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數據中心需要什么樣的UPS?

發布時間:2014-12-15  來源:http://www.hyzsbg.com 艾默生ups電源

首先應該承認,不同行業對UPS的認知與應用仍存在巨大差異。各種方案的應用也因人而異,并無統一標準。但是在保證可靠供電的前提下,筆者認為未來的數據中心將會在以下幾個方面對供配電系統提出更高的要求。

1)首先是“快”,即快速建設、快速擴容。

目前在數據中心的建設方式上,模塊化的理念已逐漸被大家所接受。無論是模塊化數據中心還是集裝箱數據中心,都是這一理念的具體實現。模塊化UPS同樣符合這一理念。如果僅從整體部署速度來看,模塊化UPS和塔式UPS差別并不大。但如果從后期擴容方面以及初期投資方面,模塊化的優勢都非常明顯。首先,按需擴容的功率模塊,更符合業務發展的需要。尤其是對于平均壽命只有3到5年的互聯網企業,誰能早一天完成部署,早一天實現擴容,就能早一步贏得客戶,早一步占據市場。相比傳統塔式UPS一到兩周的安裝時間,模塊化UPS只需幾分鐘即可完成擴容。其次,商業競爭日趨激烈,市場環境變幻莫測,以及未來發展的不確定性都要求CEO們必須在長期規劃與初期投入之間尋找最合適的平衡點。模塊化的結構只需要預留合適空間,而不需一次性投入,未來可根據業務發展分批分期投入,明顯降低企業運營風險。對客戶而言,無論是自建還是出租,模塊化UPS都更適合企業的未來長遠發展。

2)其次是“易”,即易用性、高可用性。

相比傳統數據中心為保證可靠性而設計的復雜的Tire4架構、2N系統,旁路模式、市電直供+UPS備份等等“不可思議”的方案正在被互聯網巨頭們采用。正是虛擬化的技術實現,使得互聯網企業從追求單純的供電可靠性變成了更看重以快速維護代表的可用性。

因此UPS也要向IT設備一樣易維護。這對UPS有兩點要求:1、發生故障不能影響業務運行,即不影響正常電力供應;2、發生故障后要方便維護,最好運維人員可自行維護而無需聯系廠家。顯然,模塊化UPS最符合這一要求。無論是交流模塊化UPS還是直流模塊化UPS(高壓直流)都體現出了更高的可用性和易維護性。

3)然后是“省”,即節省。

省空間:目前的中小型數據中心大多建設在寸土寸金的樓宇之間,高密度一直是IT設備的普遍追求,如刀片式服務器。更高功率密度,體積更加小巧的UPS能夠為用戶節省更多空間,對提供出租服務的企業來說,則意味著可以部署更多的IT設備用于租賃;另一方面,如前文所述,基礎設施架構融合,已成為數據中心發展的趨勢之一,而更高功率密度的UPS將更方便地與服務、存儲等IT設備實現一體化部署,目前各主流廠家均已推出了這種一體化產品,如華為mircoDC,APCinfraStruXure等。

省電費:高昂的電費開支,也使得用戶更青睞高效率的UPS,因為高效率UPS除本身損耗更低之外,還能降低制冷方面的能耗開支。有一點需要指出的是,雖然大多數廠家都宣稱可提供高效UPS,但負載率的影響仍然要考慮。對大部分數據中心而言,UPS的實際負載率不會超過30%(新建數據中心甚至只有10%),而隨著虛擬化技術的實現,CPU利用率上升之后,UPS的實際負載率一般也不會超過40%(以1+1系統為例)。因此只有在低負載率(20%~40%)也能做到94%以上高效的UPS才最符合數據中心的實際需求。

除此之外,目前的主流服務器因為大量采用PFC校正電路,其輸入功率因數已普遍超過0.9。這就要求為其供電的UPS同樣應能提供0.9甚至更高的輸出功率因數,否則為了匹配這些服務器,用戶將不得不采購更多的UPS。比如,按理論計算(不考慮冗余等實際情況),10臺500VA/450W(功率因數0.9)的服務器,其總功耗為5KVA/4.5KW,只需采購一臺5KVA輸出功率因數大于0.9(輸出功率大于4.5KW)的UPS即可。而如果UPS功率因數為0.8甚至更低,則需要兩臺5KVA的UPS。

4)最后是“智”,即智能化。

幾乎所有的UPS廠商都宣稱可提供智能化的設備。但目前的智能化主要還是集中在UPS本身的技術層面,或網管方面。面對IT與CT行業層出不窮的新理念、新產品,尤其是近年來伴隨移動互聯網而出現的智能終端、可穿戴設備,UPS行業的“智能化”顯然還不夠智能。那么未來十年,將有哪些方面會出現突破?

①能耗精細化管理

目前服務器芯片已可以通過在空閑時關閉部分功能來實現降低能耗,而服務器風扇的轉速可調也已經大量應用,這些都為L1層供配電設備與L2層IT設備的聯動與統一降耗提供了便利。隨著傳感器的大量應用,機房內的局部環境與用電情況已經可以被輕松獲取,一個包含了機房內部物理生態系統(供配電系統、溫控系統、IT設備等)與機房外部自然生態系統(電網信息、氣象信息、用戶使用信息等)的綜合能耗管理系統已經初見雛形,一些互聯網巨頭以此為基礎通過機器學習技術將最終實現整個數據中心的自我優化與瓦特級的能耗管理。

②信息處理與價值挖掘

UPS作為網元之一,將與配電柜、空調實現聯動。作為電網與設備之間的媒介,作為被管理的網元之一,包括UPS在內的供配電系統本身將承擔更多的信息收集與處理的功能,電網數據、負載數據,都將是未來的有用信息,通過數據分析,它將為用戶描繪出一副數據中心的整體用電圖譜,客戶可以快速的查詢到相關信息,如最耗電的服務器、用電的周期規律等;而互聯網大數據技術的應用,將會進一步挖掘這些信息的價值,目前已有一些互聯網企業開始投入研究,相信在不久的將來,以UPS為主的供配電系統很可能從純粹的消耗性設備變成能夠提供利潤的生產性設備。

③物聯網技術應用

隨著移動通信技術的進一步普及,萬物互聯的時代已經到來。網管APP、移動式運維、自動化維護將逐漸代替傳統的運維方式。設想一下,位于內蒙古某太陽能發電站附近的數據中心,機房中空無一人。千里之外的北京,某公司IT維護人員打開手機,發現網管系統給出告警“12#UPS負荷已超過預期”,系統自動追蹤后發現某幾臺服務器用電量大幅上升,原因是服務器上運行的某款游戲用戶數量暴增。這時系統給出了兩個選擇:“1、啟動備用供電模塊(將增加系統電費65元/天)”和“2、遷移部分應用到453#空閑服務器(將增加系統電費32元/天)”。網管系統則根據選擇自動開啟供電模塊或服務器。除了對數據中心的日常管理,物聯網技術的應用,還將帶來設備維護方式的變革。如設備壽命預測、故障預防、故障處理等。用戶會像在淘寶購物一樣根據網管系統的提示購買相應的維護產品,并遠程授權廠家維護人員前往故障地點進行維護,而單板級的空間定位系統則可以引導維修人員快速更換故障部件。

設備日益智能化的同時,隨之而來的信息安全問題也不能忽視。傳統用戶往往認為病毒、黑客都是只有互聯網才會碰到的倒霉事,對于“純硬件”的供配電系統來說,可以不用過于擔心。但隨著移動互聯網與智能化技術的普及,基礎設施必將被納入網絡管理系統,所以同樣也會面臨各種網絡安全的風險。如前段時間曝出的OpenSSL“心血”漏洞,表明部分UPS網管系統就可能會存在泄露用戶賬號密碼的風險。即便是黑客們不能通過網管系統來關閉UPS(部分小容量UPS確實具備遠程關閉服務器的功能),而僅僅是改變一些關鍵參數,也可能會對整個供電系統造成嚴重影響。

由此可見,高效率、智能化的模塊化UPS顯然更符合未來數據中心發展的要求。據了解,目前模塊化UPS年市場增長率超過6%,預計未來將會超過10%。而在最近結束的中移動集采中,模塊化UPS作為獨立標段,已占據120kVA以上容量段超過14%的采購份額。在電信行業,高頻化、模塊化已經成為UPS采購的主流趨勢。

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