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服务器电源(UPS)配置原则

供稿:中国工控网 2016/8/4 9:28:10

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  • 关键词: UPS
  • 摘要:提及电源,大家并不陌生,比如笔记本电源(适配器)、手机电源(变压器)、万能快充等等,就在我们身边,且触手可及。而这些所谓电源均为我们的移动设备起到了降压、变压等安全保护作用。同UPS(UninterruptiblePowerSupply)即不间断电源,作为保护性电源设备,在行业应用中起着举足轻重的作用。


  提及电源,大家并不陌生,比如笔记本电源(适配器)、手机电源(变压器)、万能快充等等,就在我们身边,且触手可及。而这些所谓电源均为我们的移动设备起到了降压、变压等安全保护作用。同UPS(UninterruptiblePowerSupply)即不间断电源,作为保护性电源设备,在行业应用中起着举足轻重的作用。

  UPS是以整流器、逆变器为主要组成部分的稳压稳频的交流电源,主要利用电池等储能装置在停电时为计算机/服务器、存储设备、网络设备等计算机、通信网络系统或工业控制系统、需要持续运转的工业设备等提供不间断的电力供应。

UPS的基本功能有:

  1、电网电压正常时,市电电压通过UPS稳压后供应给负载使用,性能好的UPS本身就是良好的交流稳压器,同时改善电源质量;同时它还对机内的电池进行充电,储存后备能量。

  2、电网电压异常时(欠压、过压、掉电、干扰等)UPS的逆变器将电池的直流电能转换为交流电能维持对负载的供电。

  3、UPS在电网供电和电池供电之间自行切换,确保对负载的不间断供电。而且可以根据设备的精密程度来选择可承受的切换时间。

  企业IT建设者如何选择UPS设备、如何进行设备UPS配置,采用什么样的解决方案,成为CIO或CTO迫切解决的问题。在数据中心,电力消耗犹如一只隐而不见的老虎,在后台悄悄地消耗企业大量资金。怎样能高效地使用电力资源,同时响应国家环保、节能政策,使企业数据中心更环保、功耗更低?接下来,笔者就从最基本的服务器电源配置与使用来一步步做起。

  服务器电源功率越大越好?

  以戴尔第代服务器为例。在戴尔服务器中,每一款机型都有多种功率的电源可供用户选择。比如在戴尔PoweredgeR720中,就可选择495W、750W及1100W三种功率,还有单电源和冗余双电源供选择。那么到底选哪一种呢?许多用户考虑到将来的扩展,常常会选用最大的1100W电源配置,这样无论将来是添加硬盘,或者是加PCIe的扩展卡,都能够保证有足够的电源功率,不需要另外购买新电源。那么真的就是电源功率越大越好吗?                          

  由于服务器电源做的是交直流转换,转换过程中本身需要消耗一定电力。如上图体现了在不同负载情况下,一个白金电源在不同功率的负载情况下,电源的转换效率曲线图。不难看出,电源转换效率在低负载情况下是很低的,也就意味着相对要消耗更多的电力在电源本身上,随着负载的增加迅速上升,在40%-60%负载时达到最高转换效率,然后随着负载功率的上升有略微下降。

  由此看来,我们应该合理配置电源,使平均负载功率在电源额定功率的40-60%之间,这样企业的电源使用效率最高,耗电最少。也就是说,IT建设者应该考虑服务器本身的平均负载和最高负载,反过来计算并且配置合适的电源,这样比起不合理的配置可以减少高达8-%的电力消耗。在一个拥有大量服务器的数据中心,这样的额外电力消耗可能造成每月几十万到几百万的损失。

  应该配置单电源还是冗余双电源?

  单电源成本低,不过由于是单路电源供应,一旦电源供应出现问题,或者电源本身出现任何问题,服务器就会出现宕机。所以在对业务连续性要求比较高的环境下,建议企业选用双电源提高系统的可靠性。另外使用双电源供应也意味着总电源功率的提高,将来的可扩展性也会更好。

  不过使用双电源时又会面临一个问题:两个电源要同时工作(负载均衡),还是把其中一个电源作为热备(Active/Standby)。现在的技术可以保证在任何一种情况下,如果一个电源供应出现问题,另一个电源都可以及时接管。因此我们应该考虑的是电源的转换效率,这又与负载有关了。我们举两个例子来看看:

  1、两个1100的电源,总负载是500W

  a.单电源工作,也即Active/Standby情况下:工作的电源会工作在近50%的负载,工作电源的转换效率最高,备用电源会消耗少许电力维持备用状态;

  b.两个电源都工作,也即负载均衡情况下:两个电源都会工作在近25%的负载,根据前面的讨论,效率会比情况a低接近10%,损耗超过情景a中备用电源所消耗的电力。

  2、两个1100的电源,总负载是1000W

  a.单电源工作,也即Active/Standby情况下:工作的电源会工作在近90%的负载,工作电源的转换效率降低,备用电源也会消耗少许电力维持备用状态;

  b.两个电源都工作,也即负载均衡情况下:两个电源都会工作在近50%的负载,转换效率最高,损耗低于情景a。        

  传统服务器基本上都是使用负载均衡的电源使用方式,而一般情况下负载小于50%,这样电源转换效率较低。因此为更好服务于企业,戴尔在第代服务器中提供了一项HotSpare功能,不仅可以设置成Active/Standby的电源使用方式,还可以监测负载,根据负载使用的情况自动选择最合适的电源使用的方式。只需要在iDRAC卡的配置中,简单地将电源使用设置为HotSpare,系统就会自动根据负载大小调节电源运作的方式,自动实现电源效率的最大化。

  小结:在对业务连续性要求比较高的环境下,建议企业使用双电源提高系统的可靠性。同时在iDRAC卡的配置中,将电源使用设置为HotSpare,自动配置双电源使用方式,实现电源效率的最大化。

  另外,戴尔在电源技术中加入智能功率因数校正技术,也就是当电源输入的功率因数不正常时(电流电压相位不匹配),自动启用功率因数校正,提高交流电的使用效率;而在输入的功率因数正常时,自动禁用功率因数校正,减少由校正带来的约3%的额外电源消耗。

  在第代Poweredge服务器中,戴尔还免费向用户提供一个高级电源管理软件,DellOpenManagePowerCenter。使用这个软件,可以对带有iDRACEnterprise远程控制卡的戴尔代服务器上启用高级电源管理,例如对多台服务器电源进行监控、调优,甚至在需要时对单台或者某组服务器进行电源封顶。

  随着社交、电商等互联网新兴企业迅速崛起,每日数以万计的图片、视频、网页浏览点击及商品交易订单等非结构化数据爆炸式产生,因此企业面临大数据时代的挑战和机遇。如何紧抓机遇,就需要IT建设者从企业最为基础的硬件部署和配置做起,看似微不足道的UPS,如果做得好,就能为企业减少近百万的维护成本。

                                   

审核编辑(王静)
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