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應(yīng)用設(shè)計

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服務(wù)器電源(UPS)配置原則

服務(wù)器電源(UPS)配置原則

2016/8/4 9:28:10

  提及電源,大家并不陌生,比如筆記本電源(適配器)、手機電源(變壓器)、萬能快充等等,就在我們身邊,且觸手可及。而這些所謂電源均為我們的移動設(shè)備起到了降壓、變壓等安全保護作用。同UPS(UninterruptiblePowerSupply)即不間斷電源,作為保護性電源設(shè)備,在行業(yè)應(yīng)用中起著舉足輕重的作用。

  UPS是以整流器、逆變器為主要組成部分的穩(wěn)壓穩(wěn)頻的交流電源,主要利用電池等儲能裝置在停電時為計算機/服務(wù)器、存儲設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等計算機、通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)或工業(yè)控制系統(tǒng)、需要持續(xù)運轉(zhuǎn)的工業(yè)設(shè)備等提供不間斷的電力供應(yīng)。

UPS的基本功能有:

  1、電網(wǎng)電壓正常時,市電電壓通過UPS穩(wěn)壓后供應(yīng)給負載使用,性能好的UPS本身就是良好的交流穩(wěn)壓器,同時改善電源質(zhì)量;同時它還對機內(nèi)的電池進行充電,儲存后備能量。

  2、電網(wǎng)電壓異常時(欠壓、過壓、掉電、干擾等)UPS的逆變器將電池的直流電能轉(zhuǎn)換為交流電能維持對負載的供電。

  3、UPS在電網(wǎng)供電和電池供電之間自行切換,確保對負載的不間斷供電。而且可以根據(jù)設(shè)備的精密程度來選擇可承受的切換時間。

  企業(yè)IT建設(shè)者如何選擇UPS設(shè)備、如何進行設(shè)備UPS配置,采用什么樣的解決方案,成為CIO或CTO迫切解決的問題。在數(shù)據(jù)中心,電力消耗猶如一只隱而不見的老虎,在后臺悄悄地消耗企業(yè)大量資金。怎樣能高效地使用電力資源,同時響應(yīng)國家環(huán)保、節(jié)能政策,使企業(yè)數(shù)據(jù)中心更環(huán)保、功耗更低?接下來,筆者就從最基本的服務(wù)器電源配置與使用來一步步做起。

  服務(wù)器電源功率越大越好?

  以戴爾第代服務(wù)器為例。在戴爾服務(wù)器中,每一款機型都有多種功率的電源可供用戶選擇。比如在戴爾PoweredgeR720中,就可選擇495W、750W及1100W三種功率,還有單電源和冗余雙電源供選擇。那么到底選哪一種呢?許多用戶考慮到將來的擴展,常常會選用最大的1100W電源配置,這樣無論將來是添加硬盤,或者是加PCIe的擴展卡,都能夠保證有足夠的電源功率,不需要另外購買新電源。那么真的就是電源功率越大越好嗎?                          

  由于服務(wù)器電源做的是交直流轉(zhuǎn)換,轉(zhuǎn)換過程中本身需要消耗一定電力。如上圖體現(xiàn)了在不同負載情況下,一個白金電源在不同功率的負載情況下,電源的轉(zhuǎn)換效率曲線圖。不難看出,電源轉(zhuǎn)換效率在低負載情況下是很低的,也就意味著相對要消耗更多的電力在電源本身上,隨著負載的增加迅速上升,在40%-60%負載時達到最高轉(zhuǎn)換效率,然后隨著負載功率的上升有略微下降。

  由此看來,我們應(yīng)該合理配置電源,使平均負載功率在電源額定功率的40-60%之間,這樣企業(yè)的電源使用效率最高,耗電最少。也就是說,IT建設(shè)者應(yīng)該考慮服務(wù)器本身的平均負載和最高負載,反過來計算并且配置合適的電源,這樣比起不合理的配置可以減少高達8-%的電力消耗。在一個擁有大量服務(wù)器的數(shù)據(jù)中心,這樣的額外電力消耗可能造成每月幾十萬到幾百萬的損失。

  應(yīng)該配置單電源還是冗余雙電源?

  單電源成本低,不過由于是單路電源供應(yīng),一旦電源供應(yīng)出現(xiàn)問題,或者電源本身出現(xiàn)任何問題,服務(wù)器就會出現(xiàn)宕機。所以在對業(yè)務(wù)連續(xù)性要求比較高的環(huán)境下,建議企業(yè)選用雙電源提高系統(tǒng)的可靠性。另外使用雙電源供應(yīng)也意味著總電源功率的提高,將來的可擴展性也會更好。

  不過使用雙電源時又會面臨一個問題:兩個電源要同時工作(負載均衡),還是把其中一個電源作為熱備(Active/Standby)?,F(xiàn)在的技術(shù)可以保證在任何一種情況下,如果一個電源供應(yīng)出現(xiàn)問題,另一個電源都可以及時接管。因此我們應(yīng)該考慮的是電源的轉(zhuǎn)換效率,這又與負載有關(guān)了。我們舉兩個例子來看看:

  1、兩個1100的電源,總負載是500W

  a.單電源工作,也即Active/Standby情況下:工作的電源會工作在近50%的負載,工作電源的轉(zhuǎn)換效率最高,備用電源會消耗少許電力維持備用狀態(tài);

  b.兩個電源都工作,也即負載均衡情況下:兩個電源都會工作在近25%的負載,根據(jù)前面的討論,效率會比情況a低接近10%,損耗超過情景a中備用電源所消耗的電力。

  2、兩個1100的電源,總負載是1000W

  a.單電源工作,也即Active/Standby情況下:工作的電源會工作在近90%的負載,工作電源的轉(zhuǎn)換效率降低,備用電源也會消耗少許電力維持備用狀態(tài);

  b.兩個電源都工作,也即負載均衡情況下:兩個電源都會工作在近50%的負載,轉(zhuǎn)換效率最高,損耗低于情景a。        

  傳統(tǒng)服務(wù)器基本上都是使用負載均衡的電源使用方式,而一般情況下負載小于50%,這樣電源轉(zhuǎn)換效率較低。因此為更好服務(wù)于企業(yè),戴爾在第代服務(wù)器中提供了一項HotSpare功能,不僅可以設(shè)置成Active/Standby的電源使用方式,還可以監(jiān)測負載,根據(jù)負載使用的情況自動選擇最合適的電源使用的方式。只需要在iDRAC卡的配置中,簡單地將電源使用設(shè)置為HotSpare,系統(tǒng)就會自動根據(jù)負載大小調(diào)節(jié)電源運作的方式,自動實現(xiàn)電源效率的最大化。

  小結(jié):在對業(yè)務(wù)連續(xù)性要求比較高的環(huán)境下,建議企業(yè)使用雙電源提高系統(tǒng)的可靠性。同時在iDRAC卡的配置中,將電源使用設(shè)置為HotSpare,自動配置雙電源使用方式,實現(xiàn)電源效率的最大化。

  另外,戴爾在電源技術(shù)中加入智能功率因數(shù)校正技術(shù),也就是當電源輸入的功率因數(shù)不正常時(電流電壓相位不匹配),自動啟用功率因數(shù)校正,提高交流電的使用效率;而在輸入的功率因數(shù)正常時,自動禁用功率因數(shù)校正,減少由校正帶來的約3%的額外電源消耗。

  在第代Poweredge服務(wù)器中,戴爾還免費向用戶提供一個高級電源管理軟件,DellOpenManagePowerCenter。使用這個軟件,可以對帶有iDRACEnterprise遠程控制卡的戴爾代服務(wù)器上啟用高級電源管理,例如對多臺服務(wù)器電源進行監(jiān)控、調(diào)優(yōu),甚至在需要時對單臺或者某組服務(wù)器進行電源封頂。

  隨著社交、電商等互聯(lián)網(wǎng)新興企業(yè)迅速崛起,每日數(shù)以萬計的圖片、視頻、網(wǎng)頁瀏覽點擊及商品交易訂單等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)爆炸式產(chǎn)生,因此企業(yè)面臨大數(shù)據(jù)時代的挑戰(zhàn)和機遇。如何緊抓機遇,就需要IT建設(shè)者從企業(yè)最為基礎(chǔ)的硬件部署和配置做起,看似微不足道的UPS,如果做得好,就能為企業(yè)減少近百萬的維護成本。

                                   

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