IT負載率與數據中心規模——孫長青

中科仙絡 規劃設計部總工 孫長青

1、數據中心規模指標

提及數據中心的規模體量，有多個描述口徑，好比：數據中心佔地面積、數據中心建築面積、數據中心機架數量、數據中心服務器數量、數據中心市電容量、數據中心能耗指標（標準煤）容量、數據中心IT總功率等等。各類描述口徑，都抓住了數據中心的各自特色，也都有各自的侷限。

一、面積規模指標

數據中心佔地面積及建築面積都是數據中心規模的指標之一，可是一樣面積的數據中心，其佈置機櫃數或IT總功率差距也會很是大，並非普遍接受的表述方式。

二、機架數規模指標

最流行的表述方式是機架數。

機架數是最直觀的數據中心規模表述方式，甚至在政府的正式文件中，也以機架數來體現數據中心規模，例如，工信部首次公佈的《全國數據中心應用發展指引（2017）》中，就是以機架數來衡量和預估各地數據中心規模：根據預測，2018年北京地區可用數據中心規模將達到18.6萬架左右，需求規模將超過30萬架，供應存在較大缺口。與此同時，河北、內蒙古、天津等距離北京較近地區，預計2018年可用數據中心規模將達到49.2萬機架。

平時各數據中心也常以機架數來作描述，如某某宣傳本身上海佈局的某數據中心規模達1萬架機櫃，極大的擴充了其在該區域的佔有率，使其可以知足更多戰略客戶的迫切需求。

但機架數的表述方式，並不能將整個數據中心的規模作很好的限定，由於單機架密度千差萬別，交代完機架數量後，還須要給出單機架功率密度，來肯定最終的數據中心規模。

三、IT總功率規模指標

隨着數據中心行業的發展，IDC的規模愈來愈大，其對數據中心規模的評價方式的影響力也愈來愈大。IDC行業的出租費用如今廣泛以××元/kw（這個單價地域差距很是大，也隨着時間不一樣有較大波動，不含電費的價格大概在600~1200之間，含電費的價格以4kw的機櫃爲例，單機櫃大概在6000~8500之間。）來計價。

也就是說，數據中心的整體規模，最終折算到IT總功率是最直接體現其經濟價值的。那麼，總的數據中心規模，以總IT功率來統計將是最貼合實際的一個指標。

由此延伸而出的總面積、總市電容量、須要的能耗指標，都須要根據各自的規劃設計水平及運維水平進行優化，在IT功率必定的狀況下，來實現最低的單位IT功率建築面積、最低的單位IT功率市電容量、最小的PUE值等。因此，整個數據中心的規模，規劃設計起着相當重要的做用。

2、IT負載率

一、IT負載率簡介

IT負載率是IT設備實際所須要的功率與額定負載時所需的功率的比值，用公式表示爲

Kc=Psb/Psn
式中: Psb——IT設備實際所需功率。
Psn——IT設備額定功率。

在規劃設計過程當中，肯定數據中心規模的時候，IT負載率是一個繞不過的因素。這個IT負載率，在不一樣的人羣使用時，取值也有很大不一樣，其範圍落在在0.8~1之間。

那麼，這個IT負載率在規劃設計時，該不應要呢？數值取多少合適呢？

銀行等金融類數據中心，有時會取IT負載率爲1。

可是在其餘行業，好比互聯網行業，IDC行業投資方等是但願IT負載率取值小於1的。這是直接與經濟利益掛鉤的，在能耗指標相同的狀況下，IT負載率取值0.9或1，能夠放置的IT服務器數量就要相差10%，這個在算投資回報收益的時候，將是一個很是可觀的數值，任何投資者都會眼紅的。馬克思說:「一旦有適當的利潤,資本就大膽起來。若是有10%的利潤,資本就會保證處處被使用…… 」咳咳……

二、爲什麼會有IT負載率的存在？

規劃設計中，通常以單機架功率爲最小統計單位，而IT機架功率是由一臺臺服務器組合而來。服務器電源作的是交直流轉換，轉換過程當中自己須要消耗必定電力，大體有如下幾個特色：

a.低負載狀況下，電源轉換效率很低，這意味着更多的電力消耗在電源自己上；

b.隨着負載增長，轉換效率迅速上升，負載爲40%-60%時轉換效率達到最高；

c.負載超過60%後，電源轉換效率隨負載升高緩慢下降。滿負載時電源轉換效率反而相對較低，電源空耗更多的電力。

真正在服務器運行的過程當中，都不會以額定功率運行。好比，以300w的額定功率服務器爲例，真正運行的時候，通常是達不到這個值的，根據行業不一樣，徘徊在額定功率的50%~90%之間。

這就爲IT負載率的存在埋下了伏筆。

3、IT負載率與數據中心規模的關係

以IT總功率表示的數據中心規模通常由如下公式肯定：

IT總功率=Q÷8760÷PUE÷ρ
其中：Q——年耗電量
PUE——年均PUE
ρ——IT負載率

由公式可知，IT負載率的大小，直接影響到總體數據中心的規模。

規劃設計過程當中，一般會以單機架功率來進行總體規劃，假設根據數據中心需求，各方最終肯定單機櫃功率爲4kw。那麼，以42U標準機架爲例，好比說2U的機架式服務器，假設單臺功率爲550W，則放8臺的功率便可達到4.4kw，而42U標準機架，考慮散熱空間及其餘輔助設備，能夠放15~20臺2U的服務器。現實中，單機櫃功率達到16kw，甚至20kw的也有很多案例。這就是單臺機架內仍然有很大的擴展空間，能夠加大單機櫃額定功率。

根據筆者多年數據中心Uptime設計認證（TCDD）的經驗，Uptime對其認證的任何等級的IT機房，都要考慮極端氣候條件下最不利場景能保證N的容量需求，其認證機房均要求IT負載率必須爲1，不得取小於1的係數。

然後面的建設及運行階段的IT負載率，根據業務的不一樣，實際數值也是天差地別，有些業務低峯時期IT負載率甚至會低於60%。

這其中蘊藏着極大的寶藏，有待後期運維和管理部門繼續挖掘這部分潛力，固然，若是挖掘不當，可能就是給本身挖坑了！慎之！