1 数据中心供电系统设计理念的变化

数据中心高级研修班数据中心高级研修班Copyright©2009VMware,Inc.Allrightsreserved.ThisproductisprotectedbyU.S.andinternationalcopyrightandintellectualpropertylaws.VMwareproductsarecoveredbyoneormorepatentslistedat数据中心供电系统设计理念的变化主办：工信部人才交流中心承办：主讲：张广明数据中心高级研修班数据中心高级研修班Copyright©2009VMware,Inc.Allrightsreserved.ThisproductisprotectedbyU.S.andinternationalcopyrightandintellectualpropertylaws.VMwareproductsarecoveredbyoneormorepatentslistedat目录目录一新的NCPI设计理念的形成过程---供电系统设计理念的变化二新的设计理念对机房建设、供电系统设计、设备功能和选用配置标准，以及设计和设备提供厂商定位影响数据中心高级研修班数据中心高级研修班Copyright©2009VMware,Inc.Allrightsreserved.ThisproductisprotectedbyU.S.andinternationalcopyrightandintellectualpropertylaws.VMwareproductsarecoveredbyoneormorepatentslistedat近近55年来对网络基础物理设施提出的问题年来对网络基础物理设施提出的问题1生命周期成本问题：优化投资问题、装配速度问题、服务费用问题、投资风险问题2适应性和扩展性问题：系统和部件的标准化与规范化、不可预测的功率密度问题、如何适应不断变化的其他需求3系统可用性问题：人为操作失误问题、如何把UPS与关键负载之间的故障点减至最少、减少大面积断电的故障点、谐波干扰问题、信息共享问题4管理性问题：分路管理问题、监控负载机柜的电源状态、线缆管理的问题、预防性故障分析的问题5维护服务问题：降低系统的复杂性问题、减少平均维修时间MTTR的问题、带电操作的问题、供应商之间的相互推诿的问题数据中心高级研修班数据中心高级研修班Copyright©2009VMware,Inc.Allrightsreserved.ThisproductisprotectedbyU.S.andinternationalcopyrightandintellectualpropertylaws.VMwareproductsarecoveredbyoneormorepatentslistedat一，新的一，新的NCPINCPI设计理念的技术形成背景设计理念的技术形成背景----供电系统设计理念的变化供电系统设计理念的变化1研究工作从单台UPS设备向整个供电系统变化2对系统可靠性的研究向可用性研究变化3从对单纯的供电系统研究向整个IT基础物理设施（NCPI）变化4提高UPS供电系统的“适应性”5集成一体化架构--基础设施建造的最重要的原则，6系统模块化设计---是基础物理设施的最基本的法则数据中心高级研修班数据中心高级研修班Copyright©2009VMware,Inc.Allrightsreserved.ThisproductisprotectedbyU.S.andinternationalcopyrightandintellectualpropertylaws.VMwareproductsarecoveredbyoneormorepatentslistedat设计理念变化(一)一个完整的系统中除了UPS系统外，还可能有变压器、瞬态电压浪涌抑制器、电网进线开关柜、负载配电柜、柴油发电机、交流稳压器、变压器、电池系统、各种开关、断路器、保险、转插，上百乃至几百个级连接点和相应的传输线。由于这些部件和环节在可靠性模型中的串联特性，以及它们之间的相互影响，就使得系统可靠性大幅度降低。研究工作从单台UPS设备向整个供电系统变化数据中心高级研修班数据中心高级研修班Copyright©2009VMware,Inc.Allrightsreserved.ThisproductisprotectedbyU.S.andinternationalcopyrightandintellectualpropertylaws.VMwareproductsarecoveredbyoneormorepatentslistedat年设备质量故障台数/年总故障台数=0.259按总故障台数计算可靠性：λ=年总故障台数/总台数=19835台/196711台年=0.1MTBF=1/λ=10年=87600小时按设备质量故障台数计算可靠性：λ=年总故障台数/总台数=5141台/196711台年=0.0261MTBF=1/λ=年=335632.2小时系统故障数据的启示系统故障数据的启示数据中心高级研修班数据中心高级研修班Copyright©2009VMware,Inc.Allrightsreserved.ThisproductisprotectedbyU.S.andinternationalcopyrightandintellectualpropertylaws.VMwareproductsarecoveredbyoneormorepatentslistedat对系统研究的问题包括对系统研究的问题包括•系统中各种设备和环节的相互匹配和可靠性问题；•系统可靠性和冗余配置问题；•可修复和降低修复时间问题；•UPS设备的模块化冗余系统结构问题；•各种设备和环节连接技术的研究和规范化问题、供电系统的布局（集中式、区域式、分散式）问题等对设备的研究要适应系统研究的变化对设备的研究要适应系统研究的变化数据中心高级研修班数据中心高级研修班Copyright©2009VMware,Inc.Allrightsreserved.ThisproductisprotectedbyU.S.andinternationalcopyrightandintellectualpropertylaws.VMwareproductsarecoveredbyoneormorepatentslistedat设计理念变化(2)越来越多的厂商和用户已经形成这样一个共识：在UPS性能指标已完全满足计算机网络设备要求的情况下，真正能为用户带来价值的是其可用性。对系统可靠性的研究向可用性研究变化系统在使用过程中，可以正常使用的时间与总时间之比。可用平均无故障工作时间MTBF和平均修复时间MTTR表示，在概念上它包含了系统中设备的可靠性、可管理性和可维护性。可用性高意味着给用户更多的正常使用时间，把故障后不可用时间降到最低限度。可用性定义为：数据中心高级研修班数据中心高级研修班Copyright©2009VMware,Inc.Allrightsreserved.ThisproductisprotectedbyU.S.andinternationalcopyrightandintellectualpropertylaws.VMwareproductsarecoveredbyoneormorepatentslistedat“不停电”观念的变化•市电故障后延时10—15分钟供电，保证计算机数据存储并安全关机。•系统要求可靠性不停电保护系统•市电故障后保证系统不间断继续供电。•系统要求可用性不停电供电系统数据中心高级研修班数据中心高级研修班Copyright©2009VMware,Inc.Allrightsreserved.ThisproductisprotectedbyU.S.andinternationalcopyrightandintellectualpropertylaws.VMwareproductsarecoveredbyoneormorepatentslistedat失效率：式中：ns试验开始时正常工作的样品数;n在运行（t1-t2）时间间隔内出现故障的样品数；可靠度：平均无故障时间：平均维护时间：可用性：()[]21/ttnns−=λ()tetRλ−=λ1=MTBFMTTRMTBFMTTRMTBFA+=UPS的可靠性与可用性指标数据中心高级研修班数据中心高级研修班Copyright©2009VMware,Inc.Allrightsreserved.ThisproductisprotectedbyU.S.andinternationalcopyrightandintellectualpropertylaws.VMwareproductsarecoveredbyoneormorepatentslistedat可靠性科学数学家ErichPieruschka串联系统的解答得出了有关产品可靠性的Lusser定律，Rs=R1xR2x….xRn二十世纪四十年代，德国火箭科学家VonBraun在V1导弹项目中创建了最早的预测可靠性模型。“链的强度取决于最弱的一环”数据中心高级研修班数据中心高级研修班Copyright©2009VMware,Inc.Allrightsreserved.ThisproductisprotectedbyU.S.andinternationalcopyrightandintellectualpropertylaws.VMwareproductsarecoveredbyoneormorepatentslistedat提高可用性的措施之一---提高薄弱环节可用性的基本措施1，提高设备的额可靠性---MTBF先进电路技术Æ可靠性电路设计Æ智能管理功能Æ可靠性热设计Æ电磁兼容性设计Æ生产工艺Æ生产管理2,降低故障维护时间----MTTRÆ模块化插拔维护----电路板、功能电路、功能模块Æ模块化冗余热插拔维护Æ智能管理与通讯功能Æ可维护性----提高维护水平数据中心高级研修班数据中心高级研修班Copyright©2009VMware,Inc.Allrightsreserved.ThisproductisprotectedbyU.S.andinternationalcopyrightandintellectualpropertylaws.VMwareproductsarecoveredbyoneormorepatentslistedat提高设备的可靠性措施提高设备的MTBF----1.提高功率器件的规格和档次（IGBT等）2.改进控制技术，提高逻辑控制电路规格和档次（CPU,DSP）3.采用更先进的主电路结构4.严格生产工艺，加强质量管理（ISO9000）此方法有效，但是困难大，效果有限因为：组成UPS主机的上千个元器件和几千个接点，在可靠性等效图上是串连的，整个系统的可用性是这上千个元器件和几千个接点可用性的乘积受其它元部件工艺和技术革新和发展的限制