杨华　曹忠波　董倩　王大深

摘要：2021年，工业和信息化部印发《新型数据中心发展三年行动计划（2021-2023年）》，计划提出用3年时间，基本形成布局合理、技术先进、绿色低碳、算力规模与数字经济增长相适应的新型数据中心发展格局。在利用率方面，到2023年底，全国数据中心平均利用率力争提升到60%以上，能效水平方面，新建大型及以上数据中心PUE降低到1.3以下。本文就合理、综合利用SPCN电力、冷量、空间、网络等每一种资源，提升数据中心资源利用率进行分析。

关键词：新型数据中心 PUE

背景

随着云计算、大数据、人工智能、物联网等热门技术的大规模应用，数据量呈现出指数级增长态势。根据IDC（国际数据公司）预测，2025年全球数据流量将会从2018年的33ZB上升至175ZB。突如其来的疫情也使得越来越多的企事业单位谋求数字化转型措施以保证其有序发展，以及越来越多的个人用户开始习惯通过网络进行会议、学习和工作，以上种种对数据中心的需求将促使数据中心容量呈爆发式增长。

据2020年统计，全国数据中心总体平均利用率为50.07%，省内数据中心的平均利用率为57%，虽然超过全国总体平均水平，但与华北、华东、华南数据中心仍有一定差距，数据中心利用率仍需进一步提高。

定义新型数据中心

《新型数据中心发展三年行动计划（2021-2023年）》中提到的新型数据中心是指以支撑经济社会数字转型、智能升级、融合创新为导向，以5G、工业互联网、云计算、人工智能等应用需求为牵引，汇聚多元数据资源、运用绿色低碳技术、具备安全可靠能力、提供高效算力服务、赋能千行百业应用，与网络、云计算融合发展的新型基础设施。与传统数据中心相比，新型数据中心具有高技术、高算力、高能效、高安全等特征，在数字化日益普及的今天，新型数据中心能更好支撑新一代信息技术加速创新，加快推动制造强国和网络强国建设。

三、存在問题分析

在传统企业变革升级的浪潮中，企业上“云”的数字化转型趋势是不可逆转的，因此云计算、大数据、物联网、人工智能AI等信息通信技术对数据中心的需求量越发庞大，全行业对数据中心的计算和存储能力提出了更高要求。为了顺应这一趋势，数据中心会逐渐向更高算力、更高算效迈进。同时，为提高业务部署的灵活性，数据中心采用了更多虚拟化、模块化等技术。虚拟化技术的应用使得负载能够在服务器之间动态迁移，应用访问也存在着瞬时爆发的特点，IT 设备的功耗波动大且频繁，IT设备与空调、UPS等基础设施之间的匹配难度增加，对电力、制冷和网络的动态需求随之增加。

在对省内各个数据中心进行调查、分析后，不难发现各数据中心普遍存在基础设施的管理能力不足，SPCN动力、制冷、空间及网络等基础设施可视化能力较差的问题。资源规划及使用在一定程度上依靠人工进行管理，无法匹配新型数据中心自动化管理及数字化转型的需要。大多数数据中心的利用率只有 60%，而40%的容量是损失的，有些数据中心存在高达50%损失的情况。容量利用率降低意味着能源效率降低、运营成本的升高。根据调查得知，各数据中心基础设施的资源规划及使用随着业务需求变化和时间推移会不断发生改变，容易产生大量容量碎片。IT 设备的部署过程与预先设计时的预置条件匹配程度也存在一定偏差，容量碎片化是造成数据中心利用率降低的主要原因之一。

目前利用资源管理系统进行资源、资产管理，利用动力环境的专业网管进行基础设施的监控、管理，利用数据网络的专业网管系统进行网络监控分析等等。这种管理方式虽然在各个维度均可进行细致管理，深入分析，但还是带来了多方面的问题。一是对数据中心运维人员、市场营销人员、管理者及客户而言，没有统一的视图获得所需要的信息，存在信息孤岛，维护多个离散的工具、系统也提高了管理成本、时间成本;二是不同系统之间的数据难以关联和共享，在容量规划、业务预判及生成报表的时候尤其困难;三是需要花费大量的时间、精力去更新数据，使其保持同步，降低工作效率，影响决策和响应速度。

提升数据中心利用率

根据PUE（Power Usage Effectiveness电能使用效率）的计算公式：PUE=数据中心总设备能耗/IT设备能耗，数据中心总设备能耗包括制冷用电总负荷、供配电损耗和IT设备总能耗。PUE值越低，说明用于IT设备的能耗占得比重越多，意味着数据中心的能源效率越高。

对于数据中心运营者而言，加强IT设备、动力、制冷及承载网络的管理能力，进一步提升数据中心容量利用率刻不容缓。需要对数据中心资源进行可视化的管控与变更管理，对数据中心机房、机柜、U位、电力、冷量和网络进行统计、分析，协助数据中心运营者实时动态掌控使用情况，提供规划仿真及趋势预判，实现业务快速部署。

通过打造一个对IT负载、电力、制冷、空间和网络等资源集约化管理的平台，能够管理数据中心各个维度的容量使用情况，统计与分析机房SPCN（空间、电力、冷量、网络）容量使用和剩余情况，实现数据中心资源的统一管理、规划和分配，针对IT设备上架，可以基于SPCN智能计算，给出设备上架位置建议，使设备分布更加合理，以减少容量碎片，实现资源的合理部署，提升数据中心资源利用率。

参考文献：

[1]数据中心DCIM技术白皮书

[2]新型数据中心发展三年行动计划（2021-2023年）