数据中心供电指南

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1、 数据中心供电指南数据中心供电指南 数据中心供电指南 Page 2 of 24 数据中心供电指南数据中心供电指南 数据中心电力供应把握着数据中心业务运营的命脉，它也从某种程度上决定了数据中 心的安全运营及可用性。对于广大数据中心管理人员而言，保持数据中心电力持续而稳定 的供应是他们工作的重中之重。而当前“节能减排，绿色 IT”的大环境又为数据中心电力 供应提出了新的要求，电力供应也会影响到数据中心的绿色运营。那么，如何估算数据中 心电力负载？如何为数据中心做好电力规划？如何为数据中心选择合适的 UPS？如何延长 数据中心 UPS 的使用寿命？数据中心是否应该采用飞轮 UPS？本手册将对这些问题

2、进行解 答。 数据中心电力规划数据中心电力规划 制定良好的数据中心电力规划是做好数据中心电力供应的第一步。首先，您要知道您 数据中心的实际电力负载。数据中心工程师往往过分夸大了对电力负荷的要求，因为他们 并不了解如何估算电力负荷或者他们总是担心供电不足。但是当电力负荷估算过高时，就 可能造成能源和金钱的浪费以及冷却能效的降低。 如何估算数据中心电力负载如何估算数据中心电力负载 如何为数据中心做好电力规划？如何为数据中心做好电力规划？ 数据中心数据中心 UPS 的选择和运维的选择和运维 当你决定为数据中心采购 UPS 的时候，规模和型号都是个问题。如何为数据中心选择 合适的 UPS？如何确定数据

3、中心所需的 UPS 规格？在完成 UPS 的安装和调试后，如何去对 其进行合理的运维？如何延长 UPS 的使用寿命？都是我们面临的一系列问题。 数据中心供电指南 Page 3 of 24 如何为数据中心选择合适的如何为数据中心选择合适的 UPSUPS（一）（一） 如何为数据中心选择合适的如何为数据中心选择合适的 UPSUPS（二）（二） 四大措施助你延长数据中心四大措施助你延长数据中心 UPSUPS 电源寿命电源寿命 数据中心飞轮数据中心飞轮 UPS 优劣势分析优劣势分析 为了防止在停电期间发生停机事故，一些数据中心会放弃使用传统的蓄电池，而利用 飞轮电源来保证不间断电源（UPS）系统的电力供

4、应。但是，在选择飞轮进行能源储备之 前，你应该了解它与普通蓄电池的区别，并经过权衡比较来确定该系统究竟是否适合你的 数据中心。 SunGardSunGard 为什么要在数据中心使用飞轮为什么要在数据中心使用飞轮 UPSUPS？ 利用飞轮电源备份技术对数据中心实现不间断供电（上）利用飞轮电源备份技术对数据中心实现不间断供电（上） 利用飞轮电源备份技术对数据中心实现不间断供电（下）利用飞轮电源备份技术对数据中心实现不间断供电（下） 使用双电源服务器提供使用双电源服务器提供 2N2N 冗余冗余 数据中心供电指南 Page 4 of 24 如何估算数据中心电力负载如何估算数据中心电力负载 关于是否缩减

5、不间断电源（UPS）或空调的数量，您要知道您数据中心的实际电力负 载。数据中心工程师往往过分夸大了对电力负荷的要求，因为他们并不了解如何估算电力 负荷或者他们总是担心供电不足。但是当电力负荷估算过高时，就可能造成能源和金钱的 浪费以及冷却能效。而更为常见的情况，是 IT 部门给工程师们施加了骇人的高负荷需 求。让我们来看看这是为什么。 这个问题的核心在于切实地理解什么是“真正的负荷”，对于大多数人来说“真正的负 荷”却还仍旧是一个神秘的东西。 很抱歉，我将使您回到高中物理那令人痛苦的回忆中，但是也许您能够回想起关于欧 姆定律的基本公式：功率(瓦特)=电压（伏特） 电流（安培）。这个公式对于直流

6、 （DC）电路是正确的，但是对于交流（AC）则并不是很精确，而我们几乎所有的数据中 心都用交流电。在另外一篇文章中，我们将讨论为什么以及何时会发生这样的问题，但是 其误差对于如今的计算机硬件来说都显得微不足道，所以我们将忽略这部分误差而继续讨 论更为重大的事项。（如果您拥有一个大型的数据中心，这部分的误差可以进行累积，但 是您必须让您的工作人员都非常清楚地了解误差的存在。） 因此，如果我们仍然可以假定功率=电压 电流，那么问题出在哪里？这个要追溯至 老程序员的口头禅，GIGO如果您输入了无用信息，那么毫无疑问您将得到无用信 息。最重要的是公式中的伏特（V）和安培（A）这些数字来自于何处。如果那

7、些数字是 错误的，那么其结果也必然是错误的。 每一个电气设备都必须有一个铭牌，在铭牌上面列出了工作电压和工作电流（安 培）。有时也会有功率，但通常并不会有。它可能并不是很醒目，但它总是在那里，以附 件形式、以丝网形式或印模至金属表面。对于人们来说普遍的做法是：将这些数字从每个 设备（或者往往是其中有相同信息的数据表）记录下来，并将电压 V 乘以电流 A，然后将 这些乘积结果进行累加，最后将最终结果交给设计工程师，说这就是预估的电力负荷。不 幸的是，那些数字往往会偏高 40%至 60%。电气工程师往往倾向于采用这种估算结果， 并设法将其降至最低。这并不是一个很合适的方法，对吗？ 数据中心供电指南

8、 Page 5 of 24 那么，为什么会存在这么大的误差？答案就在于铭牌上的额定值是如何进行评定的。 铭牌上的工作电流的数值是指该设备在完全以每个可能的选项进行配置，并在 100%的使 用率和设备仍能正常运行的最低电压下运行所输出的最大电流值。我们都知道，几乎没有 任何一个设备能够在每个可能的配置都安装的情况下每天 24 小时每周 7 天以 100%的效 率运行。但那只是部分的误差。这只是造成最大误差的一部分。 您也许还记得，电流与电压成反比。（这里再次涉及了那令人讨厌的物理，老师曾告 诉你总有一天那将是对您有益的。）既然不考虑电压一个设备消耗的功率是恒定的，那么 电流就必须变化因此当电压降

9、低时，电流就上升。大多数的设备将以低于 90 伏特或 更低的电压运行，而这就是指定电流所基于的电压。 当您将电流条目从铭牌上拿走，而只是简单地将电压乘以电流时，您使用什么电压值 呢？如果您在美国，您可以使用 120 伏或 208 伏的电压，因为那就是我们 UPS 系统所 稳定和持续提供的电压值。但是当您使用铭牌上的电流值并将之乘以 120 伏，您得到的 结果可能至少超过了 33%，但那并不是全部。制造商可以舍入将铭牌上的电流值取其更 高的数值，那么 2.4 安培就迅速变成了 3 安培，这就造成了未知量值的另外一个增加。 而且我们仍旧还未考虑硬件配置或使用级别。我们都很清楚数值将会如何快速增长至

10、一个 骇人听闻的程度，所以这显然并不是确定您数据中心功耗的最佳方法。 一些制造商会提供更好的数据，一个方法就是可以通过大部分主要制造商使用合适的 在线“配置”。如果你有足够的时间和耐心使用它们，它们会针对特殊的硬件配置为您提供 准确的功耗数值，一般都极为繁琐。但比我们用于估计数据中心电力需求分析的精度更 高。此外，他们通常都是基于 100%的使用率，而这种 100%的情况对于任何机器来说 都是罕见的。更少见的是数据中心中的每一个硬件都同时以 100%的使用率在运行。所以 让我们来看一个更为实际可行的方法。 什么是硬件电源的额定功率？一个 500 瓦的电源是不会提供超过 500 瓦的功率的， 因

11、此您立刻就至少拥有了一个“限额”数值。电源很少会以超过其能力 80%的使用率提供 能源，因为它们在大多数电子设备中都是属于易损部件，所以它们常常被逾限使用以便于 尽量减少失效情况的发生。根据历史记录，大多数电源的效率都不高（大约 75%），这 就意味着为了获得 500 瓦的功率输出，您就需要输入 667W。较新型电源的效率则可接 近 90%，即对于 500 瓦的功率输出只需要 555 瓦的输入。为简单起见，让我们假定效 数据中心供电指南 Page 6 of 24 率因子可以抵消使用率百分比。因此，收集数据中心中的每个硬件的额定功率就可以得到 数据中心实际最大功耗的合理估计。 一句忠告: 目前大

12、多数标准硬件都是双接线的，这就意味着这个设备具有两个不同的 电源供应线路。在正常操作中，这些电源共享负载，这意味着每个电源都只有一半的负 载。不必累加这两个电源的负荷，一个带有两个 500 瓦电源的服务器仍旧是一个 500 瓦 的设备单元，因为任何一个电源都必须能够在另外一个电源失效时瞬时支持满负载。（对 于带有多于两个电源的设备，例如大型网络交换机和刀片服务器系统，您将需要确定需要 至少多少那样的电源在其最小负载下满足设备正常运行，并将它们的数值累加。在这种情 况下，这就可能最好的使用配置。） 当然，如果您拥有现成的硬件，那么您能够从 UPS 的读数、机柜 plug strips with

13、IP-addressable metering 或记录计量设备得到实际的负载测量，这些设备能够提供所 有的最佳数据。但是测量必须持续一段时间。瞬时读数有可能发生在当天的最低点，因此 瞬时读数的数据可能会引起误解。 在本文另一部分中，我们将为大家介绍在完成对设备电力负载估算后，如何对数据中 心进行电力规划。 (作者：McFarlane 译者：滕晓龙 来源：TechTarget 中国) 数据中心供电指南 Page 7 of 24 如何为数据中心做好电力规划？如何为数据中心做好电力规划？ 在本文的上一部分中，我们介绍了如何估算数据中心电力负载，接下来我们来探讨数 据中心电力规划问题。 在您对于实际电

14、力负荷有了合理准确的估算之后，就需要为未来做好规划。这是所有 环节中最困难的部分，并且没有人能够为您提供一个公式来完成这个任务。您必须对业 务、IT 增长历史和您的典型设备负荷数据进行全面、客观的评估，并且尽力做到最好。 您不必担心规划是否过于精确，您已经去除了最大的误差因素，最终不管怎么说您都必须 去收集数据，因为 UPS 和空调总是在增长。这里主要有三个因素需要考虑。可预见的增 长。（例如，当您计划迁入一个新的数据中心或当您将搬出您现有的数据中心时。） 对 于未来两到三年的预期增长。（您不必在搬入之后升级，实际上您也许不必在您有预计的 时候就撤离。） 对于预计设施生命周期的规划增长。（这一

15、点必须纳入考虑中，合并组 织、发展至高密度计算、高能效的硬件开发以及您的组织发生巨大变革的可能性，如收购 或超级计算机。） 不管您认为自己的工作是否已经足够完美，为了长期的工作，做一个交叉检查还是比 较现实的。在数据中心的机柜地板平面上，为每个设备（网络补丁、网络交换机、传统的 服务器、刀片服务器、磁盘存储、磁带存储、主机、超级计算机、或其它大型的系统）指 定若干组机柜。其位置和安排在您的计划中准确与否并不重要，只要机柜总数是现实可行 的即可。现在基于之前制定的数值对每种类型的机柜以瓦或千瓦为单位指定一个最大的平 均负荷，并将这些数值累加。然后提出两个问题。 这个数值与您长期观测的数值相比如何？这个数值与您长