Bulut Veri Merkezi İşletme ve Yönetimini Optimize Etmek için Enerji Verimliliği Ölçütlerinin Sistematik İncelemesi

Özet

Bulut veri merkezleri dijital yaşamı güçlendiren altyapının önemli bir bileşeni ve enerji verimlilikleri en öncelikli konu; çünkü büyük miktarda elektrik tüketiyor ve işletme maliyetine ve çevresel etkiye katkıda bulunuyor. Enerji verimliliği ölçütleri bir veri merkezinin enerjiyi hesaplama ile soğutma ve diğer ek yükler arasında ne kadar etkili kullandığını ölçüyor. İnceleme 25'ten fazla ölçütü ve 250'den fazla literatür referansını gözden geçiriyor; her ölçüt için tanım, formül, birim, en iyi değer ve diğer ölçütlerle niteliksel etkileşimleri veriyor ve sonra zorlukları ve araştırma yönlerini listeliyor.

Bulut veri merkezinde BT ekipmanı elektrik kullanımının kabaca %60'ını, soğutma ve güç dağıtım sistemleri %30-40'ını oluşturuyor. PUE, DCiE ve CUE yalnızca kısmi bir görünüm veriyor çünkü genellikle yazılımla ilgili verimsizliği, dinamik iş yüklerini ve şebeke düzeyi CO2 yoğunluğunu dışlıyor; Sunucu PUE (SPUE) gibi daha ince taneli ölçütler önerilmiş ama henüz standartlaşmamış. PUE'nin sayılan zayıflıkları: manipüle edilebilir (örn. kullanılmayan ekipmanı kapatarak), genellikle optimal koşullarda bildirilir ve yalnızca altyapı enerjisine bakıp BT kullanımını yok sayar.

CUE, enerji sağlayıcılarından gelen ve genellikle mevcut olmayan veya yaklaşık olan CO2 verisine bağlı ve ofsetleri ve yaşam döngüsü (gömülü) emisyonları dışarıda bırakıyor; yazarlar kapsam 2 raporlamasını standartlaştırmayı ve zaman damgalı karbon yoğunluğu ile REC kullanmayı öneriyor. Dağıtık UPS tasarımları (birkaç rafı hizmet veren, çift girişli sunucu PSU'larına DC besleyen bir batarya kabini veya her sunucunun içindeki batarya) merkezi UPS'in AC/DC/AC çift dönüşüm kayıplarını önler. Veri Merkezi Güç Yoğunluğu (DCPD, W/m²) ısıl sıcak noktalar ve soğutma darboğazlarıyla ilişkili ve Raf Soğutma İndeksi (RCI) ile negatif korele olduğu söyleniyor.

Örnek vakalar: Google 2023 filo ortalaması yıllık PUE 1,10 bildirdi (sektör ortalaması 1,58); Microsoft PUE ve WUE'yi birlikte bildiriyor ve iklim ve nemi konuma özgü değişkenler olarak vurguluyor. Sınırlar: analiz niceliksel değil betimleyici; asıl değeri bir taksonomi ve bilinen ölçüt zayıflıklarının listesi olması.

Öne çıkan noktalar

1. Bulut veri merkezinde BT ekipmanı elektrik kullanımının kabaca %60'ını, soğutma ve güç dağıtım sistemleri %30-40'ını oluşturuyor.
2. Ölçütler iki sınıfa ayrılıyor: BT ile ilgili (APC, CPE, DWPE, EWR, ITEE, OSWE, PpW, ScE, SPUE, SWaP) ve BT dışı (CADE, DCA, DCeP, DCgE, DCPD, DCPE, DC-FVER, DH-UE, DH-UR, EBS, H-POM, PDE, PEsavings, SI-POM, TUE, PUE, DCiE, CUE).
3. PUE, DCiE ve CUE yalnızca kısmi bir görünüm veriyor çünkü genellikle yazılımla ilgili verimsizliği, dinamik iş yüklerini ve şebeke düzeyi CO2 yoğunluğunu dışlıyor; SPUE gibi ince taneli ölçütler önerilmiş ama standartlaşmamış.
4. PUE zayıflıkları: manipüle edilebilir (örn. kullanılmayan ekipmanı kapatarak), genellikle optimal koşullarda bildirilir ve yalnızca altyapı enerjisine bakıp BT kullanımını yok sayar.
5. CUE enerji sağlayıcılarından gelen ve genellikle mevcut olmayan veya yaklaşık CO2 verisine bağlı, ofsetleri ve gömülü emisyonları dışarıda bırakıyor; yazarlar kapsam 2 raporlamasını standartlaştırmayı ve zaman damgalı karbon yoğunluğu ile REC kullanmayı öneriyor.
6. Dağıtık UPS tasarımları (birkaç rafı hizmet veren batarya kabini veya her sunucuda batarya) merkezi UPS'in AC/DC/AC çift dönüşüm kayıplarını önler.
7. Google 2023 filo ortalaması yıllık PUE 1,10 bildirdi (sektör ortalaması 1,58); Microsoft PUE ve WUE'yi birlikte bildiriyor.
8. DCPD (W/m²) ısıl sıcak noktalar ve soğutma darboğazlarıyla ilişkili ve RCI ile negatif korele olduğu söyleniyor.

Tasarımda kullanımı

• Verimlilik raporlamasında PUE'yi tek ölçüt yapmayın; PUE'nin zayıflıklarını (manipülasyon, optimal koşul raporlaması, BT kullanımını yok sayma) bilerek WUE, CUE ve BT tarafı ölçütlerle (SPUE, PpW, ITEE) tamamlayın.
• CUE hesabında zaman damgalı şebeke karbon yoğunluğu ve kapsam 2 verisini kullanın; sağlayıcı verisinin yaklaşık olabileceğini belirtin.
• Merkezi çift dönüşümlü UPS yerine dağıtık UPS mimarilerini (batarya kabini veya sunucu içi batarya) dönüşüm kayıpları açısından karşılaştırın.

Kimler okumalı

Veri merkezi enerji verimliliği ölçütlerini seçen ve raporlayan tasarımcılar, işletmeciler ve politika uzmanları.

Belgenin bölümleri

1. 1. Giriş (1.1 Arka plan ve istatistikler, 1.2 Sistematik inceleme metodolojisi, 1.3 Literatür taraması, 1.4 Mevcut boşluklar ve katkı, 1.5 Makale yapısı)
2. 2. Bulut veri merkezlerinde enerji yönetimi (2.1 Sunucular ve raflar, 2.2 UPS, 2.3 PDU, 2.4 BT odaları ve ekipmanı, 2.5 HVAC, 2.6 Tesis güvenliği, aydınlatma ve ofisler)
3. 3. Bulut veri merkezlerinde enerji verimliliği ölçütleri
4. 4. Gerçek dünya örnekleri
5. 5. Zorluklar ve gelecek çalışmalar (5.1 Zorluklar: BT ile ilgili ve BT dışı ölçütler; 5.2 Gelecek çalışmalar)
6. 6. Sonuçlar

Belgeyi okuyun

Yayın bilgileri

Yazarlar

Ashkan Safari; Hoda Sorouri; Afshin Rahimi; Arman Oshnoei

Yayıncı

Electronics (MDPI AG)

Yıl

2025

Cilt

14

Sayı

11

Sayfalar

2214

Belge dili

İngilizce

Kaynak türü

Bilimsel yayın

Erişim

Açık lisans — indirilebilir

DOI

10.3390/electronics14112214

Lisans

CC BY 4.0 — atıf vererek paylaşabilirsiniz

Lisans kanıtı

www.mdpi.com

Künye