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1、在数据中心的 IT 设备，包含服务器、存储器、交换机等，其中以服务器数量最多，占绝大多 数。这些 IT 设备用电特性基本类似，本文以服务器为例。在数据中心中众多服务器为机架式服务器，部分高端数据中心采用小型机、大型机等大型服 务器设备。图 1：机架安装式服务器、小型机等服务器上的电源（POWER），和PC （个人电脑）电源一样，都是一种开关电源。比如联想 万全2200C/2400C服务器就采用了 EPS标准的电源，输出功率为300W,该电源输入电压宽范围为90264V，功率因数大于0.95。看看业界某知名厂商的一款 1U 标准服务器电源的铭牌WUT(M50H? &科：AM011SOUTPUT+
2、12V17A,-1ZV*J 0:9A.25DW 邛虹 +5V i 21A *5/SB l 2*3 3T ej 20A 4V r 0 3A4 jV & 巧；TOTAL OUTPUT 洎T EXCEED 冷*) 3V 4 +5V*t 出不理理 14W3 SV A *4V & +12V TOTAL OJTRJT NOT EXCEED 24QW J; i*5VA*t2V 岂*记；不呢 J MOW$V & -12V TOTAL CLRRENT NOT EXCEED 0.8A 剔 k 42V 烂电不 MilOSA咛图 2：业界某知名厂商的一款电源的铭牌关于服务器电源的铭牌，一般不会直接贴在服务器的外壳，而
3、是贴在服务器电源外壳比较空 旷的地方，通常都只有在从服务器取出服务器电源后才能看到。需要特别强调的是INPUT（输入）中220V是服务器电源额定输入电压；而4A指的是最大 输入电流能力，表征的电源最大输入电流能力。因此，服务器电源的输入功率（即消耗功率）不 能直接用输入额定电压x输入最大电流来计算。OUTPUT（输出）250W MAX，这个参数才是该服务器电源最大输出功率，这个参数对于数 据中心设计者才具有重要的设计意义， 但很遗憾的是，通常服务器厂家没有将这个参数标识在服 务器外壳上，这个参数通常只有在服务器电源铭牌上才能看到。服务器电源的输出最大功率为250W，按照AC/DC转换效率85%
4、 （平均值），那么服务 器的输入功率（消耗功率） PSERVER 为：PSERVER=PMAX OUT/n = 250W/0.85 = 294-12W-295W其中PMAX out等于250w, n为AC/DC效率，取平均值85%。服务器的输入功率（消耗功率） PSERVER 代表服务器的最大工作功率，即在设计满配置（ CP U、内存、硬盘等全满配置），CPU、内存和硬盘等设备全负荷100%速度工作时，所能消耗的最大功率，而服务器使用过程中这种工况是非常罕见的。在数据中心设计中，我们可以参考配置系数c,同时利用系数k。PACTUAL= PSERVER xcxk=295x0.8x0.8=188.
5、8w，其中配置系数c取0.8，代表服务器电源的厂家裕量。k为同时利用系数，取0.8。上述数据符合实测结果，在某数据中心测量Dell Poweredge 1U和2U服务器的波形为:图3：2003 年实际工作功率，非最大功率左图为 1U 服务器 222.5V*0.65A=144.63VA，右图为 2U 服务器 223.8*1.37 = 306.6 1VA以上讨论的是服务器配置一个电源的工作功率，但是为了提高服务器工作可靠性，目前服务 器普遍采用冗余电源技术，它具有均流、故障切换等功能，可以有效避免电源故障对系统的影响， 实现24x7的不停顿运行。冗余电源较为常见的是N + 1冗余（1 + 1、2+
6、1、3+1等），可以保证一个电源发生故障的 情况下系统不会瘫痪（同时出现两个以上电源故障的概率非常小） 。冗余电源通常和热插拔技术 配合，即热插拔冗余电源，它可以在系统运行时拔下出现故障的电源并换上一个完好的电源， 从 而大大提高了服务器系统的稳定性和可靠性。因为冗余电源的应用，带来新的问题：每一个服务器电源工作在较轻负荷状态之下，导致工 作效率降低，比如1+1电源配置下，每一个服务器电源的负载均小于 50%（通常只有 20%负 载），这样电源模块的效率将只有 80%左右，甚至更低至 75%。图 4：较高效率的服务器电源效率图为了提高服务器电源的工作效率，减小服务器体积，服务器行业开始向刀片式
7、服务器升级。 所谓刀片式服务器，就是指服务器外形扁而平， 活像个刀片，于是形象的叫做 “刀片服务器”。 在标准高度的机架式机箱内可插装多个卡式的服务器单元 （即刀片，其实际上是符合工业标准的 板卡，上有处理器、内存和硬盘等，并安装了操作系统，因此一个刀片就是一台小型服务器）， 这一张张的刀片组合起来，进行数据的互通和共享，在系统软件的协调下同步工作就可以变成高 可用和高密度的新型服务器。这些刀片服务器共用系统背板、冗余电源、冗余风扇、网络端口、光驱、软驱、键盘、显示器和鼠标，一个机箱对外就是一台服务器，而且多个刀片机箱还可以级联，形成更大的集群系统。图 5： IBM 刀片服务器现场照片，每个机
8、框可安装 14 个刀片因为一个标准机架式机箱通常内置了 814个刀片服务器，这些服务器是共用冗余电源，所 以服务器电源的工作效率得到很大提升。而刀片服务器因为体积小，与同等速度与配置的机架式 服务器相比，更加省电与节能。表1列出了 IBM某款刀片服务器与同等配置机架服务器的功率和发热量对比。功率休眠 下了W功率最大了单机功率饰眠iw）茧机功率（最大 Jw）14个刀片上包括框架和网络单 元；377718527014台1U机架式服勢器is 6 4l.278.276377Blade vs Rack33%28%33%相同配置：2=7,0GHz XeonE540 -n：PU; 4*1 GB 内存, 2*
9、146GB lOKtpmHDD硬盘表 1：2008 年 IBM 某型号刀片式服务器与机架式服务器功耗对比 显然，采用刀片式服务器，休眠状态、最大工况下，功率和发热量分别降低 33%和 28%， 取中间值 30%。在一个中等规模的数据中心，通常会有数千台服务器，假定某中型有 2800 台服务器（全部 折算为 1U 的标准机架服务器），那么折算的用电功率为：参考配置系数 c=0.8Pall sever =PMAXxcx2800=377x0.8x2800=844.48kw， 如果全部采用刀片式服务器，需要 200个刀片机框+2800片刀片单元，这用电功率为：Pall blade =PMAXxcx28
10、00 = 270x0.8x2800=604.8kw，显然，采用刀片式服务器，节约电力239.68kw，假设全年计算时间利用效率为0.7,那么 可节省的电费为：E=（239.68x365x 24x0.7）/0.9 = 2332885.33kwHY=Ex0.7元/度= 163万元其中0.7为全年同时利用率；0.9为UPS的效率；电费粗略计为0.7元/度电。 可见采用新型的刀片式服务器，节约的电费是惊人。而因为功率的节省，还会带来机房空调 的节电，这在下一节中介绍。宏观上，中国大陆每年的PC服务器总发货量在70万台左右，按照每台服务器400W功耗 计算，一年消耗电力24亿度，如果全部采用刀片，可以节约7.3亿度电，相当于少燃烧 36万 吨标准煤。即便我们能把10的服务器改成刀片也还能节约仅 4万吨标准煤，这对当前倡导节能减排 还是非常有意义的。（假定 1 吨煤可发电 2000 度电）
