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未来十年,UPS会消失吗?—未来数据中心需要什么样的UPS(下)

2016-12-07 17:10:41 点击数:

数据中心需要什么样的UPS

  首先应该承认,不同行业对UPS的认知与应用仍存在巨大差异。各种方案的应用也因人而异,并无统一标准。但是在保证可靠供电的前提下,笔者认为未来的数据中心将会在以下几个方面对供配电系统提出更高的要求。

1)首先是“快”,即快速建设、快速扩容。

  目前在数据中心的建设方式上,模块化的理念已逐渐被大家所接受。无论是模块化数据中心还是集装箱数据中心,都是这一理念的具体实现。模块化UPS同样符合这一理念。如果仅从整体部署速度来看,模块化UPS和塔式UPS差别并不大。但如果从后期扩容方面以及初期投资方面,模块化的优势都非常明显。首先,按需扩容的功率模块,更符合业务发展的需要。尤其是对于平均寿命只有35年的互联网企业,谁能早一天完成部署,早一天实现扩容,就能早一步赢得客户,早一步占据市场。相比传统塔式UPS一到两周的安装时间,模块化UPS只需几分钟即可完成扩容。其次,商业竞争日趋激烈,市场环境变幻莫测,以及未来发展的不确定性都要求CEO们必须在长期规划与初期投入之间寻找最合适的平衡点。模块化的结构只需要预留合适空间,而不需一次性投入,未来可根据业务发展分批分期投入,明显降低企业运营风险。对客户而言,无论是自建还是出租,模块化UPS都更适合企业的未来长远发展。

2)其次是“易”,即易用性、高可用性。

  相比传统数据中心为保证可靠性而设计的复杂的Tire4架构、2N系统,旁路模式、市电直供+UPS备份等等“不可思议”的方案正在被互联网巨头们采用。正是虚拟化的技术实现,使得互联网企业从追求单纯的供电可靠性变成了更看重以快速维护代表的可用性。因此UPS也要向IT设备一样易维护。这对UPS有两点要求:1、发生故障不能影响业务运行,即不影响正常电力供应;2、发生故障后要方便维护,最好运维人员可自行维护而无需联系厂家。显然,模块化UPS最符合这一要求。无论是交流模块化UPS还是直流模块化UPS(高压直流)都体现出了更高的可用性和易维护性。

3)然后是“省”,即节省。

  省空间:目前的中小型数据中心大多建设在寸土寸金的楼宇之间,高密度一直是IT设备的普遍追求,如刀片式服务器。更高功率密度,体积更加小巧的UPS能够为用户节省更多空间,对提供出租服务的企业来说,则意味着可以部署更多的IT设备用于租赁;另一方面,如前文所述,基础设施架构融合,已成为数据中心发展的趋势之一,而更高功率密度的UPS将更方便地与服务、存储等IT设备实现一体化部署,目前各主流厂家均已推出了这种一体化产品,如华为mircoDC, APC infraStruXure等。省电费:高昂的电费开支,也使得用户更青睐高效率的UPS,因为高效率UPS除本身损耗更低之外,还能降低制冷方面的能耗开支。有一点需要指出的是,虽然大多数厂家都宣称可提供高效UPS,但负载率的影响仍然要考虑。对大部分数据中心而言,UPS的实际负载率不会超过30%(新建数据中心甚至只有10%),而随着虚拟化技术的实现,CPU利用率上升之后,UPS的实际负载率一般也不会超过40%(以1+1系统为例)。因此只有在低负载率(20%~40%)也能做到94%以上高效的UPS才最符合数据中心的实际需求。除此之外,目前的主流服务器因为大量采用PFC校正电路,其输入功率因数已普遍超过0.9。这就要求为其供电的UPS同样应能提供0.9甚至更高的输出功率因数,否则为了匹配这些服务器,用户将不得不采购更多的UPS。 比如,按理论计算(不考虑冗余等实际情况),10500VA/450W(功率因数0.9)的服务器,其总功耗为5KVA/4.5KW,只需采购一台5KVA输出功率因数大于0.9(输出功率大于4.5KW)的UPS即可。而如果UPS功率因数为0.8甚至更低,则需要两台5KVAUPS

4)最后是“智”,即智能化。

  几乎所有的UPS厂商都宣称可提供智能化的设备。但目前的智能化主要还是集中在UPS本身的技术层面,或网管方面。面对ITCT行业层出不穷的新理念、新产品,尤其是近年来伴随移动互联网而出现的智能终端、可穿戴设备,UPS行业的“智能化”显然还不够智能。那么未来十年,将有哪些方面会出现突破?

 能耗精细化管理

  目前服务器芯片已可以通过在空闲时关闭部分功能来实现降低能耗,而服务器风扇的转速可调也已经大量应用,这些都为L1层供配电设备与L2IT设备的联动与统一降耗提供了便利。随着传感器的大量应用,机房内的局部环境与用电情况已经可以被轻松获取,一个包含了机房内部物理生态系统(供配电系统、温控系统、IT设备等)与机房外部自然生态系统(电网信息、气象信息、用户使用信息等)的综合能耗管理系统已经初见雏形,一些互联网巨头以此为基础通过机器学习技术将最终实现整个数据中心的自我优化与瓦特级的能耗管理。

 信息处理与价值挖掘

  UPS作为网元之一,将与配电柜、空调实现联动。作为电网与设备之间的媒介,作为被管理的网元之一,包括UPS在内的供配电系统本身将承担更多的信息收集与处理的功能,电网数据、负载数据,都将是未来的有用信息,通过数据分析,它将为用户描绘出一副数据中心的整体用电图谱,客户可以快速的查询到相关信息,如最耗电的服务器、用电的周期规律等;而互联网大数据技术的应用,将会进一步挖掘这些信息的价值,目前已有一些互联网企业开始投入研究,相信在不久的将来,以UPS为主的供配电系统很可能从纯粹的消耗性设备变成能够提供利润的生产性设备。

 物联网技术应用

  随着移动通信技术的进一步普及,万物互联的时代已经到来。网管APP移动式运维、自动化维护将逐渐代替传统的运维方式。设想一下,位于内蒙古某太阳能发电站附近的数据中心,机房中空无一人。千里之外的北京,某公司IT维护人员打开手机,发现网管系统给出告警“12#UPS负荷已超过预期”,系统自动追踪后发现某几台服务器用电量大幅上升,原因是服务器上运行的某款游戏用户数量暴增。这时系统给出了两个选择:“1、启动备用供电模块(将增加系统电费65/天)”和“2、迁移部分应用到453#空闲服务器(将增加系统电费32/天)”。网管系统则根据选择自动开启供电模块或服务器。除了对数据中心的日常管理,物联网技术的应用,还将带来设备维护方式的变革。如设备寿命预测、故障预防、故障处理等。用户会像在淘宝购物一样根据网管系统的提示购买相应的维护产品,并远程授权厂家维护人员前往故障地点进行维护,而单板级的空间定位系统则可以引导维修人员快速更换故障部件。

  设备日益智能化的同时,随之而来的信息安全问题也不能忽视。传统用户往往认为病毒、黑客都是只有互联网才会碰到的倒霉事,对于“纯硬件”的供配电系统来说,可以不用过于担心。但随着移动互联网与智能化技术的普及,基础设施必将被纳入网络管理系统,所以同样也会面临各种网络安全的风险。如前段时间曝出的OpenSSL“心血”漏洞,表明部分UPS网管系统就可能会存在泄露用户账号密码的风险。即便是黑客们不能通过网管系统来关闭UPS(部分小容量UPS确实具备远程关闭服务器的功能),而仅仅是改变一些关键参数,也可能会对整个供电系统造成严重影响。

  由此可见,高效率、智能化的模块化UPS显然更符合未来数据中心发展的要求。据了解,目前模块化UPS年市场增长率超过6%,预计未来将会超过10%。而在最近结束的中移动集采中,模块化UPS作为独立标段,已占据120kVA以上容量段超过14%的采购份额。在电信行业,高频化、模块化已经成为UPS采购的主流趋势。

4 UPS行业的机遇与挑战

  传统的数据中心面临转型。当前很多企业都是按照90年代标准建设的数据中心,在系统的可靠性、能耗管理和制冷系统等方面都不能满足业务发展的需要,也使得企业面临高能耗和高运营成本的问题。目前很多数据中心的运营者和拥有者都开始筹划或者正在进行数据中心的升级改造计划。伴随着大量数据中心的扩容与迁移,对UPS的需求将会加大。这对UPS行业来说,无疑是个好消息。但传统UPS厂家可不要高兴的太早。与此同时,更具颠覆性的挑战则来自于互联网巨头们。相比传统企业数据中心,互联网行业发展迅猛,对数据中心的需求也更加迫切。互联网企业往往通过自建、租用、联合建设等方式大规模部署数据中心,因为没有老旧设备的拖累,他们往往更乐于采用最先进的技术。在国内,腾讯通过微模块数据中心实现批量部署与快速建设,而供电系统则采用HVDC的模块化设计来摆脱对传统UPS的依赖。在百度IT工程师们甚至采用传统数据中心不敢尝试的市电直供+UPS备份的形式来给服务器供电。而在海外,谷歌的做法更加激进,他们抛弃了传统的供电系统,转而采用新型的自带电池的定制服务器来减少对传统UPS系统的依赖。为了追求高效、弹性、按需部署、快速扩容,互联网企业的工程师们无所不用其极。

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