف وات، آمپر یا VA نامشخص باشد نیز، می‌توان هدررفت PDU را با درجه‌ی دقت بالاتری تخمین زد. در واقع، در این روش تخمین‌های هدررفت معمولا دقیق‌تر از استفاده از تجهیزات اندازه گیری است که در حین ساخت، در PDU قرار داده شده‌اند.[5]

وقتی هدررفت PDU تخمین زده شد، این مقادیر از اندازه‌های خروجی UPS کم شده تا مصرف IT به دست آمده، و به عنوان قسمتی از مصارف زیرساخت‌ها در تعیین PUE محاسبه شود. این روش ساده به طور قابل توجهی کیفیت محاسبه‌ی PUE را نسبت به نادیده گرفتن هدررفت PDU، ارتقا می‌دهد. چنین قابلیتی را می‌توان در ابزارهای نرم‌افزاری ایجاد کرده و در بازرسی انرژی از آن استفاده کرد، یا مانند سیستم نرم‌افزار مدیریت مرکزی انرژی InfraStruXure ، این قابلیت را مستقیما در نرم‌افزار مدیریت آنی انرژی ایجاد کرد.

این تکنیک‌های تخمین در گزارش دیگری که در پایان این مقاله آمده، به تفصیل توضیح داده شده است.

نتیجه‌گیری

عبارت PUE را به عنوان نسبت دو عدد، برق ورودی مرکز داده بر برق مصارف IT، تعریف می‌کنند. در حالی که در ابتدا به نظر می‌رسد تنها مشکل به دست آوردن این دو اندازه و محاسبه‌ی نسبت آن بوده، اما در تولید مرکز داده به این سادگی نیست.

مراکز داده معمولا قسمتی از ساختمانی هستند که اهداف و کاربری‌های مختلفی داشته در نتیجه، نمی‌توان نقطه‌ای مشخص را یافت که در آن، تمامی برق ورودی مرکز داده یا مصرف IT را اندازه‌گیری کرد. به عبارت دیگر، باید تعداد مناسبی از نقاط اندازه‌گیری تعیین کرد تا تمامی انرژی مرکز داده که نیاز به شناسایی داشته، را محاسبه کرد و معمولا داده‌های برق مصرفی از زیرسیستم‌های مختلف باید با هم ترکیب شده تا برق ورودی کلی مرکز داده مشخص شود. پیچیدگی بیشتر از آن جا شروع شده که دستیابی به بعضی از این اندازه‌گیری‌های برق ممکن است عملی نبوده، یا دستگاه‌هایی ممکن است با مصارفی غیرمرتبط با مرکز داده، کاربری مشترکی داشته باشند.

این مقاله لیستی از زیرسیستم‌های مرکز داده فراهم کرده که باید در تحلیل مصرف انرژی محسوب شده، و همچنین نحوه‌ی احتساب این انرژی مصرفی زیرسیستم‌ها در محاسبه‌ی PUE، را توضیح می‌دهد. علاوه بر آن، این مقاله روش‌هایی اجرایی را در تعیین انرژی مصرفی دستگاه‌هایی با کاربری مشترک و دستگاه‌هایی که اندازه‌گیری آن غیرعملی بوده، معرفی کرده تا در محاسبه‌ی PUE به کار گرفته شود.

اپراتورهای مرکز داده باید درک کنند که محاسبه ی PUE لزوما نیازمند تجهیزات اندازه گیری گران و پیچیده نبوده چرا که بسیاری از هدررفت‌های مرکز داده را می‌توان از طریق اندازه‌گیری غیرمستقیم یا تخمین به طور موثری برآورد کرد.

در عین حال که اجرای این روش‌های برای کاربران عادی دشوار به نظر می‌رسد، نرم‌افزارهای کم هزینه و ساده و قابل استفاده‌ای در دسترس بوده تا این مشکلات را تسهیل کرده و به هر مرکز داده‌ای، بزرگ یا کوچک، جدید یا ارتقا یافته، این امکان را داده تا سیستمی برای مدیریت آنی و موثر انرژی داشته باشد.

 

 

[1] – در این مقاله، از PUE به عنوان معیار بهره‌وری استفاده شده و تمامی مباحث قابل تعمیم به DCiE می‌باشد.

[2] – http://www.thegreengrid.org/en/Global/Content/Books/Book1-

PUE A Comprehensive Examination of the Metric

[3] – http://www.thegreengrid.org/en/Global/Content/white-papers/ERE

[4] – این تخصیص دقیق نبوده، و معمولا هدررفت مرتبط با مرکز داده، کمی بیشتر از واقعیت بیان می‌شود، به دلیل آن که قسمتی از هدررفت چیلر ثابت بوده و با خاموش کردن مصارف غیرمرتبط، تغییر نمی‌کنند.

[5] – خطاهای اندازه‌گیری هدررفت PDU، چند برابر شده چرا که این خطاها تفاوت دو عدد بسیار بزرگ هستند. خطاها به قدری بزرگ بوده که اغلب موجب شده بهره‌وری PDU از طریق اندازه‌گیری مستقیم تعیین شده که از 100% فراتر رفته و این مشخصا غیرممکن است.