企業數據中心斷電應對方案探索

王棟 張云龍 馬斌 西北機電工程研究所

引言

數據中心面臨的環境因素威脅有多種，如雷電、暴雨、停電、失火等。在這些威脅中電力中斷是最經常遇到的也是威脅最大的，因為服務器、存儲等設備的意外斷電極可能引起數據的丟失，進而影響系統的可用性，導致服務的中斷。因此對停電問題的處理需要引起重視，若處理不當，會造成系統損壞，業務中斷等嚴重后果。

一、傳統停電應對方法

目前服務器機房和企業數據中心傳統的應對停電方式主要為提前預知關停設備、UPS 供電系統、固定發電機系統、移動發電機系統。其中提前預知關停設備是在確切得知停電的時間后可采取的操作，無法對未知的突如其來的停電進行應對，而后三種方式可在停電時不用立刻對設備進行關機。因而目前絕大部分數據中心機房采用后三種方式。

UPS 供電系統即為不間斷電源系統，從結構上看由控制電路和變壓穩壓裝置以及電池組組成，數據中心停電時可立即供電一段時間（時間長短與電池多少、負載相關），在這段時間內，系統管理人員可對應用系統進行數據保存退出，服務器等設備的正常關機。避免了基礎硬件因停電而造成的物理損壞。

移動發電系統針對的是小型機房，由于移動發電系統主要為租借形式，其使用費用低，且免除了平時的維護，可在一段時間內為小型的數據中心機房供電。由于中大型數據機房使用的UPS，精密空調，監控設備等耗電量巨大，不適合移動發電系統為其供電。

固定發電機系統使用范圍廣泛，以柴油發電機組為代表的供電系統因其動力強筋、發電載荷能力大，可以滿足各類型機房設備的供電需求，此外對于一些大型機房的精密空調、監控系統、消防系統都可以滿足其耗電需求。但固定發電機系統使用維護成本高，除了發電時的燃料耗費以外，還需要對其的機油、機濾定期更換，在一定的使用年限后需要對其防凍液、空氣濾芯、啟動電瓶、噴油嘴等設備進行更換。由于固定發電系統結構較為復雜，其故障出現時的排查工作較前面介紹的系統而言較為復雜，故障維修費用高。對于長時間停電情況，若為單一柴電系統，則在燃油使用完前必須對設備進行停機操作，因安全原因無法在不影響供電的情況下添加燃油。雙路柴電系統因其成本極大，除了部分大企業外，對于小企業一般很少采用雙路柴電作為后備。

二、綜合備用供電方案

針對長時間機房停電的后備供電傳統措施都有其缺點，無法滿足長時間停電機房設備繼續正常運轉的需求，現提出一種綜合保障方案，可以保障長時間停電情況下數據中心設備和服務繼續正常的運行，從而讓停電帶來的損失最小化。該方案如下圖所示：

如上圖所示市電經UPS 供電給數據中心，同時市電有一路接于柴油機電源控制器上。當未生停電時，數據中心機房由市電經UPS對數據中心進行供電，UPS 同時起到穩壓控制和電池組充電的作用。當停電發生時控制器給柴油發電機啟動信號，柴油機發電機開始工作發電為電池組供電，UPS 此時切換至電池組為數據中心供電。當長時間停電發生時，柴油發電機需要停止進行加油即可停機加油，因為此時電池組經UPS 為數據中心供電，預留時間長短可根據電池組容量進行調整，一般情況下只需要預留30 分鐘即可完成加油操作并啟動柴油發電機。

此綜合備用電方案一方面解決了只使用UPS 備用電源負載能力少，供電時間短的問題，同時，也解決了固定柴油發電機遇長時間發電工作時中途停機加油斷電問題。另一方面，對于中小企業無法負擔雙路柴電的成本問題提供了新的方案。

圖1 綜合備用供電方案示意圖

三、延長備電時長措施

為了盡可能的延長備用電源的使用時長，可通過一定的措施來降低數據中心的能耗。在柴油發電機一定的功率下，若要使其節能運轉可將數據中心非關鍵應用所在設備關機，降低備用供電系統的負載，從而降低整個數據中心的功耗，延長同等燃油條件下柴油機的工作時長。在關停設備前要嚴格按照應用系統的要求進行關機。若存在服務器虛擬化，可將物理服務器之上的所有虛擬化主機快照或掛起，然后才可以對其宿主物理機進行關機操作。若存在數據庫服務，需要先將數據庫進行全庫備份，再進行關機。這樣的操作時為了盡可能的保證數據的連續性和設備的安全性。對于精密空調，可以在允許的范圍內適當調低風量提高溫度來降低能耗。對于監控設備可以關閉部分監控或降低錄像的分辨率從而減少用電量。

四、總結

企業數據中心的供電是保障信息化設備正常工作的重要條件，為了應對因意外和不可抗拒自然環境所造成的停電需要選取適合自身企業的后備電源方案。本文給出了企業數據中心應對停電的綜合備電方案，不僅對短時間停電可用，對于長時間停電也可做到關鍵設備不斷電，核心業務不停機。為企業低成本應對停電而采取的后備電源系統探索了一套可行方案。