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目前大多数企业的的标准商用服务器系统都是从戴尔、惠普、IBM或Sun等IT设备厂商购买的,为了保障业务的可靠性,所以都使用了前面介绍过冗余复杂的集中式UPS架构以及服务器双电源保障,运行效率很低。对于全球最大的科技公司谷歌来说,百万级数量服务器的节能要求极其苛刻,与UPS相比,电池的成本更低,且电池比UPS更有效率。通常,大型UPS的最高效率为92%至95%,这意味着一部分电能被浪费掉,而电池的有效率为99.9%,因此谷歌在基础设施层级放弃了使用大型集中式UPS电源,改采用市电直供达到近99.9%的供电效率。而在IT设备层级,谷歌自己设计服务器系统,每个服务器的电源只配置了一个高效率的服务器电源,且电源容量接近实际负载需求,这样负载率高供电效率也很高。在每台服务器内配备了12V的备用电池作为分布式小UPS,当市电电源发生意外时,电池可以继续供电,保障业务的持续性。
在硬件层面的可用性与效率的选择上,谷歌再次选择了效率。相比于传统集中式UPS长达半个小时甚至一小时的备电保护时间,谷歌服务器内置的分布式电池只能保持在市电断电后的很短几分钟内继续供电,直到柴油发电机起来承担所有负载。battery-on-server(服务器上的电池)基本上不能扩展,但它确实提供了一个分布式的电池备份,消除了传统设计对中央UPS的需要。如果市电长时间停电主要还是依靠备用发电机来持续供电,这是google在数据中心效率峰会上特别指出的,“如果发电机在几分钟内无法启动,这说明你有更大的麻烦,因此最好有一个以上的断电保护策略。”谷歌采用业务软件层面的冗余来保障,比如数据的多重备份,以及spanner等调度系统等,因此整个系统的健壮性不是靠硬件冗余来实现的。
在服务器电源方面,谷歌一直在开发更高效率的服务器电源,以减少浪费电源。谷歌服务器的电源转换效率不是典型的65-85%,而是效率在92%甚至更高,如果愿意再花20美元,效率甚至可以到94%以上,且只有一个12V整流输出电压轨,可以兼容不同服务器主板的使用。
由于历史的原因,传统的服务器电源往往有四种不同的电源:+12 V,-12V,5V,3.3V等输出,导致系统很复杂,效率不高,可靠性也不够好,应用还不够灵活。因为每个主板在每个不同电压输出会有不同的功率需求,服务器制造商为了兼容多款服务器的需求,往往会超额为每个单独的电压供应富裕功率,以支持多个不同的项目,从而导致负载率低效率低。
下图就是个典型的传统服务器电源和谷歌服务器电源的内部结构对比,从这些图片可以看到采用单一输出的谷歌服务器电源比传统多输出的服务器电源复杂度大大减少,且删除了很多不需要的器件,还采用了成本更低的PCB板材以及插件元件等,效率更高,灵活性更好,成本还得到一定的降低,也更高简单可靠,还可以电源回收重复利用或者电子垃圾拆解。
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