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云数据中心电源架构变化分析(1)

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2020-02-12 1:20:41 * 浏览: 8
随着云计算和OTT技术的发展,互联网对数据的需求激增,极大地促进了对云数据中心的市场需求。近年来,在国内外建立云数据中心的热潮正在上升。大规模的建设也使业界重新考虑了数据中心基础架构,而作为数据中心基础架构重要组成部分的电源架构自然也不例外。 var_bdhmProtocol =((“ https:” == document.location.protocol)? ” https://”:“ http://”),document.write(unescape(“%3Cscriptsrc ='” + _ bdhmProtocol +” hm.baidu .com / h.js%3F83e8d4ba8c3dd1c5d05a795e63a2d7b4'type ='text / javascript '%3E%3C /脚本%3E”)),随着云计算和OTT技术的发展,互联网对数据的需求激增,这极大地促进了对云数据中心的市场需求。近年来,构建云数据中心的热潮在国内外几乎同步发展。大规模的建设也使业界重新考虑了数据中心基础架构,而作为数据中心基础架构重要组成部分的电源架构自然也不例外。基于对投资计划,高效和低碳,安全可用性,快速部署和按需扩展的不同解释,以及对引入Internet思维进行创新的热情,出现了各种数据中心电源架构。从传统的UPS到HVDC,从240VHVDC到336VHVDC,从集中式电源到分布式电源,从Microsoft的LES机架,Facebook的OCP架构到中国的Scorpio机柜电源架构,从电源到市电电源,等等。数十年来一直沉默的电力行业前所未有的“繁荣”。以“高安全性,高节能,易规划,易部署,易扩展”为标志的新方案和新架构令人眼花azz乱。不知所措。但是,无论电源架构如何变化,用于为服务器提供“电源,电源备份”服务的电源架构的核心思想始终是相同的。 “电源”是指“如何将外部主电源最有效地传输到服务器”,“备用电源”是指“当外部主电源为时,如何连接到更广泛的备用电源系统,例如第二路主电源和电池”中断”。出于这个原因,本文希望从组合逻辑上重新解释这两个概念,并弄清数据中心电源架构变化的背景。本文不讨论电源体系结构的技术细节,并且后​​续附图中的插图仅代表数据中心电源体系结构的逻辑关系,而不是配电结构的实际反映。基于“电源”的数据中心电源架构的变化模型数据中心“电源”的概念是将外部主电源以最安全,最有效的方式传递给数据中心内部最低层的IT设备。从电源体系结构的当前发展来看,在服务器卸下电源单元PSU之后,这些IT设备可以是服务器,也可以只是“板/芯片”部件。因此,所谓的数据中心电源架构模型实际上只不过是如何向这些“板/芯片”供电。从逻辑的角度来看,可能的方法无非是集中到分散或分散到集中。仅度数:1.数据中心电源的集中供电模式此模式如下图1所示。集中供电室用于将外部城市电力从配电室转换为数据室,并将数据室放置在头柜中。电源分配到每个机柜,机柜中的PDU将能量分配给每个服务器。就当前的数据中心应用而言,此模型是该行业的主流,至少占95%。它的主要优点是电力设备与数据设备的物理隔离,强电和弱电专业管理的自然划分以及高安全性。缺点是需要单独的动力室和专业人员埃尔维持它。 2.数据中心微模块的分区电源模式。微型模块也是近年来数据中心行业的热门话题。该模型显示在下面的图2中。从变压器室发送的外部电源直接分配到每个微模块室。输入配电模块通过微模块中的机柜式电源设备将变换后的功率发送到输出配电模块,然后在分配后将PDU发送到每个机柜。机柜中的PDU将电源分配给每个机柜。服务器。该解决方案的电源架构的特点是从大型电源设备向小型电源设备的转变。对于具有1,000个机柜的数据中心,大约需要50至100套这样的电源系统,将节省的电源室空间划分为每个微模块。它的主要优点是可以在工厂进行定制,从而将不可控制的工程时间转换为可控制的工厂生产时间。主要缺点是数据设备和电力设备(包括化学能源设备,例如电池)在封闭的物理空间中混合在一起。电力系统起火可能会危害数据系统。 3.数据中心的机架级分布式电源模式如图3所示。此模式将转换电源直接放置在每个服务器机柜的底部。通常,取决于电源的大小和备用时间,它大约需要占用4`6U的机架空间(通常在10KVA / 10分钟内)。配电室的电源直接发送到柱头柜进行二次配电。二次配电后的电源通过机架式电源,PDU或机柜中的铜牌为服务器供电。此模式是最古老的电源方案和应用方法。在1990年代,由于大功率UPS电源设备的高昂价格,许多数据机房不得不使用这种方法,但是近年来,这种模型已被赋予了新的技术内涵。例如,电源模块可以使用机架式HVDC代替机架式UPS,使用锂电池模块代替铅酸电池,以及使用市电+电源的双通道电源。与微模块电源架构相比,该解决方案的电源更加分散。对于具有1000个机柜的数据中心,需要配置1000套此类电源。后续操作期间的日常电源管理是一个大问题。尽管在发生故障时可以将其热插拔,但偶尔发生的短路火灾和电源系统中的电池泄漏将是巨大的安全威胁。当然,该解决方案还具有快速部署且没有轴承问题的优点。 4.数据中心的服务器级直接供电方式是从上述三种供电方式中得出的。我们有充分的理由相信必须有最终的电源模式,即电源体系结构模式,其中电源是从外部外部电源直接提供给服务器的。该模式仅经过Microsoft和Google的测试,如下图4所示。如果可以充分保证服务器等高温环境下锂电池的安全性,使用寿命,体积比和自损耗,这无疑是电源架构的目标,它不仅可以实现最有效的外部供电,服务器直接电源还可实现最短路径备份。因此,未来数据中心的电源能否像笔记本电脑一样直接供电,完全取决于未来电池技术的发展。最近报道的石墨烯电池的技术进步为这种应用创造了希望,但是目前该技术仅停留在实验室阶段。