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數據中心統籌設計技術(組圖)

  致冷問題還表現在一些采用電信設計規范的數據中心。這些數據中心拆除了高架地板,在頂部使用大流量空氣處理器實現冷卻。但實際上,采用這種做法冷卻的是整個房間,而不是機柜。同時該方式還可能存在諸如冷卻水泄漏和冷熱空氣混合的問題。

  關于系統可靠性和可用性的討論

  就數據中心的統籌設計而言,必須討論的另一個重要問題是系統的可用性和可靠性。很多客戶、設計人員和設備提供商在談到可用性時很少采用量化的概念,也很少了解實現這些目標須采取的措施。例如當前業界使用非常頻繁的“99.999%”。“5個9”相當于每年5分鐘的宕機時間。目標固然理想,但是要在很長時間內保持這一標準就必須滿足一些實際要求,而這些要求卻常常得不到設計者足夠的重視。

  對可用性的誤解

  一個常見的誤解是可用性是在限定的時間間隔內測量出來的數據,而不是一個連續測量值。例如,如果數據中心一年未發生宕機,但在隨后的1個月發生了1小時的斷電。在這種情況下,如果說數據中心在除了該月之外的所有月份都達到了“5個9”的可用性,那么從技術角度來講這是不準確的。實際上,1小時的斷電會使數據中心的可用性在12年內達不到“5個9”的目標,其原因如圖5所示。

  


  
圖5 1小時斷電對可用性的影響


  可用性是在系統運行壽命期內的連續測量值,它是用總的正常運行時間除以總的運行時間得出的。通過調整時間框架,尤其是縮短所計算的時間,系統可用性目標的實現變得相對容易一些。每個月簽定的服務級別協議就是其中一個常見的實例。將可用性時間劃分為1個月的時間間隔可以達到高級別的可用性目標,但是相對于真正的系統可用性而言則沒有太大的意義。

  在確定可用性目標時,人們很少為確定數據中心實際可能達到的潛在可用性目標而進行認真的分析。部分系統每年可能發生幾十次一兩秒鐘的斷電,1 分鐘以下的中等程度的斷電事故在一年內可能出現5~6次,1小時或更長時間的斷電可能一兩年才會出現1次。

  在建立這樣一個系統模型時,需要考慮頻度和持續時間的事件密度函數。即使5秒鐘的斷電也可能會導致發電機啟動,并影響不間斷電源電池。從根本上來說,對一個復雜的電源系統來說,一個5分鐘的事件與60個5秒鐘的事件之間有著巨大的區別。

  與此同時,還要考慮重新啟動和恢復時間,一次1秒鐘的斷電可能會使服務器宕機20分鐘。因此,考慮可用性時存在很多的統計屬性和非線性關系,使得這種可用性計算變得非常困難。不考慮這些電源事件因素的模型得到的結果是沒有意義的,甚至會導致錯誤的結論。

  

  
圖6 典型的冗余策略


  

  
圖7 系統MTTR值與不可用性(1-可用性)的關系曲線


  

  
圖8 系統MTBF值與不可用性的關系曲線


  對冗余系統的正確評估

  實現可用性的下一個步驟是評估電源系統的冗余和可維護性策略。常用的冗余形式各異,但常常缺少優化的方法。圖8 顯示的就是這樣的實例。

  如圖6所示,UPS系統采用了全面的系統冗余(2N),但是單電源負載是由一個PDU供電的。而這個PDU又串聯了很多組件,成為單路徑故障點。其中包括系統輸入斷路器、變壓器、輸出斷路器、主配電盤斷路器,以及支路斷路器。在某些設計中可能形成5~7個單路徑故障點。

  這種設計使UPS系統有充足的冗余,但是在配電系統中卻沒有。這樣一來,會導致可用性瓶頸,或一部分可用性較高,而另一部分可用性較低。假定宕機時間是可累加的,可用性不高的環節始終會妨礙系統達到最優的可用性,這在統籌設計過程中是一個需要特別考慮的重要因素。一個系統內部的可用性差異意味著,如果在一個地方花費過多的資金,其他地方的投入將減少。實現平衡對于最大限度利用資金獲得最佳的可用性來說至關重要。

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