对于典型的数据中心而言，数据中心物理基础设施(DCPI)的10年总拥有成本(TCO)可高达每机架80,000到150,000美元。在这些成本中，电能消耗占相当大的比重，约为总成本的20%。这值得引起注意，因为所消耗的许多电能都被浪费了（变成了热量），而相当一部分浪费是可以避免的。据估计，全世界各个数据中心每年的耗电量达40,000,000,000千瓦时。因此，对于数据中心运营者而言，减少这些能耗中的浪费不仅是一个重大的经济问题，而且是一个重要的公共政策问题。

有关数据中心效率的典型的简单化模型完全低估了数据中心的电能浪费。因此，提高效率所带来的益处远比人们普遍认为的要大。不二师兄将通过四期内容为邦友们介绍一个经过改进的模型，该模型能够提供更准确的数据中心损耗数据，并指出哪些方面有改进能耗的机会。

图1  电费在总拥有成本中占很大比重

任何设备或系统的效率都来自其能源输入（电能、燃料及任何使其“运转”的能源）中转化为所希望的有效结果的那一部分，未获得有效结果的能源输入一律被视为“浪费”。这一有效输出占总输入的比例通常以百分比表示。“有效”是指特定系统取得了所希望的任何结果，这可能不仅取决于系统的性质，还取决于使用环境。例如，一个电灯泡的输出包括5%的光和95%的热，可以将它视为5%效率的电灯泡，或95%效率的加热器，具体取决于是用来给房间照明还是取暖。“有效输出”是指对有关系统有意义的任何输出。

在数据中心的范畴内，效率被定义为总设施功率与IT设备功率的比值。这个参数称为数据中心效率（PUE）。PUE等于1相当于100%效率的数据中心。PUE的值越高，数据中心的整体效率就越低。例如，PUE等于2，意味着数据中心所使用的功率两倍于IT设备运转之所需。

对于数据中心物理基础设施，输入的是电能，有效输出是计算设备所消耗的电能。在本系列文章中，数据中心的模型为一个电力系统，其“总输入”是其从市电消耗的电能，其“有效输出”是它用于计算的那部分电能，这可以用提供给IT设备的电能来表示。

图2 数据中心效率被定义为输入电能中提供给IT负载的那一部分电能

如果数据中心的效率为100%（PUE为1），则提供给数据中心的所有电能都会输送给IT负载。在实际情况下，有许多时候电能被IT负载以外的设备消耗了，因为需要为IT设备进行良好的安置、供电、冷却并加以防护，使之可以提供有效的计算能力。（这些任务由数据中心的数据中心物理基础设施(DCPI)来完成。）消耗数据中心电能的非IT设备包括变压器、不间断电源(UPS)、电源线、风扇、空调、泵、加湿器和照明设施。其中有些设备，例如UPS和变压器，与IT负载串联（因为它们提供了为IT负载供电的线路），而另一些设备，例如照明设施和风扇，则与IT负载并联，因为它们执行数据中心的其他支持功能。图3显示了数据中心效率模型中能耗的这些内部构成成分。

图3  数据中心效率模型中的能耗细节