【正文】 1 供電系統(tǒng)的模塊化 設(shè)計(jì) 與模塊化 UPS 摘 要 系統(tǒng)模塊化是數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ) 設(shè)施設(shè)計(jì) 的重要理念和基本 策略 ， 數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)建造中的很多問題都與系統(tǒng)模塊化程度有關(guān)。 模塊化 以及與之關(guān)系緊密的 標(biāo)準(zhǔn)化 ，為 數(shù)據(jù)中心 帶來了廣泛的好處，它不僅簡(jiǎn)化了從初始規(guī)劃到日常操作的每一個(gè)流程，還顯著改進(jìn)了 數(shù)據(jù)中心 商業(yè)價(jià)值的所有三個(gè)主要組成部分 – 可用性、適應(yīng)性和總擁有成本。 模塊化 UPS是可用性級(jí)別最高的模塊化系統(tǒng)，引領(lǐng)著數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)建造的理念和方向。 關(guān)鍵詞： 數(shù)據(jù)中心、系統(tǒng)模塊化和 標(biāo)準(zhǔn)化 、模塊化 UPS 一、可修復(fù)和可快速修復(fù)功 能是提高系統(tǒng)可用性的關(guān)鍵 現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)和運(yùn)行的一個(gè)最基本也是最重要的要求是系統(tǒng)必須能連續(xù)工作。 而工作連續(xù)性的程度通常是用系統(tǒng)的可用性來描述的。 系統(tǒng)可用性 A(t)的定義為：電子系統(tǒng)在使用過程中 （ 尤其在不間斷連續(xù)使用的條件下 ） 可以正常使用的時(shí)間與總時(shí)間之比。 可用性是由可靠性參數(shù)ＭＴＢＦ（平均無故障時(shí)間）和故障后平均修復(fù)時(shí)間參數(shù) MTTR表示的，即： M T T RM T BFM T BFA (t ) ?? 可靠性 MTBF愈高 ， 系統(tǒng)的可用性愈高，這是不言而喻的事，但設(shè)備的可靠性是有限的，特別 是由若干不同功能不同廠家的設(shè)備 組成的復(fù)雜的系統(tǒng)， 可靠性很難達(dá)到設(shè)計(jì)要求的水平，使數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施特別是供電系統(tǒng)變得很脆弱 。 于是，設(shè)計(jì)者和用戶很自然的想到必須從系統(tǒng)的可修復(fù)和可快速修復(fù)上找出路，因?yàn)楸M管系統(tǒng)和設(shè)備的可靠性達(dá)不到要求的高度，故障隨時(shí)都可能發(fā)生，但只要系統(tǒng) 中 的所有設(shè)備故障后都是可修復(fù)并可快速修復(fù)的， 故障后平均修復(fù)時(shí)間 MTTR數(shù)值很小甚至趨近于零，那末系統(tǒng)的可用性同樣可以很高 。 可修復(fù)和可快速修復(fù)成為數(shù)據(jù)中心用戶和設(shè)計(jì)者在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)追求的首要目標(biāo)。只要組成系統(tǒng)的所有具備獨(dú)立功能的子系統(tǒng) ，在系統(tǒng)投入運(yùn)行后都是可拆卸、可移動(dòng)、可更換的，那末這個(gè)系統(tǒng)必然是可修復(fù)的。 可快速修復(fù)通常指可無工具拆卸和可拔插更換 子系統(tǒng)和設(shè)備。但是，如果功能相同的兩個(gè)設(shè)備可冗余配置，當(dāng)一個(gè)設(shè)備故障停止運(yùn)行后，另一個(gè)與之冗余并機(jī)的設(shè)備可繼續(xù)工作而保證系統(tǒng)正常運(yùn)行，那末，對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)而言， 我們可以認(rèn)為冗余并機(jī)環(huán)節(jié)沒有發(fā)生造成系統(tǒng)宕機(jī)的故障，可靠性很高； 也可以認(rèn)為雖然設(shè)備發(fā)生故障，但是在修復(fù)過程中沒有影響整個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)行，修復(fù)時(shí)間為零。 以上設(shè)計(jì)理念已在 數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施用戶和設(shè)計(jì)者中 取得 了最廣泛 的 共識(shí)，并 在系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)和建造中 取得了 廣泛的應(yīng)用 和 顯著的效果 。 二、 “ 系統(tǒng) 模塊化 ” 是 可修復(fù)和可快速修復(fù)的根本條件 我們把具有獨(dú)立功能，在系統(tǒng)中可整體安裝、拆卸、移動(dòng)、更換的子系統(tǒng)稱之為模塊，那末上面的設(shè)計(jì)理念可概括為以下三句話： 2 現(xiàn)代的數(shù)據(jù)中心要求基礎(chǔ)設(shè)施必須是一個(gè)能連續(xù)工作的系統(tǒng)； 一個(gè)能連續(xù)工作的系統(tǒng)必然是可修復(fù)和可快速修復(fù)的系統(tǒng)； 一個(gè)可修復(fù)和可快速修復(fù)的系統(tǒng)，組成該系統(tǒng)的所有子系統(tǒng)必然要具備模塊化特征； 模塊化即將完整的產(chǎn)品或流程 按功能 分成小塊 ， 即模塊 。根據(jù)上面講的，模塊的特征應(yīng)該是： ? 模塊是系統(tǒng)中一個(gè) 具有獨(dú)立功能和 可獨(dú)立運(yùn)行的單元； ? 結(jié)構(gòu)上可整體安裝、拆卸、更換、移動(dòng)； ? 相同單元可冗余并機(jī)運(yùn)行； 在系統(tǒng)中， 根據(jù)需要對(duì)這些模塊進(jìn)行組裝 ， 以產(chǎn)生原始產(chǎn)品 /流程的各種變體。以我們很熟悉的手電筒電池為例：可以將不同數(shù)量的電池（模塊）進(jìn)行組合，從而獲得不同功率的電源。在 IT 設(shè)備中，刀片式服務(wù)器和 RAID 陣列也是模塊化的典型例子 – 將多個(gè)設(shè)備組合在一起獲得不同數(shù)量的服務(wù)器或不同大小的存儲(chǔ)容量。模塊無需完全相同：以 Lego? 積木為例，這些模塊在某些方面相同，某些方面卻不同，譬如， 其顏色、大小和形狀各不相同，但連接方式和尺寸均采用標(biāo)準(zhǔn)形式，以便可以將積木（模塊）組裝成一個(gè)集成系統(tǒng)。不同的模塊化系統(tǒng)可以根據(jù)所需的功能劃分目標(biāo)， 將不同數(shù)量的相同模塊或不同模塊（表示不同的標(biāo)準(zhǔn)化級(jí)別）并入 集成 的 模塊或系統(tǒng) 中。 數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施是 集成了多種功能的復(fù)雜系統(tǒng)，需要進(jìn)行仔細(xì)的工程設(shè)計(jì)，以按照在標(biāo)準(zhǔn)化級(jí)別與用戶靈活性之間取得最佳平衡的方式進(jìn)行模塊化。 系統(tǒng) 中存在各種級(jí)別的 模塊化設(shè)計(jì)的可能性。下面 是 一些示例： ? 可互換的 UPS 功率模塊 和電池模塊 ： 在功率、冗余和運(yùn)行時(shí)間方面均實(shí)現(xiàn)了可擴(kuò)展性 ，而且能 夠進(jìn)行熱插拔，從而在不需要停止系統(tǒng)運(yùn)行的條件下進(jìn)行維修； ? 標(biāo)準(zhǔn)化的模塊化布線 ： 將房間布線細(xì)分為行級(jí)模塊或機(jī)架級(jí)模塊。避免了混亂并易于出錯(cuò)的布線狀態(tài)，并簡(jiǎn)化和加速了斷開 重新排列 重新連接的流程。模塊化配電系統(tǒng)的方式很多，可以采用為整 行負(fù)載供電的機(jī)架大小的 模塊化 設(shè)備，也可以采用服務(wù)于單個(gè)機(jī)架的電源插板 （ 機(jī)架 PDU） ； ? 機(jī)架級(jí)通風(fēng)裝置 ： 將房間氣流細(xì)分為各機(jī)架局部控制 ， 以便對(duì)高溫區(qū)域進(jìn)行精確制冷。 ? 高密度機(jī)架系統(tǒng) ： 將機(jī)架、配電系統(tǒng)和制冷系統(tǒng)集成為一個(gè)獨(dú)立的封閉 “ 空間 ”， 以冷卻 和隔離 發(fā)熱量密集的 IT 設(shè)備。（此時(shí)，“模塊 ”指集成的整個(gè)系統(tǒng) ） ； 根據(jù)模塊的特征，在數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施中，一根線纜、一臺(tái)整機(jī) UPS或 空調(diào)機(jī)，都是一個(gè)模塊，但是由于設(shè)計(jì) 時(shí) 的疏忽，有時(shí) 它們?cè)谙到y(tǒng) 中卻 失去了模塊化功能： 一根線纜可能因?yàn)閿?shù)量多 并 相互擠壓而無法識(shí)別和更換 ，以至于 一個(gè)老鼠啃壞一條線纜的絕緣就會(huì)使系統(tǒng)癱瘓而且不 能迅速恢復(fù) ；一臺(tái)大型 UPS或空調(diào)機(jī)因走道空間狹窄或搬運(yùn)工具進(jìn)不去而不能運(yùn)出更換；一臺(tái)裝入機(jī)柜的變壓器 故障后 因 工具無法在機(jī)柜內(nèi)伸展而無法更換等，這些事例屢見不鮮， 使 具有這種隱患的系統(tǒng)也就不 再 具備可修復(fù) 或可快速 修復(fù)的 功能。 這里引伸出的是一個(gè)新的概念 系統(tǒng)模塊化 概念 。在一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)中，盡管組成系統(tǒng)地所有子系統(tǒng)都是模塊化的，但是由于缺乏系統(tǒng)模塊化設(shè)計(jì)，使部分模塊失去可更換、可移動(dòng)的 3 功能，最終使整個(gè)系統(tǒng)變成一個(gè)不可修復(fù)或不可快速修復(fù)的系統(tǒng)，可用性大大降低。 “系統(tǒng)模塊化設(shè)計(jì)” 已經(jīng)成為數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)建造必須遵守的原則 。 模塊 化 使一切事情變得更加便利、更可預(yù)測(cè)、更為經(jīng)濟(jì)、更易于理解以及更加安全。 “系統(tǒng)模塊化設(shè)計(jì)”觀念 在 行業(yè)中已上升到一個(gè)新的高度 ， 成為了一種富有創(chuàng)造性并具突出戰(zhàn)略意義