數據中心設計之電源分析

一、過多的電能

當系統工程師為整個公司的服務器設計供電設備時，他們使用和土木工程師設計隧道同樣的方式，建造一個能夠適應最大流量的隧道。盡管隧道里大多數的車輛只是通勤車，工程師們仍然要確保隧道能夠容納大型卡車或者油罐卡車。

服務器也是一樣。通常會指定基于最大的系統配置及負載需要電源需求。但是系統工程師不需要如此辛苫。他們能夠為不同的設置配備不同的電力需求。自然地，這將花掉更多的錢，因此他們傾向于在所有的布線模型中配置最大的電能供應而不管實際使用的電量。

以圖所示的服務器為例，兩個服務器來自同一個系列WasteTech'sEscalenteline。左邊的WasteTech'sEscalente5000SUX配置了足夠的硬件，只需要60W的電能。右邊的6000SUX的最高配置安裝上足夠多的硬件后則要消耗540W的電能。然而兩臺服務器卻使用了同樣的電源。盡管目前的電源使6000SUX獲得了足夠的電能，但是對于消耗電量較少的服務器而言，則提供了過多的電能。這種過度供電造成了浪費。

但是問題并不僅限于同一系列的服務器。很多時候廠商選擇一種能夠適合所有設備的電源。同樣的，問題在于浪費。雖然廠商選擇同樣的電源應用于所有設備要更便宜一些，而你最終要為低效率供電負責。更嚴重的是，環境也為此付出代價，因為設各的低效用電會產生更多的碳排放。

令人感到欣慰的是，許多像戴爾那樣的公司提供了不同的電源配置方案，消費者能夠根據每臺服務器的工作情況選擇合適的電源。特別是當這種配置方法貫穿服務器的整個使用壽命時，將大大地降低能耗。

二、效率

電源的效率通常用輸出直流電量除以輸入交流電量來計算。如果一種電源能夠用更少的交流電產生更多的直流電，那么使用更多的交流電將比使用直流電節能。公式如下

效率=(輸出直流電)/(輸入交流電)

例如，如果有一種電源輸入300W輸出200W，計算起來很簡單，就是用200除以300。

效率越高越好。在這個例子中，66%并不算好。一般來說，一種高質量的電源效率在75%~85%。例子中那剩下的34并不僅僅是消失了，而是轉化成了熱量，于是不得不再花錢去冷卻這些熱量。

當考慮了電源效率和系統冷卻，計算機有效工作所消耗的電能可能低于驅動系統總電能的50%。那就意味著超過一半的能耗成了耗盡投資回報率(RDI)的無底洞，這種增長的運營成本對客戶毫無益處。

不同型號與用途的機器可以使用不同種類的電源。

三、負載

就效率而言，當服務器閑置時電源是最低效的。那并不是說它們使用了更多的電，而僅僅是他們用電的效率低。就如同一臺摩托車，當停在那里踩油門時，雖然消耗了汽油，卻沒有移動。但是當把車騎上車道時，最終能到達某地，那時被浪費的能量的比重要比你將車閑置的時候少。現在，想想看一臺服務器配置最小化，但是卻使用一個很大的電源。那個電源將產生許多無用的電。

廠商正在嘗試著解決這個問題。然而就如之前所看到的那樣，這將需要更多的前期投入，特別是使用昂貴的可循環材料。

四、冗余

數據中心常常配置多余的電源，原因顯而易見，如果一個電源壞了，還有其他的能夠保證服務器運轉。事實上，在大型數據中心，電源在不同的電網上，所以如果交流電源在某個電網上出了問題，其他的電源與服務器還將繼續工作。

冗余的電源配置對于確保設備正常運行是好的，但是對于能源效率而言則不然。比如，如果服務器運行需要200W，但是只有1個800W的電源，那么這臺服務器只能使用25%的供電量。如果添加了1個冗余的電源，能源使用就在這2個電源問被拆分了，從每一個電源上僅能獲取100W。這時將從25%的負荷、83%的效率，降到12.5%的負荷、65%的效率。

數據中心中的種種問題，歸結起來其實是一個平衡的問題。系統可用性與降低能源使用和成本，究竟哪個更重要?