勤益電算中心24小時待命 善用冷熱分流打造超省電機房

衡量機房節能省電常見的指標是PUE（Power Usage Effectiveness）值，這是以資料中心總用電量除以資料中心內IT設備總用電量後得到數值，例如總用電量200KW，而IT設備用電100KW，PUE值計算方式就是200÷100＝2。PUE值越低，代表機房空調冷卻需要的電力越低，能源越能有效運用於IT設備。

一般來說，臺灣機房PUE平均值約是2.5，近2年不少企業新建的先進機房則可以達到2以下，但是有一間國立大學，在2009年就打造了一座PUE值達到1.7的省電機房，甚至有機會挑戰1.4的超省電目標。這間學校就是位於臺中縣太平市的勤益科技大學。

勤益科技大學學生人數近1萬1千人，近年來積極興建大樓與擴張校地來因應成長需求，另一方面，勤益在2006年獲得教育部教學卓越計畫經費補助，開始建置校園數位學習環境，陸續新增了許多新的學習平臺，越來越多的IT設備進駐，也讓老舊機房逐漸不勝負荷。

趁著新圖資大樓的建造，勤益也同步打造了一座全新的綠色機房，勤益科技大學電算中心主任楊勝智正是背後的關鍵推手。2008年，楊勝智接任主任後最重要的工作就是建置新機房。

當時，教育部行文要求各校推動節能減碳政策，楊勝智趁機以綠色機房為目標，向校方提出3千多萬元的機房建置計畫，希望設計一座PUE值小於2的綠色專業機房。校方決定全力支援這項計畫，作為學校重點發展特色，全額撥款來興建新機房，而且還維持原有計算中心運作經費。

勤益原本的機房老舊，設備耗電很高，PUE值達到3、4，為了達成PUE值小於2的目標，楊勝智盡可能地在經費內採用各種專業機房設計。但當時大專院校綠色機房的建置案例不多，除了勤跑研討會，楊勝智也到處參觀私人企業的機房，來了解最新的機房技術，另外還向校內冷凍空調系教授請益，自行研究冷熱氣流分離的理論，以掌握機房節能設計的關鍵。

另外他還透過設計標案的方式，向廠商徵求綠色機房的設計方案，不過，楊勝智評估，招標廠商無法獨力完成整座綠色機房的建置，後來決定自行規畫新機房，整合多家廠商共同建置。

經過1年多規畫與建置，勤益在2009年8月完成這座新機房。整座機房約20多坪，採取高架地板設計，位於大樓內部，沒有對外窗戶，並在天花板、地面與4周牆面內均包裹了銅箔來隔絕對外或對內的電磁波干擾，並安裝了自動消防系統與遠端監控系統。

在機房冷卻設計上，楊勝智採用冷熱氣流分離式的空調設計，透過整排機櫃的擺設來區分冷通道和熱通道。冷空氣由高架地板底部向上吹進入兩排機櫃間的冷通道，再從前方進入機櫃，通過伺服器後產生的熱空氣則從機櫃後方排出。在機櫃後方的天花板則安裝了2～3部抽風口，將熱風排放到冷卻用的管路中，送至屋頂冷卻水塔降溫。

為避免管線阻擾高架地板下的冷空氣氣流，而影響空調效率，勤益也將網路線與電力線轉移到機櫃上方，並導入結構化布線系統，在機櫃上方設置梯架來安置線路。每一排機櫃的電源線和網路線，各自分開到不同的走線梯架中以便後續管理，這些線路再透過支架進入每一個機櫃中。

目前勤益機櫃使用率只有6～7成，仍有不少閒置機櫃。楊勝智要求維運人員用保鮮膜封住所有空機櫃的入口，避免冷空氣進入空機櫃而浪費。

建立遠端監控與獨立冷卻水塔，以減少外氣交換耗電

勤益在機房內設置了兩套冷卻空調系統相互備援，而且建置了獨立的冷卻水塔與通道，而不是和大樓共用冷卻水塔。

楊勝智解釋，採取獨立水塔的好處是，機房擁有獨立的排氣系統，可以減少外氣交換的比率。因為大樓空調為了確保室內氧氣濃度，必須導入外面空氣，但外部空氣的溫度較高，外氣交換率越高，消耗的冷卻能源也越高。若機房內沒有人員進駐，就不需要為了確保氧氣濃度，就可以降低外氣交換率來節省空調系統的耗電。

所以，楊勝智採用了IP KVM設備來建立遠端監控系統，在控制室就能掌握機房內的各種資訊，例如像溫度、濕度、攝影機、電力、甚至是空調系統下方地板的排水狀況、氧氣濃度等資訊，甚至，還將這些資訊整合到網頁系統，任何管理人員在其他辦公室或家中，就能遠端了解機房狀態。遇到監控狀態超過預設警戒值時，系統還會自動以手機簡訊向管理人員示警。

管理人員不用進入機房以後，除了可減少開關門時的冷氣消耗外，機房也不需要維持一定的氧氣濃度，可以減少外氣交換來降低空調系統的耗電，現在，勤益機房的外氣交換率幾乎是零，但還得透過遠端監控系統隨時監控氧氣濃度，確保人員進入時的安全。

結合大樓電力，降低UPS蓄電耗能

為了提高電力可靠性，勤益機房也建置了3套不斷電系統，每套可以提供1半的電力需求，總共是1.5倍電力，其中任何1套當機，其於2套仍然有足夠供電。由於勤益機房是配合新大樓同時建置，因此還可以結合大樓發電系統來提供市電的備援，當市電斷電60秒內，大樓的柴油發電機就會自動啟用接手供電，楊勝智表示，機房UPS不斷電系統只需維持數分鐘的蓄電量，支持到發電機接手即可，不用像舊機房的UPS必須提供至少30分鐘的電力以便管理人員及時關機。「為了備援即使有3套UPS，整體耗電還是比過去更低。」他說。

除了實體機房的省電設計以外，楊勝智一開始建置新機房就決定導入虛擬化技術，楊勝智表示，原本設計之初擔心新機房空間只有20多坪，1年就會不敷使用。2009年時，勤益將原有14個應用系統轉移到2臺實體伺服器上的虛擬平臺中，2010年時再將27個應用系統轉移到3臺實體伺服器上，另外還準備了數臺備援用的虛擬主機。透過虛擬化整併伺服器以後，勤益機房的使用率只達到6、7成，楊勝智認為，足以容納未來十年的需求。「結合虛擬化，小機房的空間不再是缺點，反而是優點，比大機房更容易省電。」

楊勝智在機房內處處著眼，採用了多種省電設計來確保空調制冷力以降低耗電，也設計了多種備援機制來提高穩定性，但在新機房建置完成後半年，卻發生了一件超乎他想像的意外。

農曆大年初三，楊勝智還在南部家中，突然接到負責機房維運人員的電話，告訴楊勝智說，機房監控系統的簡訊顯示機房溫度異常，從平時的25、26度，飆升到60～70度。負責維運的組長已經先行趕到機房進行緊急關機，楊勝智隔天也趕快北上回到學校。

緊急處置過後，楊勝智遍尋機房各處，找不出機房溫度突然升高的原因，後來總務處人員檢視大樓冷卻水塔，才發現是水塔中標示水位的浮球故障，剛好又遇到連續假日，水塔缺水而沒有人發現，導致冷卻系統失效。

因為大樓不屬於電算中心管轄區域，楊勝智無法有效監控，但是外部環境一個數十元的浮球故障，幾乎導致3千萬元的機房停擺，楊勝智除了要求總務處安裝2顆浮球避免單球故障以外，也另外投入50萬元添購了一套分離式空調系統，作為第3備援。並將這套空調系統與IP KVM監控系統連結，一旦監控系統發現機房內溫度升高，第1、2套冷卻系統效率不彰，就會自動啟動第3套空調系統來協助降溫，延長維運人員的搶救時間。

建立24小時機房待命制度

楊勝智也在管理面上強化機房的因應能力，他建立了一個24小時待命制度。先要求電算中心旗下的工作組推派專人，撰寫出各自負責應用系統的關機作業程序，以及可遠端操作的自動關機程式，再將這些自動關機程式安裝於1臺待命專用的筆記型電腦中。
接著，每周指派一位待命人員，必須隨時攜帶公務手機、待命用筆電、3.5G無線網卡和緊急應變的SOP文件，即使晚上就寢，待命人員也要將這些配備放在床頭。一旦機房監控系統發送簡訊示警，待命人員第一時間就能遠端關閉主機，避免資料受損。

而且，楊勝智要求，電算中心每一個人都要輪流待命，不是機房維運人員也要輪班，「一方面讓每一個人都能具備基礎的機房維運能力，另一方面也可以建立共同的參與感。」他說。

完成機房基礎建設之後，楊勝智也開始將接手原先委外開發的校務系統，雖然公立學校受限於制度，IT人力擴張不易，但他仍然堅持自行開發。

勤益也正在建置第二期校園大樓無線網路，楊勝智希望能將數位學習平臺上的豐富教學內容透過手機提供給學生使用，達到學校數位學習行動化的目標。

勤益機房待命人員隨身工具

勤益科技大學電算中心的每一個人都要輪流擔任機房待命人員，每次待命1周。待命人員配備了一套待命工具，包括了一臺內建機房各系統自動關機程式的筆電和3.5G行動網卡、一支手機、緊急處置的SOP文件。不論待命人員到何處，在這一周內，24小時隨時都必須攜帶這套工具，就連睡覺時也要放在枕頭旁邊，隨時On-Call。

勤益科技大學電子計算機中心主任楊勝智表示，結合虛擬化，小機房的空間不再是缺點，反而是優點，比大機房更容易省電。

CIO小檔案

楊勝智 勤益科技大學電子計算機中心主任

學歷：成功大學電機工程博士

經歷： 1996年起分別在資訊與電能科技所和電子工程系擔任教職並帶職進修博士班，2005年進入電算中心擔任校務資訊組組長。2008年8月接任電算中心主任迄今，完成勤益新一代綠色節能機房與10Gb校園網路的建置，下一步目標是校園數位學習行動化。現在也是勤益資訊工程系暨研究所副教授。

公司檔案

勤益科技大學

●成立時間：1971年
●校長：陳坤盛
●人數：教職員工約530人，學生約1萬1千人

資訊部檔案

●資訊部門名稱：電子計算機中心
●資訊部門人數：16人
●每年IT預算：2011年約2,500萬元
●資訊部門分工： 分成網路及系統服務組、校務資訊組、視聽多媒體組

IT部門大事紀：

●1999年：勤益改制技術學院，電算中心也提升為一級單位。 
●2007年：第一期無線網路建置完成。新公文線上簽核系統上線啟用。改制科技大學。數位學習平臺，師生部落格陸續上線。
●2008年9月：導入ISO27001:2005
●2009年9月：完成10G校園網路、骨幹網路即時備援、網路異地備援
●2009年10月：綠色資料中心建置完成開始運作、應用伺服器虛擬化。
●2010年9月：異地備援機房完工；自行開發教（導）師輔導管理系統。
●2011年：2月啟動校務行政系統自行開發專案、3月導入 VMware vSphere、5月開始提供SSL VPN服務認證。第二期全校大樓無線網路及光纖骨幹招標，預計9月底完工。