提高數據中心電力的可靠性和適應性

近日在英國舉辦的年度大會上，一家數據中心行業媒體推出了一種新理念，旨在使電力系統更可靠、更具適應性，同時使得數據中心能切實利用電力容量，不然它們會被浪費掉。采用適應性冗余電力（ARP）技術創建控制平臺，可以根據對數據中心實際需求進行實時評估，可以采取和制定有關路由電氣的決策。

i3 Solutions公司常務董事Ansett對這個理念進行了闡述。他說，“很多數據中心的電力系統已不適應數據中心設施的技術發展。設施每個部分都是靈活的，并利用軟件實時適應新變化，但電力系統卻是靜態的、不靈活的。”

他指出，目前很多業界人士已經認識到了這一點。數據中心運營商可以挖掘現有的電力系統的潛力，以便更靈活地提供電力。

他說，“電力系統的運營成本非常昂貴，每兆瓦的電力成本約為500萬美元，通常占數據中心總成本的60％。而且無論使用何種拓撲結構，它們都是靜態的，并且規模非常龐大。一旦安裝部署很難有所改變。”

數據中心設施的電力系統通常使用2N冗余（IT系統的最大電源需求的兩倍），或更低的冗余級別（例如“N+1”冗余），并且一直采用，不能靈活配置。

相比之下，數據中心中的IT資源可以整合后以最有效的方式運行，并可以作為計算、存儲甚至網絡資源的虛擬化處理池。他說，“但所有這些應用都依賴于固定的電氣平臺，而用戶在采用分布式冗余、模塊冗余或2N冗余等方面做出了選擇，很難更改。”

采用適應性冗余電力（ARP）可以使電力系統的部署更加靈活，允許更改數據中心電力系統的冗余配置，因此可以在多個不同的冗余級別上提供電力，使電源系統的可靠性更好地匹配應用，并在適當的情況下提供2N、N、“N+1”的冗余電源。

Ansett表示，適應性冗余電力（ARP）還可以利用低于滿載運行的UPS電力系統中，未使用的電力容量，這是靜態的電力系統無法做到的。最后，可以允許數據中心在IT工作中負載級別指定的電力冗余，優先考慮它們對電力的訪問權限。

AR、IR、AIR和ITLP

適應性冗余電力（ARP）有四個級別，可以使電力系統配置更加靈活。

?電力可調整冗余（AR）規定并管理IT負載的預定冗余級別。其冗余完全來自離散的專用組件。

?電力固有冗余（IR）規定并管理IT負載的預定冗余級別。其冗余完全來自未使用的電力容量。

?適應性和固有冗余（AIR）結合了以上這兩個選項的優勢。

?IT負載優先級（ITLP）管理離散或固有冗余電力，以確保為預定的優先級提供電力。

這個想法是基于這樣一個事實，即現代數據中心的UPS電力系統是高度網絡化的，但大多數沒有在智能管理技術的情況下運行。每個IT負載都采用多個UPS電源，以便在發生故障時，及時切換電源。

這種配置比較安全，但并不靈活，需要非常繁雜的人工設置。由于大多數UPS電源效率約為30％-40％，因此通常可以將負載切換到另一臺正常運行的UPS。但是，許多經歷過IT宕機，或業務中斷的工作人員往往會遇到超出負載容量的情況。這也意味著用戶需要支付更高的費用，無論他們實際上是否能保持這種使用水平。在一切都轉向按需付費模式的時代，這種方式是站不住腳的。

適應性冗余電力（ARP）實現了電力容量的受控切換，以支持預定的冗余配置，并同時在同一電力系統內提供多個冗余配置。

適應性冗余電力（ARP）還可以實現IT負載選擇優先級：當多個電力系統組件同時不可用時，它會將電力轉移到具有優先級的負載層次結構。

基于這樣的思想，數據中心電力基礎設施中的切換設備可以更加智能。它可以應用于基于靜態轉換開關的廣泛采用的架構，也更加通用，這幾乎適用于任何具有集成或上游UPS系統的電力基礎設施。

適應性冗余電力（ARP）使電力系統在大多數時間自動運行，在出現問題時采取措施切換，并使其以智能方式運行，而不是當前使用的預定模式。

這是可以實現的，因為IT系統由具有一定備用時間的電力設施供電。即使電力已經中斷，其響應時間也有足夠的引入軟件控制來決定采取什么行動。然后采用靜態轉換開關（STS）等設備執行該決定，采用智能設備可以更好地切換。數據中心故障通常歸咎于靜態轉換開關（STS）的動作，但實際上罪魁禍首幾乎總是非智能設置。Ansett表示，靜態轉換開關（STS）的快速切換設計非常出色。

直到2008年左右，數據中心的虛擬化只專注于服務器和存儲設備，如果實現虛擬化，都可以集中使用這些設備。這樣做意味著現在可以充分利用以前浪費的資源。

網絡仍然沒有實現虛擬化，因為無法在軟件中分享和重新配置一些關于物理連接的東西。事實證明，網絡將受益于將路由決策分離到單獨的控制平臺中，這種控制平臺可以實現網絡應用和負載平衡等功能。

適應性冗余電力（ARP）在電力網絡方面也做了類似的工作，根據對數據中心實際需求的實時評估，創建一個控制平臺，可以采取和制定有關路由電氣的決策。

Ansett說，“也許我們可以將其視為電網的SDN。”

即使IT負載也可以作為此決策的一部分，因此為每個負載提供的電力都是基于其實際的關鍵性。例如，企業的帳戶程序可以路由到不同的UPS不斷電系統，具有更高的可靠性。這些設備都是高度網絡化的設備。

電力網絡已被視為一種完全的硬件綁定。其實沒有必要這樣做，因為采用軟件控制的方法將使電力系統更加可靠。