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随着IT业务的快速发展,数据中心的用电成为企业的沉重负担,比如国内某运营商早在2009年的耗电量就已经高达98亿度,能源消耗每年支出近100亿元。采用市电直接给设备供电,但同时做好市电停电的保护,可以大大减少数据中心电力系统的能耗,比如下图facebook市电直供数据中心和传统数据中心在供电方面的能效比较。传统数据中心供电架构(采用了集中式UPS)下,从电网到服务器主板有高达21%到27%的能源被浪费,而facebook数据中心采用了分布式市电直供技术,只有7.5%的能源损耗掉(含服务器电源损耗),还节省了大量的初期设备投资。
图1 facebook第一代数据中心供电和传统UPS供电效率对比
图2 facebook第一代数据中心实际落地实际照片
图2就是facebook第一代数据中心供电架构的实拍照片,数据中心内部不再有传统的UPS,而是每6个IT机柜配一套48V电池用于市电停电保护。所有服务器都是市电直供到机柜,只有市电异常或者停电的情况下,这些48V电池才短时备份,直到柴油发电机起来继续带载。针对不同类型和不同功率的服务器,备份电池容量有56KW和85KW两种规格,5组48V电池并联,电池备份时间为90秒。电池柜内有3个2KW白金版48V电源模块给电池充电,兼给TOR交换机供电。在服务器内,facebook还定制了450W的277Vac和48Vdc双输入电源,当市电停电后10ms内切换到48V DC/DC电源供电。每个服务器机柜内有30台1.5U高的服务器总计30个电源模块,机柜内空间得到充分利用。但采用机架式服务器,每个服务器自带电源和风扇等成本高效率低,且部署密度和建设交付速度不够,因此OCP紧接着就发布了其整机柜的open rack架构。
图3 Open rack的V1版整机柜和V2版整机柜
如图3中open rack 的V1版示意图,每个机柜内有3个4.2KW输出的电源插框,每个插框内有6个750W的双输入电源模块(部分功率给交换机供电),服务器电源总数量从30个减少到了18个,但3套电源插框共占用了9U的高度,使得IT设备的可用高度从45U减少到30U,为保证服务器上架数量只能从横向增加服务器密度,因此出现了V1图上的纵向三母排2U 3子机的高密度架构。这种布局架构下仍然会有一些不足,比如:1、三个电源插框共占用了9U的宝贵机柜内空间,减少了IT设备可部署空间;2、总计仍高达18个双输入电源模块的总成本和效率仍不够优化,需要进一步减少;3、为增加服务器密度而采用的横向三母线架构,带来了母排成本和机构复杂度增加;4、仍采用了6个机柜带一个电池柜的架构不够灵活,6个机柜同时部署的较粗颗粒度,及机房布局需要专门匹配,还存在电池柜占用了机房内的宝贵空间等不足。
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