液冷服务器能效计量测试规范.docx

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液冷服务器能效计量测试规范

JJF

中华人民共和国国家计量技术规范

JJFXXXX-XXXX

液冷服务器能效计量测试规范

RulesofMetrologyTestingforEnergyEfficiencyof

LiquidCoolingServers

（征求意见稿）

××××-××-××发布××××-××-××实施

国家市场监督管理总局发布

液冷服务器能效计量测试规范

JJFXXXX-XXXX

RulesofMetrologyTestingforEnergy

EfficiencyofLiquidCoolingServers

归口单位：

全国法制计量管理计量技术委员会

能效标识计量检测分技术委员会

主要起草单位：

中国计量科学研究院

参加起草单位：

XXX

XXX

XXX

本规范委托全国法制计量管理计量技术委员会能效标识计量检测分技术委员会负责解释

本规范主要起草人：

XXX（XXX）

参加起草人：

XXX（XXX）

XXX（XXX）

XXX（XXX）

引言

为了规范液冷服务器系统的能效计量测试工作，依据JJF1071-2010《国家计量校准规范编写规则》的要求，制定本规范。

本规范为首次发布。

液冷服务器能效计量测试规范

1范围

本规范适用于数据中心等机构中液冷服务器系统能效参数的测量，可用于分析液冷服务器能效状况，供液冷服务器设计、制造、运维、改造参考，可作为液冷服务器能效水平评级的依据。

2引用文件

本规范引用了下列文件：

GB/T17758-2010单元式空气调节机

注：

凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规范；凡不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本规范。

3术语和计量单位

下列术语（和计量单位）适用于本规范：

3.1液冷系统liquidcoolingsystem

一种采用液体带走发热器件热量的设备或系统，适用于需提高计算能力、能源效率、部署密度等应用场景。

3.2液冷服务器liquidcoolingserver

以液体的冷热交换带走服务器发热器件热量为主要散热方式的服务器产品。

3.3空闲状态idlemode

服务器操作系统已加载完毕，用户配置文件已创建、只提供系统默认的基本应用的状态。

3.4液冷服务器系统能效比liquidcoolingserversystemenergyefficiencyratio

液冷服务器系统在额定工况和规定条件下运行时，同一段时间内，服务器自身耗能与液冷服务器系统总耗能的比值，计量单位为Wh/Wh。

3.5液冷服务器系统能效liquidcoolingserversystemenergyefficiency

液冷服务器系统在额定工况和规定条件下运行时，同一段时间内，液冷服务器系统运算量与液冷服务器系统总耗能的比值，计量单位为次/Wh。

3.6服务器能效serverenergyefficiency

液冷服务器系统在额定工况和规定条件下运行时，同一段时间内，服务器系统运算量与服务器耗能的比值，计量单位为次/Wh。

4概述

液冷服务器系统能效计量测试是指，液冷服务器系统在额定工况和规定条件下运行时，通过对液冷服务器系统计算量及耗能的测量和计算，得到反映能源利用效率的液冷服务器系统能效比、液冷服务器系统能效等测量参数。

由于服务器所处的工况会对能效参数的测量结果产生显著影响，为增强测试的规范性及测试结果的一致性，本规范通过对CPU使用率和计算任务的约定，对液冷服务器系统的工况进行了明确规定。

5计量特性

5.1液冷服务器系统能效比

CPU使用率：

空闲状态、50%、100%

计算任务：

文件压缩、数据加密、傅里叶变换、矩阵运算

5.2液冷服务器系统能效

CPU使用率：

50%、100%

计算任务：

文件压缩、数据加密、傅里叶变换、矩阵运算

5.3服务器能效

CPU使用率：

50%、100%

计算任务：

文件压缩、数据加密、傅里叶变换、矩阵运算

注：

本节规定的计算任务是4种典型计算任务。

可根据实际情况，自定义其他计算任务，但需保证自定义计算任务测试结果的重复性在5%以内。

6测试条件

6.1环境条件

6.1.1环境温度：

23℃±2℃。

6.1.2环境湿度：

40%～60%。

6.1.3大气压强：

86kPa~106kPa。

6.1.4供电电源：

电压单相为220V±2.2V；电压三相为380V±3.8V；频率为50Hz±0.5Hz；总谐波失真≤3%。

6.2测试设备

6.2.1功率测量仪表

功率测量范围：

0W~50kW；

最大允许误差：

±0.5%。

6.2.2计算性能基准测试工具

计算量测量重复性：

≤5%。

7测试项目和方法

测试项目：

液冷服务器系统能效比、液冷服务器系统能效、服务器能效。

本规范规定了液冷服务器系统在额定工况下，能效参数的测试方法。

整体上，液冷服务器系统分为两种供能方式，一种是液冷系统和服务器系统分别独立供电，另一种则是液冷系统和服务器的供电线路不可分离。

这两种供电方式所对应的能效测试方法有很大差别，在7.1和7.2节，单独说明两种供电方式下液冷服务器能效测试方法。

整个测试过程中，需确保服务器正常工作，且服务器CPU及内存等部件的温度不应超过其额定工作温度。

7.1独立供电模式

图1独立供电模式液冷服务器能效测试系统示意图

按照图1连接设备。

所有测试用设备通电，按技术说明书规定时间预热。

被测试液冷服务器系统应能正常工作。

填写表A.1-A.4样本信息、试验条件等各项信息。

7.1.1设置被测液冷服务器，使其处于空闲状态。

设置功率测量仪A、B测量时长为15分钟。

7.1.2待液冷服务器稳定后，设置功率测量仪A、B使其开始测量，15分钟后读取其测得的电能消耗值。

将功率测量仪A读取的服务器电能消耗值Es及功率测量仪B读取的液冷系统电能消耗值Ec，记录于原始记录表A.5相应位置。

按式

（1）计算空闲状态下的液冷服务器系统能效比，并将计算结果填入原始记录表A.5相应位置。

测量过程中同时记录CPU及内存等部件温度，并将各部件温度最大值记录于表A.5附注。

（1）

式中：

EER——液冷服务器系统能效比，Wh/Wh；

Es——服务器电能消耗值，Wh；

Ec——液冷系统电能消耗值，Wh。

7.1.3设置被测液冷服务器，使其CPU使用率为50%。

设置功率测量仪A、B测量时长为15分钟。

7.1.4在计算性能基准测试工具中，设置被测液冷服务器，使其连续运行文件压缩操作15分钟。

在开始文件压缩操作的同时，设置功率测量仪A、B使其开始测量，15分钟后读取其测得的电能消耗值。

将功率测量仪A读取的服务器电能消耗值Es、功率测量仪B读取的液冷系统电能消耗值Ec，按照式

（1）计算，得到的液冷服务器系统能效比，记录于原始记录表A.6.1相应位置。

测量过程中同时记录CPU及内存等部件温度，并将各部件温度最大值记录于表A.6.1附注。

7.1.5在计算性能基准测试工具中，读取15分钟文件压缩操作运算量N。

将结果填入原始记录表A.8相应位置。

按照式

（2）及式（3），分别计算服务器能效

及液冷服务器系统能效

，记录于原始记录表A.9、A.10相应位置。

（2）

（3）

式中：

N——运算量，次；

——服务器能效，次/Wh；

——液冷服务器系统能效，次/Wh。

7.1.6步骤7.1.5-7.1.6完成了文件压缩操作这一计算任务下，液冷服务器的能效测试。

将步骤7.1.5-7.1.6中的文件压缩操作依次替换为数据加密操作、傅里叶变换操作、矩阵运算操作，其他设置及测量方法保持不变，即可得到数据加密操作、傅里叶变换操作、矩阵运算操作下的Ec、Es及N值。

按照式

（1）、式

（2）、式（3）计算

将上述测试及计算结果填入原始记录表A.6.1、A.8、A.9、A.10相应位置，即完成了4种额定工况下的能效测试。

7.1.7按式（4）计算液冷服务器系统能效比均值，将计算结果填入原始记录表A.6.1相应位置。

（4）

式中：

——液冷服务器系统能效比均值，Wh/Wh；

——分别代表文件压缩、数据加密、傅里叶变换、矩阵运算四个计算任务；

——四个计算任务下测得的服务器能耗，Wh；

——四个计算任务下测得的液冷系统能耗，Wh。

7.1.8按式（5）计算液冷服务器系统能效均值

，将计算结果填入原始记录表A.9相应位置

（5）

式中：

——液冷服务器系统能效均值，次/Wh；

——四个计算任务下测得的运算量，次。

7.1.9按式（6）计算服务器能效均值

，将计算结果填入原始记录表A.10相应位置。

（6）

式中：

——液冷服务器能效均值，次/Wh；

——四个计算任务下测得的运算量，次。

7.1.10设置被测液冷服务器，使其处于CPU使用率为100%。

设置功率测量仪A、B测量时长为15分钟。

7.1.11重复步骤7.1.5至7.1.10，完成CPU使用率为100%状态时的能效测试，将测试计算结果填入原始记录表A.7.1-表A.10相应位置。

7.2非独立供电模式

7.2.1按照图2连接设备。

所有测试用设备通电，按技术说明书规定时间预热。

被测试液冷服务器系统应能正常工作。

填写表A.1-A.4样本信息、试验条件等各项信息。

7.2.2设置被测液冷服务器，使其CPU使用率为50%。

设置功率测量仪测量时长为15分钟。

7.2.3在计算性能基准测试工具中，设置被测液冷服务器，使其连续运行文件压缩操作15分钟。

在开始文件压缩操作的同时，设置功率测量仪使其开始测量，15分钟后读取其测得的电能消耗值

，将其记录于原始记录表A.6.2相应位置。

测量过程中同时记录CPU及内存等部件温度，并将各部件温度最大值记录于表A.6.2附注。

7.2.4在计算性能基准测试工具中，读取15分钟文件压缩操作运算量N。

将结果填入原始记录表A.8相应位置。

按照式（7）计算液冷服务器系统能效

，记录于原始记录表A.9相应位置。

（7）

7.2.5步骤7.2.3-7.2.4完成了文件压缩操作这一计算任务下，液冷服务器系统的能效测试。

将步骤7.2.3-7.2.4中的文件压缩操作依次替换为数据加密操作、傅里叶变换操作、矩阵运算操作，其他设置及测量方法保持不变，即可得到数据加密操作、傅里叶变换操作、矩阵运算操作下的Esc、N值。

将上述测试及计算结果填入原始记录表A.6.2、A.8、A.9相应位置，即完成了4种额定工况下的能效测试。

7.2.6按式（8）计算液冷服务器系统能效均值

，将计算结果填入原始记录表A.9相应位置

（8）

式中：

——液冷服务器系统能效均值，次/Wh；

——四个计算任务下测得的运算量，次；

——四个计算任务下测得的液冷服务器系统能耗，Wh。

7.2.7设置被测液冷服务器，使其处于CPU使用率为100%状态。

设置功率测量仪测量时长为15分钟。

7.2.8重复步骤7.2.3至7.2.6，完成CPU使用率为100%状态时的能效测试，将测试计算结果填入原始记录表A.7.2-表A.9相应位置。

图2非独立供电模式液冷服务器能效测试系统示意图

8测试结果表达

液冷服务器能效测试完成后，出具测试报告，报告至少应包含以下信息：

a）标题：

“测试报告”；

b）实验室名称和地址；

c）进行测试的地点；

d）测试报告的唯一性标识（如编号），每页及总页数的标识；

e）客户的名称和地址；

f）被测试对象的描述和明确标识；

g）进行测试的日期；

h）测试所依据的技术规范的标识，包括名称及代号；

i）本次测试所用测量标准的溯源性及有效性说明；

j）测试环境的描述；

k）测试结果，测试结果的格式可参照附录B完成；

l）报告签发人的签名或等效标识；

m）测试结果仅对被测试对象有效的声明；

n）未经实验室书面批准，不得部分复制测试报告的声明。

附录A测试原始记录内页参考格式

表A.1样品信息

样品名称

型号规格

受检单位

生产单位

收样日期

测试日期

委托单位

产品编号

CPU工作模式

CPU工作频率

冷却液初始温度

其他

表A.2测试设备

测试设备名称

规格型号

准确度等级／最大允许误差/不确定度

测量范围

设备编号

证书编号

表A.3测试依据

测试依据

JJFXXXX－XXXX《液冷服务器能效计量测试规范》

表A.4试验条件

环境温度（℃）

湿度（%RH）

大气压强（kPa）

其他

表A.5空闲状态能量消耗记录表-独立供电模式

测试参数

测试结果

液冷系统耗能Ec（Wh）

服务器耗能Es（Wh）

液冷服务器系统能效比

CPU温度最大值：

℃，内存温度最大值：

℃，其他部件温度最大值：

℃

表A.6.1CPU使用率50%，能量消耗记录表-独立供电模式

测试参数

文件压缩

数据加密

傅里叶变换

矩阵运算

液冷系统耗能Ec（Wh）

服务器耗能Es（Wh）

液冷服务器系统能效比

液冷服务器系统能效比均值

CPU温度最大值：

℃，内存温度最大值：

℃，其他部件温度最大值：

℃

表A.6.2CPU使用率50%，能量消耗记录表-非独立供电模式

测试参数

文件压缩

数据加密

傅里叶变换

矩阵运算

液冷服务器系统耗能Esc（Wh）

CPU温度最大值：

℃，内存温度最大值：

℃，其他部件温度最大值：

℃

表A.7.1CPU使用率100%，能量消耗记录表-独立供电模式

测试参数

文件压缩

数据加密

傅里叶变换

矩阵运算

液冷系统耗能Ec（Wh）

服务器耗能Es（Wh）

液冷服务器系统能效比

液冷服务器系统能效比均值

CPU温度最大值：

℃，内存温度最大值：

℃，其他部件温度最大值：

℃

表A.7.2CPU使用率100%，能量消耗记录表-非独立供电模式

测试参数

文件压缩

数据加密

傅里叶变换

矩阵运算

液冷服务器系统耗能Esc（Wh）

CPU温度最大值：

℃，内存温度最大值：

℃，其他部件温度最大值：

℃

表A.8运算量记录表

计算任务

CPU使用率

50%

100%

文件压缩

数据加密

傅里叶变换

矩阵运算

表A.9液冷服务器系统能效计算结果记录表

计算任务

CPU使用率

50%

100%

文件压缩

数据加密

傅里叶变换

矩阵运算

各计算任务均值

表A.10服务器能效计算结果记录表-独立供电模式

计算任务

CPU使用率

50%

100%

文件压缩

数据加密

傅里叶变换

矩阵运算

各计算任务均值

附录B测试证书内页参考格式

表B.1样品信息

样品名称

型号规格

受检单位

生产单位

收样日期

测试日期

委托单位

产品编号

CPU工作模式

CPU工作频率

冷却液初始温度

其他

表B.2测试设备

测试设备名称

规格型号

准确度等级／最大允许误差/不确定度

测量范围

设备编号

证书编号

表B.3测试依据

测试依据

JJFXXXX－XXXX《液冷服务器能效计量测试规范》

表B.4试验条件

环境温度（℃）

湿度（%RH）

大气压强（kPa）

其他

表B.5液冷系统能效比-独立供电模式

额定工况

测量结果

CPU使用率

计算任务

100%

文件压缩

100%

数据加密

100%

傅里叶变换

100%

矩阵运算

100%

各计算任务均值

50%

文件压缩

50%

数据加密

50%

傅里叶变换

50%

矩阵运算

50%

各计算任务均值

空闲

CPU温度最大值：

℃，内存温度最大值：

℃，其他部件温度最大值：

℃

表B.6液冷服务器系统能效

额定工况

测量结果

CPU使用率

计算任务

100%

文件压缩

100%

数据加密

100%

傅里叶变换

100%

矩阵运算

100%

各计算任务均值

50%

文件压缩

50%

数据加密

50%

傅里叶变换

50%

矩阵运算

50%

各计算任务均值

CPU温度最大值：

℃，内存温度最大值：

℃，其他部件温度最大值：

℃

表B.7服务器能效-独立供电模式

额定工况

测量结果

CPU使用率

计算任务

100%

文件压缩

100%

数据加密

100%

傅里叶变换

100%

矩阵运算

100%

各计算任务均值

50%

文件压缩

50%

数据加密

50%

傅里叶变换

50%

矩阵运算

50%

各计算任务均值

CPU温度最大值：

℃，内存温度最大值：

℃，其他部件温度最大值：

℃