數(shù)據(jù)中心機(jī)房電源配置方案研究

丁 琳

（中通服咨詢設(shè)計研究院有限公司，江蘇 南通 226000）

0 引 言

隨著信息化技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，數(shù)據(jù)中心機(jī)房提出了更高的運(yùn)行要求。為滿足其應(yīng)用要求，要結(jié)合實際運(yùn)行環(huán)境和規(guī)范選取適配的電源結(jié)構(gòu)，發(fā)揮不間斷電源運(yùn)行優(yōu)勢，提高數(shù)據(jù)管理水平的同時，滿足運(yùn)行管理的安全性和穩(wěn)定性要求。

1 數(shù)據(jù)中心機(jī)房電源配置要求

在數(shù)據(jù)中心機(jī)房日常工作中，須完成數(shù)據(jù)信息的處理，并且建立相應(yīng)的傳輸模式和存儲模式，有效打造數(shù)據(jù)多元監(jiān)管工作體系。因此，一般是借助在線式不間斷電源（Uninterruptible Power Supply，UPS）作為逆變器電源，打造無干擾、連續(xù)且運(yùn)行穩(wěn)定的高質(zhì)量電源輸出體系，共同維持?jǐn)?shù)據(jù)中心機(jī)房相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行質(zhì)量。為保證UPS運(yùn)行效果，需要創(chuàng)設(shè)點位較低且無突變的運(yùn)行環(huán)境，避免市電電源狀態(tài)降低用戶關(guān)鍵性負(fù)載電源供電效能，打造更安全的用電結(jié)構(gòu)，減少數(shù)據(jù)中心機(jī)房安全風(fēng)險幾率[1]。

結(jié)合數(shù)據(jù)中心機(jī)房的運(yùn)行要求，一般借助“N+1”冗余處理并機(jī)技術(shù)（見圖1）極大程度上優(yōu)化設(shè)備的容錯率，確保UPS電源運(yùn)行質(zhì)量最優(yōu)化。配合雙總線輸出、輸入控制模式，一旦整個數(shù)據(jù)中心機(jī)房用戶負(fù)載端出現(xiàn)短路，就能及時進(jìn)行UPS逆變器的切換，維持良好的設(shè)備應(yīng)用效果。

圖1 數(shù)據(jù)中心UPS“N+1”冗余處理方案

2 數(shù)據(jù)中心機(jī)房電源配置具體方案

為全面提升數(shù)據(jù)中心機(jī)房電源配置方案的合理性和科學(xué)性，要結(jié)合實際需求選取更加適宜的應(yīng)用流程和控制方案，增強(qiáng)設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性，減少隱患問題對數(shù)據(jù)中心機(jī)房造成的影響。

2.1 方案內(nèi)容

在科學(xué)技術(shù)全面發(fā)展的時代背景下，數(shù)據(jù)中心機(jī)房電源配置方案也呈現(xiàn)出較為多元的發(fā)展趨勢，要結(jié)合實際應(yīng)用環(huán)境和需求確定合理的方案，對不同數(shù)據(jù)中心機(jī)房電源配置特征予以總結(jié)，并滿足資源結(jié)構(gòu)配置科學(xué)的基本需求[2]。

2.1.1 機(jī)架式電源配置

實現(xiàn)獨(dú)立UPS向機(jī)柜單獨(dú)供電的應(yīng)用模式。因為機(jī)架式電源配置方案中未引入冗余部件，導(dǎo)致這種配置方案只適用于獨(dú)立提供較短持續(xù)供電時間的設(shè)備，集中在數(shù)據(jù)中心機(jī)房接入層機(jī)柜以及樓層弱電間結(jié)構(gòu)中，建立可控化的電源配置處理方案，滿足其實際的電源供給需求，并有效整合相應(yīng)的資源結(jié)構(gòu)，維持良好的電源供給效果。

機(jī)架式電源配置應(yīng)用模式中涉及的設(shè)備包括顯示器、服務(wù)器、存儲器以及機(jī)架式UPS等，結(jié)合具體布置要求完成相應(yīng)設(shè)施的處理，以便能結(jié)合實際需求建立獨(dú)立連接通道，從而維持配置方案應(yīng)用的合理性[3]。

2.1.2 靜態(tài)開關(guān)冗余電源

結(jié)合實際應(yīng)用環(huán)境和冗余需求，新增靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)、降壓變壓器等設(shè)備，共同打造完整的電源分配處理裝置，就能更好地完成UPS機(jī)組分配和切換處理，維持?jǐn)?shù)據(jù)中心機(jī)房控制工作的平衡，并有效實現(xiàn)機(jī)房安全供電管理的目標(biāo)，減少運(yùn)行不當(dāng)或者安全處理工作不到位產(chǎn)生的隱患問題。另外，在靜態(tài)開關(guān)冗余電源配置過程中，借助靜態(tài)開關(guān)就能更好地規(guī)避機(jī)柜電源結(jié)構(gòu)和布線結(jié)構(gòu)出現(xiàn)單點故障現(xiàn)象，建構(gòu)更加科學(xué)且持久的應(yīng)用控制電源模式，最大程度上規(guī)避故障斷電對生產(chǎn)生活造成的影響，提高設(shè)備的保護(hù)水平。同時，為數(shù)據(jù)中心機(jī)房相應(yīng)設(shè)備運(yùn)行可靠性和安全性提供保障。

此外，在配置方案中，要獨(dú)立設(shè)置UPS，配合靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)、降壓變壓器以及電源主干鏈路維持整體應(yīng)用方案的一致性和規(guī)范性，最后完成存儲器和服務(wù)器的輸出管理[4]。靜態(tài)開關(guān)冗余電源布置方案如圖2所示。

圖2 靜態(tài)開關(guān)冗余電源布置方案

2.1.3 機(jī)架式自動轉(zhuǎn)換開關(guān)負(fù)載冗余電源

在數(shù)據(jù)中心機(jī)房電源配置工作中，不僅要考量實際應(yīng)用環(huán)境，也要對電源結(jié)構(gòu)自身的特點進(jìn)行分析。由于機(jī)架式電源配置的局限性，在去除靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)后，能建立基于機(jī)架式自動轉(zhuǎn)換開關(guān)負(fù)載冗余電源配置模式，電源系統(tǒng)更好地完成了完全冗余，在提高容錯率的基礎(chǔ)上，建構(gòu)可控且科學(xué)的運(yùn)維管理體系。

第一，借助設(shè)備安裝處理過程，完成冗余鏈路和機(jī)柜的可控化連接，配合應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用環(huán)境的具體情況，實現(xiàn)主干鏈路中單點故障點向機(jī)柜內(nèi)鏈路的合理性分散，減少處理不當(dāng)造成的影響，維持電源配置結(jié)構(gòu)的規(guī)范性[5]。

第二，在機(jī)柜設(shè)置過程中，每個機(jī)柜設(shè)置單點故障點，能在提升機(jī)架式自動轉(zhuǎn)換開關(guān)負(fù)載冗余電源應(yīng)用方案可靠性的同時，共同構(gòu)建較為完整的電源處理模式，減少異常現(xiàn)象對電源常規(guī)化控制工作產(chǎn)生的影響。

第三，相較于傳統(tǒng)的單一化靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)處理模式，機(jī)架式自動轉(zhuǎn)換開關(guān)負(fù)載冗余電源的應(yīng)用可以為單路設(shè)備完全冗余提供保障，維持良好的冗余控制效果，還能最大程度上提高整個電源系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、安全性，滿足整體控制處理的基本需求。機(jī)架式自動轉(zhuǎn)換開關(guān)負(fù)載冗余電源被廣泛安裝在單路設(shè)備大型網(wǎng)絡(luò)中心，建立完整的處理控制體系[6]。其具體安裝結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 機(jī)架式自動轉(zhuǎn)換開關(guān)負(fù)載冗余電源配置方案

2.1.4 集中式電源配置

集中式電源配置方案中為滿足實際應(yīng)用需求，一般是借助大型三相機(jī)柜式UPS完成機(jī)房設(shè)備的處理，有效維持?jǐn)?shù)據(jù)中心機(jī)房運(yùn)行的安全性和可控性，并打造較為動態(tài)且規(guī)范的電源配置管理體系。

集中式電源配置模式中，各個機(jī)柜的電源和UPS電源采取的是直接連接的方式，減少中間連接產(chǎn)生的資源損耗，更好地維持良好的連接控制和設(shè)備監(jiān)管模式，從而保證電源配置效果符合實際應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)[7]。

借助UPS電池組能有效完成數(shù)據(jù)中心機(jī)房供電保障時間的控制，如果增加電池組就能延長保障時間。大型UPS占用的機(jī)房空間較大，一旦沒有落實冗余部件的處理，就會造成應(yīng)用不穩(wěn)定。基于此，集中式電源配置方案一般是應(yīng)用在數(shù)據(jù)中心單路設(shè)備小型網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行體系中，滿足應(yīng)用控制需求的同時，為后續(xù)處理和監(jiān)管提供保障。具體布置方案如圖4所示[8]。

圖4 數(shù)據(jù)中心機(jī)房集中式電源配置方案

2.2 方案應(yīng)用

為進(jìn)一步提升數(shù)據(jù)中心機(jī)房電源配置工作的準(zhǔn)確性和規(guī)范性，要積極整合具體的管理要素，全面分析實際需求后優(yōu)選相應(yīng)的方案，從而在提升數(shù)據(jù)中心機(jī)房多元化管理水平的同時，減少安全隱患對其運(yùn)行管理產(chǎn)生的影響。

第一，若是中心機(jī)房規(guī)模一般且對應(yīng)的設(shè)備數(shù)量有限，其內(nèi)部的多數(shù)設(shè)備都是單路設(shè)備，此時，一般選取適合單路設(shè)備的電源配置方案。雖然轉(zhuǎn)換開關(guān)負(fù)載冗余電源配置方案的穩(wěn)定性較高，但是如果中心機(jī)房單路設(shè)備較多就需要配置2套大型的機(jī)柜式UPS機(jī)組，不僅會增加機(jī)房面積，也會增加成本。因此，結(jié)合機(jī)房的具體情況落實集中式電源配置方案的效果較好，并將雙路市電冗余結(jié)構(gòu)和UPS予以連接，建構(gòu)較為科學(xué)的配置處理模式，一定程度上能提高供電控制工作的實效性，并優(yōu)化電源輸入端運(yùn)行管理的可靠性[9]。

第二，在數(shù)據(jù)中心設(shè)備規(guī)模增加和網(wǎng)架機(jī)構(gòu)調(diào)整的時代背景下，更多的數(shù)據(jù)中心機(jī)房已經(jīng)逐漸從單路設(shè)備轉(zhuǎn)變?yōu)殡p路設(shè)備，要想更好地建立電源控制體系，就要利用負(fù)載同電源配置方案進(jìn)行單路和雙路的融合處理，滿足數(shù)據(jù)中心部署安全性。首先，將電源分配裝置向UPS前移，利用獨(dú)立的市電和供電段連接模式完成初步處理。其次，有效解決冗余問題。最后，如果單路設(shè)備實現(xiàn)了物理分層，則要結(jié)合環(huán)境情況、控制標(biāo)準(zhǔn)以及場地實際需求選擇混合負(fù)載冗余電源配置，滿足需求的同時增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性。

第三，數(shù)據(jù)中心機(jī)房在進(jìn)行電源冗余工作處理后，要對保障時間進(jìn)行集中管理和分析，建立完整的總電源鏈路保障時間約束控制體系，以便發(fā)揮相應(yīng)冗余作用，從而維持?jǐn)?shù)據(jù)中心監(jiān)督管理工作的基本水平，更好地提高鏈路應(yīng)用管理的實效性[10]。

3 結(jié) 論

綜上所述，信息化和數(shù)字化發(fā)展進(jìn)程加快推動了數(shù)據(jù)中心機(jī)房的建設(shè)進(jìn)程。為更好地提升應(yīng)用效能，要積極整合具體配置管理結(jié)構(gòu)，發(fā)揮UPS優(yōu)勢，結(jié)合實際情況落實相應(yīng)的機(jī)房電源配置工作體系，從而為數(shù)據(jù)中心安全運(yùn)行提供良好的支持，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和安全效益和諧統(tǒng)一的目標(biāo)。