數(shù)據(jù)中心機房電源配置方案研究

丁 琳

（中通服咨詢設計研究院有限公司，江蘇 南通 226000）

0 引 言

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

1 數(shù)據(jù)中心機房電源配置要求

在數(shù)據(jù)中心機房日常工作中，須完成數(shù)據(jù)信息的處理，并且建立相應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)且運行穩(wěn)定的高質(zhì)量電源輸出體系，共同維持數(shù)據(jù)中心機房相關設備的運行質(zhì)量。為保證UPS運行效果，需要創(chuàng)設點位較低且無突變的運行環(huán)境，避免市電電源狀態(tài)降低用戶關鍵性負載電源供電效能，打造更安全的用電結構，減少數(shù)據(jù)中心機房安全風險幾率[1]。

結合數(shù)據(jù)中心機房的運行要求，一般借助“N+1”冗余處理并機技術（見圖1）極大程度上優(yōu)化設備的容錯率，確保UPS電源運行質(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)中心機房用戶負載端出現(xiàn)短路，就能及時進行UPS逆變器的切換，維持良好的設備應用效果。

圖1 數(shù)據(jù)中心UPS“N+1”冗余處理方案

2 數(shù)據(jù)中心機房電源配置具體方案

為全面提升數(shù)據(jù)中心機房電源配置方案的合理性和科學性，要結合實際需求選取更加適宜的應用流程和控制方案，增強設備運行穩(wěn)定性，減少隱患問題對數(shù)據(jù)中心機房造成的影響。

2.1 方案內(nèi)容

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

2.1.1 機架式電源配置

實現(xiàn)獨立UPS向機柜單獨供電的應用模式。因為機架式電源配置方案中未引入冗余部件，導致這種配置方案只適用于獨立提供較短持續(xù)供電時間的設備，集中在數(shù)據(jù)中心機房接入層機柜以及樓層弱電間結構中，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，并有效整合相應的資源結構，維持良好的電源供給效果。

機架式電源配置應用模式中涉及的設備包括顯示器、服務器、存儲器以及機架式UPS等，結合具體布置要求完成相應設施的處理，以便能結合實際需求建立獨立連接通道，從而維持配置方案應用的合理性[3]。

2.1.2 靜態(tài)開關冗余電源

結合實際應用環(huán)境和冗余需求，新增靜態(tài)轉換開關、降壓變壓器等設備，共同打造完整的電源分配處理裝置，就能更好地完成UPS機組分配和切換處理，維持數(shù)據(jù)中心機房控制工作的平衡，并有效實現(xiàn)機房安全供電管理的目標，減少運行不當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)開關冗余電源配置過程中，借助靜態(tài)開關就能更好地規(guī)避機柜電源結構和布線結構出現(xiàn)單點故障現(xiàn)象，建構更加科學且持久的應用控制電源模式，最大程度上規(guī)避故障斷電對生產(chǎn)生活造成的影響，提高設備的保護水平。同時，為數(shù)據(jù)中心機房相應設備運行可靠性和安全性提供保障。

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

圖2 靜態(tài)開關冗余電源布置方案

2.1.3 機架式自動轉換開關負載冗余電源

在數(shù)據(jù)中心機房電源配置工作中，不僅要考量實際應用環(huán)境，也要對電源結構自身的特點進行分析。由于機架式電源配置的局限性，在去除靜態(tài)轉換開關后，能建立基于機架式自動轉換開關負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上，建構可控且科學的運維管理體系。

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

第二，在機柜設置過程中，每個機柜設置單點故障點，能在提升機架式自動轉換開關負載冗余電源應用方案可靠性的同時，共同構建較為完整的電源處理模式，減少異?，F(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)轉換開關處理模式，機架式自動轉換開關負載冗余電源的應用可以為單路設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)運行的穩(wěn)定性、安全性，滿足整體控制處理的基本需求。機架式自動轉換開關負載冗余電源被廣泛安裝在單路設備大型網(wǎng)絡中心，建立完整的處理控制體系[6]。其具體安裝結構如圖3所示。

圖3 機架式自動轉換開關負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用需求，一般是借助大型三相機柜式UPS完成機房設備的處理，有效維持數(shù)據(jù)中心機房運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備監(jiān)管模式，從而保證電源配置效果符合實際應用標準[7]。

借助UPS電池組能有效完成數(shù)據(jù)中心機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占用的機房空間較大，一旦沒有落實冗余部件的處理，就會造成應用不穩(wěn)定?；诖耍惺诫娫磁渲梅桨敢话闶菓迷跀?shù)據(jù)中心單路設備小型網(wǎng)絡運行體系中，滿足應用控制需求的同時，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)中心機房集中式電源配置方案

2.2 方案應用

為進一步提升數(shù)據(jù)中心機房電源配置工作的準確性和規(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)選相應的方案，從而在提升數(shù)據(jù)中心機房多元化管理水平的同時，減少安全隱患對其運行管理產(chǎn)生的影響。

第一，若是中心機房規(guī)模一般且對應的設備數(shù)量有限，其內(nèi)部的多數(shù)設備都是單路設備，此時，一般選取適合單路設備的電源配置方案。雖然轉換開關負載冗余電源配置方案的穩(wěn)定性較高，但是如果中心機房單路設備較多就需要配置2套大型的機柜式UPS機組，不僅會增加機房面積，也會增加成本。因此，結合機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構和UPS予以連接，建構較為科學的配置處理模式，一定程度上能提高供電控制工作的實效性，并優(yōu)化電源輸入端運行管理的可靠性[9]。

第二，在數(shù)據(jù)中心設備規(guī)模增加和網(wǎng)架機構調(diào)整的時代背景下，更多的數(shù)據(jù)中心機房已經(jīng)逐漸從單路設備轉變?yōu)殡p路設備，要想更好地建立電源控制體系，就要利用負載同電源配置方案進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，如果單路設備實現(xiàn)了物理分層，則要結合環(huán)境情況、控制標準以及場地實際需求選擇混合負載冗余電源配置，滿足需求的同時增強系統(tǒng)的可靠性。

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

3 結 論

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