|
【序言】 4N/3配置的分布式冗余架構(gòu)是當前較為常見的應(yīng)用。在實際應(yīng)用中，部分數(shù)據(jù)中心會同時在UPS下一級配置STS（見圖1）。 圖1. 4N/3 分布式冗余 STS 拆開來看，每個模塊包含了1個2500kVA的變壓器，2250kW的柴發(fā)，4000A的ATS， 實現(xiàn)一路市電 柴油發(fā)電機互備；兩臺750kW的UPS并機輸出，下聯(lián)2個1200A的UPS輸出配電柜；再下一級為6臺400kVA的STS，這6臺STS的主路來均來自于同一個模塊，備路供電來自于其他3個不同的模塊，圖2進一步解構(gòu)說明了上述配電關(guān)系。 圖2. 圖解4N/3分布式冗余 STS 根據(jù)上述設(shè)計，可以分析得出不同故障場景下的備份切換邏輯關(guān)系。 表1. 分布式冗余架構(gòu)故障切換邏輯 在分布式冗余配電架構(gòu)設(shè)計中，空調(diào)系統(tǒng)的配電也得到了充分的考量。以上述數(shù)據(jù)中心為例，其空調(diào)系統(tǒng)由4套獨立的制冷模塊組成，且每一套制冷模塊的配電路由相互獨立，滿足分布式冗余要求（詳見圖3）。 圖3. 分布式冗余配電的空調(diào)系統(tǒng) 如上圖所示，每一套制冷模塊均由1臺500RT冷機、冷凍泵、以及3臺200RT的CRAH單元，以及相應(yīng)的BMS控制器組成。并且采用藍、黃、橙、綠四種顏色來予以區(qū)分，從制冷和配電上看，制冷模塊之間相互獨立互不影響，整個空調(diào)系統(tǒng)仍然滿足N 1冗余配置要求。 綜上所述，該數(shù)據(jù)中心采用4N/3分布式冗余架構(gòu)，以“高性價比”實現(xiàn)了“2N”。 但是與傳統(tǒng)的2N配電系統(tǒng)不同的是該架構(gòu)下整體系統(tǒng)的利用率和關(guān)鍵設(shè)備的使用率均達到了75%，顯著高于傳統(tǒng)2N架構(gòu)的使用率50%。當然，對于末端層級列頭柜和STS層面的利用率仍然保持50%。 表2. 4N/3分布式冗余架構(gòu)利用率 前文介紹的分布式配電架構(gòu)應(yīng)用案例，采用了STS來加持系統(tǒng)的可用性，但是系統(tǒng)的復雜性也顯著增加，而且STS的成本和可靠性依然值得關(guān)注。于是純粹的分布式冗余架構(gòu)也展示出其魅力。接下來我們將介紹另一個免STS的數(shù)據(jù)中心分布式冗余配電案例 (詳見圖4)。 圖4. 某6N/5分布式冗余配電架構(gòu)（無STS） 表3. 6N/5分布式冗余利用率 案例一配置了STS，主要有兩方面的考慮。其一是防止用戶采用單電源設(shè)備時，無法做到單路掉電不受影響；其二是增加該系統(tǒng)的可靠性，當其中一路上級供電故障時，系統(tǒng)可以切換至另一路UPS，部分末端機架仍可保持末端真雙路供電，部分保持“假雙路” （配電路由重合）供電，而不會導致用戶側(cè)出現(xiàn)單路供電的情況。極端情況下，一路PDU故障或者STS切換過程出現(xiàn)故障，則用戶單路供電。 案例二未配置STS，架構(gòu)更加簡單，成本更優(yōu)。通常認為增加過多的STS，即意味著增加更多的故障單點，更復雜的維護操作，以及更高的成本投入。通常對于超大型的做整租的數(shù)據(jù)中心“地產(chǎn)公司”來說，更青睞該簡單架構(gòu)，并且模塊化建設(shè)部署，各期項目建設(shè)解耦，分期交付各自獨立。因而，該架構(gòu)也逐漸成為歐美大型數(shù)據(jù)中心的一種主流架構(gòu)。 值得注意的是，理論上講，分布式架構(gòu)可以由3N/2，4N/3，擴展到6N/5，7N/6。系統(tǒng)的利用率隨著每進一步的擴展而逐漸提高，但是整個系統(tǒng)的復雜度、管理的難度、負載均衡的控制難度都隨之增大。并且潛在的系統(tǒng)的故障點和負載平衡點也隨之增多，在保證系統(tǒng)負載均衡的情況下，只能容忍一個故障發(fā)生，若是錯誤的負載平衡系統(tǒng)則容不下任何故障，目前雖然有日漸成熟的DCIM平臺可幫助管理復雜的基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)，但仍不可避免的為運營帶來隱患，因此若是應(yīng)用4N/3或以上配置，通常推薦第二種未配置STS的減少系統(tǒng)組件的簡單架構(gòu)。 分布式冗余配電架構(gòu)在市場上的不斷推廣，已經(jīng)用事實表明了其綜合的優(yōu)勢。通過上述介紹，我們對分布式冗余配電架構(gòu)的優(yōu)劣勢進行簡單小結(jié)，供大家共同探討。 1. 優(yōu)勢小結(jié) （1）滿足Uptime T3認證。分布式冗余實質(zhì)上是一種N X的架構(gòu)，可以滿足用戶末端2N的需求，如果末端負載是雙電源，則滿足所有部件在線可同時維護的要求，即符合Uptime T3認證。 （2）控制更簡單。柴油發(fā)電機單機運行，無需復雜的并機控制，柴發(fā)啟動輸出時間更短，通?？梢宰龅?0s內(nèi)啟動輸出。同時由于柴發(fā)啟動時間短，UPS電池后備時間可以降低，目前歐美主流UPS電池后備時間配置為5-10分鐘，模塊之間獨立運行無需電力控制系統(tǒng)母聯(lián)控制。 （3）效率更高。分布式冗余的UPS利用率通常在66%以上，利用率提升的同時也帶來UPS效率的提升，因而更節(jié)能。 （4）成本優(yōu)勢。成本相比傳統(tǒng)的2N（2N 1）要優(yōu)化很多，所需的UPS機組較少，同時設(shè)備使用率更高初始投資少。 （5）模塊化結(jié)構(gòu)便于建設(shè)解耦，可分期、分樓層、分樓體、分模塊獨立建設(shè)快速交付。 （6）很多大型的數(shù)據(jù)中心地產(chǎn)公司，租賃客戶為大型云企業(yè)，迫于客戶施加的成本壓力，數(shù)據(jù)中心企業(yè)必須尋求更加高效省錢的架構(gòu)，因此該架構(gòu)成為大勢所趨。 2. 劣勢小結(jié) 【結(jié)語】 隨著市場化競爭的不斷升級，數(shù)據(jù)中心底層架構(gòu)所面臨的質(zhì)量、效率、成本、安全挑戰(zhàn)與日俱增。分布式冗余配電架構(gòu)作為海外Colo數(shù)據(jù)中心的一種探索實踐，值得我們予以關(guān)注。 |
|
|
