王棟 張云龍 馬斌 西北機電工程研究所

引言

數據中心面臨的環(huán)境因素威脅有多種，如雷電、暴雨、停電、失火等。在這些威脅中電力中斷是最經常遇到的也是威脅最大的，因為服務器、存儲等設備的意外斷電極可能引起數據的丟失，進而影響系統(tǒng)的可用性，導致服務的中斷。因此對停電問題的處理需要引起重視，若處理不當，會造成系統(tǒng)損壞，業(yè)務中斷等嚴重后果。

一、傳統(tǒng)停電應對方法

目前服務器機房和企業(yè)數據中心傳統(tǒng)的應對停電方式主要為提前預知關停設備、UPS 供電系統(tǒng)、固定發(fā)電機系統(tǒng)、移動發(fā)電機系統(tǒng)。其中提前預知關停設備是在確切得知停電的時間后可采取的操作，無法對未知的突如其來的停電進行應對，而后三種方式可在停電時不用立刻對設備進行關機。因而目前絕大部分數據中心機房采用后三種方式。

UPS 供電系統(tǒng)即為不間斷電源系統(tǒng)，從結構上看由控制電路和變壓穩(wěn)壓裝置以及電池組組成，數據中心停電時可立即供電一段時間（時間長短與電池多少、負載相關），在這段時間內，系統(tǒng)管理人員可對應用系統(tǒng)進行數據保存退出，服務器等設備的正常關機。避免了基礎硬件因停電而造成的物理損壞。

移動發(fā)電系統(tǒng)針對的是小型機房，由于移動發(fā)電系統(tǒng)主要為租借形式，其使用費用低，且免除了平時的維護，可在一段時間內為小型的數據中心機房供電。由于中大型數據機房使用的UPS，精密空調，監(jiān)控設備等耗電量巨大，不適合移動發(fā)電系統(tǒng)為其供電。

固定發(fā)電機系統(tǒng)使用范圍廣泛，以柴油發(fā)電機組為代表的供電系統(tǒng)因其動力強筋、發(fā)電載荷能力大，可以滿足各類型機房設備的供電需求，此外對于一些大型機房的精密空調、監(jiān)控系統(tǒng)、消防系統(tǒng)都可以滿足其耗電需求。但固定發(fā)電機系統(tǒng)使用維護成本高，除了發(fā)電時的燃料耗費以外，還需要對其的機油、機濾定期更換，在一定的使用年限后需要對其防凍液、空氣濾芯、啟動電瓶、噴油嘴等設備進行更換。由于固定發(fā)電系統(tǒng)結構較為復雜，其故障出現時的排查工作較前面介紹的系統(tǒng)而言較為復雜，故障維修費用高。對于長時間停電情況，若為單一柴電系統(tǒng)，則在燃油使用完前必須對設備進行停機操作，因安全原因無法在不影響供電的情況下添加燃油。雙路柴電系統(tǒng)因其成本極大，除了部分大企業(yè)外，對于小企業(yè)一般很少采用雙路柴電作為后備。

二、綜合備用供電方案

針對長時間機房停電的后備供電傳統(tǒng)措施都有其缺點，無法滿足長時間停電機房設備繼續(xù)正常運轉的需求，現提出一種綜合保障方案，可以保障長時間停電情況下數據中心設備和服務繼續(xù)正常的運行，從而讓停電帶來的損失最小化。該方案如下圖所示：

如上圖所示市電經UPS 供電給數據中心，同時市電有一路接于柴油機電源控制器上。當未生停電時，數據中心機房由市電經UPS對數據中心進行供電，UPS 同時起到穩(wěn)壓控制和電池組充電的作用。當停電發(fā)生時控制器給柴油發(fā)電機啟動信號，柴油機發(fā)電機開始工作發(fā)電為電池組供電，UPS 此時切換至電池組為數據中心供電。當長時間停電發(fā)生時，柴油發(fā)電機需要停止進行加油即可停機加油，因為此時電池組經UPS 為數據中心供電，預留時間長短可根據電池組容量進行調整，一般情況下只需要預留30 分鐘即可完成加油操作并啟動柴油發(fā)電機。

此綜合備用電方案一方面解決了只使用UPS 備用電源負載能力少，供電時間短的問題，同時，也解決了固定柴油發(fā)電機遇長時間發(fā)電工作時中途停機加油斷電問題。另一方面，對于中小企業(yè)無法負擔雙路柴電的成本問題提供了新的方案。

圖1 綜合備用供電方案示意圖

三、延長備電時長措施

為了盡可能的延長備用電源的使用時長，可通過一定的措施來降低數據中心的能耗。在柴油發(fā)電機一定的功率下，若要使其節(jié)能運轉可將數據中心非關鍵應用所在設備關機，降低備用供電系統(tǒng)的負載，從而降低整個數據中心的功耗，延長同等燃油條件下柴油機的工作時長。在關停設備前要嚴格按照應用系統(tǒng)的要求進行關機。若存在服務器虛擬化，可將物理服務器之上的所有虛擬化主機快照或掛起，然后才可以對其宿主物理機進行關機操作。若存在數據庫服務，需要先將數據庫進行全庫備份，再進行關機。這樣的操作時為了盡可能的保證數據的連續(xù)性和設備的安全性。對于精密空調，可以在允許的范圍內適當調低風量提高溫度來降低能耗。對于監(jiān)控設備可以關閉部分監(jiān)控或降低錄像的分辨率從而減少用電量。

四、總結

企業(yè)數據中心的供電是保障信息化設備正常工作的重要條件，為了應對因意外和不可抗拒自然環(huán)境所造成的停電需要選取適合自身企業(yè)的后備電源方案。本文給出了企業(yè)數據中心應對停電的綜合備電方案，不僅對短時間停電可用，對于長時間停電也可做到關鍵設備不斷電，核心業(yè)務不停機。為企業(yè)低成本應對停電而采取的后備電源系統(tǒng)探索了一套可行方案。