基于策略的SDP（軟件定義電源）創(chuàng)建了一種真正強(qiáng)大的方法，可以在不升級(jí)電源設(shè)施的情況下為現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心增加電力容量。

全球計(jì)算能力正在發(fā)生變化：受到運(yùn)營(yíng)成本模型、靈活性和幾乎無(wú)限增長(zhǎng)空間的吸引，各種規(guī)模的企業(yè)正在將工作負(fù)載從自己的基礎(chǔ)設(shè)施轉(zhuǎn)移到云中。消費(fèi)者也越來(lái)越多地使用云計(jì)算（有時(shí)沒(méi)有意識(shí)到），從電子郵件中到共享基礎(chǔ)設(shè)施上的文檔、照片，以及健康數(shù)據(jù)。

云計(jì)算的電力挑戰(zhàn)

云計(jì)算平臺(tái)實(shí)際上是一個(gè)龐大的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)。隨著全球市場(chǎng)需求的增長(zhǎng)，這些設(shè)施的能力將推向極限。許多運(yùn)營(yíng)商不斷地提供更多資源來(lái)確保他們能夠滿足每個(gè)客戶的需求。在許多情況下，最稀缺的資源不是服務(wù)器或存儲(chǔ)容量，而是電源。

仔細(xì)想想，這很有道理：服務(wù)器和存儲(chǔ)產(chǎn)品是相對(duì)容易購(gòu)買(mǎi)的商品。但是，增加數(shù)據(jù)中心的電力量可能涉及復(fù)雜、昂貴且耗時(shí)的基礎(chǔ)設(shè)施升級(jí)。

這就是數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商希望優(yōu)化其使用方式的原因。一些運(yùn)營(yíng)商采用室外空氣和冷卻水進(jìn)行冷卻，而不是采用傳統(tǒng)的機(jī)房空調(diào)，推出了更高效的冷卻和濕度控制系統(tǒng)。為使現(xiàn)代服務(wù)器更高效，并降低其閑置功耗已經(jīng)做出了重大努力。因此，大型數(shù)據(jù)中心現(xiàn)在能夠?qū)崿F(xiàn)低于1.2的能源使用效率（PUE）。

在數(shù)據(jù)中心采用2N冗余架構(gòu)的特定情況下，有一種新方法可以從現(xiàn)有的電源拓?fù)渲蝎@得更多電力容量，從而可靠地為額外的機(jī)架負(fù)載（以及因此的收入）提供電源。為了理解這一點(diǎn)，簡(jiǎn)要地介紹一下2N冗余架構(gòu)。

數(shù)據(jù)中心的2N冗余架構(gòu)

傳統(tǒng)2N冗余架構(gòu)的數(shù)據(jù)中心使用兩臺(tái)容量相同的不間斷電源（UPS）（如圖1所示）。每臺(tái)UPS必須能夠自行為數(shù)據(jù)中心的所有工作負(fù)載供電。但是，在大多數(shù)情況下，兩臺(tái)UPS同時(shí)運(yùn)行，這意味著它們的運(yùn)行容量都不超過(guò)50％。為了達(dá)到冗余目的，這為兩臺(tái)UPS保留了高達(dá)50％的剩余容量。對(duì)于傳統(tǒng)的電源架構(gòu)，這種冗余電源不能用于其他用途，并且只在極少數(shù)情況下，也就是在緊急情況下或在計(jì)劃維護(hù)期間調(diào)用。

  圖1傳統(tǒng)的2N數(shù)據(jù)中心為UPS提供高達(dá)50％的容量以實(shí)現(xiàn)冗余

2N冗余假定數(shù)據(jù)中心的所有內(nèi)容都是關(guān)鍵任務(wù)，并且它是全天候運(yùn)行的關(guān)鍵任務(wù)。實(shí)際上，通常情況并非如此。例如，測(cè)試、開(kāi)發(fā)和其他非生產(chǎn)環(huán)境通常不需要高可用性，甚至不需要一直運(yùn)行。因此，它們可能不需要2N電源冗余。同樣，生產(chǎn)系統(tǒng)可能在某些時(shí)候只需要高可用性。作為“一刀切”方法，始終提供全面的2N電源冗余，可以防止數(shù)據(jù)中心的大部分電源被用于其他地方。

因此，即使可以安裝部署其他服務(wù)器，數(shù)據(jù)中心也可能無(wú)法為其供電。

更加智能的電源管理

這就是稱為軟件定義電源（SDP）的開(kāi)創(chuàng)性技術(shù)。軟件定義電源（SDP）將智能軟件與專用電源控制硬件結(jié)合在一起，將電源轉(zhuǎn)換為可在整個(gè)數(shù)據(jù)中心內(nèi)動(dòng)態(tài)匯集的資源，使用調(diào)峰和動(dòng)態(tài)冗余以從現(xiàn)有架構(gòu)中獲得更大價(jià)值。

對(duì)于數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商而言，這非常重要。這意味著他們能夠可靠地接入以前為了冗余而鎖定的容量，從而為額外的非關(guān)鍵工作負(fù)載創(chuàng)造了空間。至關(guān)重要的是，即使一臺(tái)UPS不可用，他們也可以在不影響任務(wù)關(guān)鍵型2N冗余工作負(fù)載可用性的情況下實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。

軟件定義電源如何工作

軟件定義電源（SDP）的軟件從每個(gè)機(jī)架中的電源控制硬件收集數(shù)據(jù)。它使用預(yù)測(cè)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)處理這些數(shù)據(jù)，并通過(guò)其對(duì)數(shù)據(jù)中心總體電源要求的整體視圖，為每個(gè)控制單元發(fā)送特定于設(shè)備的電源策略。

這些策略每10秒發(fā)送給控制硬件，并且包含關(guān)于如果其中一個(gè)UPS變得不可用時(shí)如何操作的指令。如果發(fā)生這種情況，電源控制硬件將自動(dòng)采取措施，以確保2N機(jī)架負(fù)載保持運(yùn)行，并且關(guān)閉非關(guān)鍵機(jī)架負(fù)載。這種關(guān)閉可以立即實(shí)施，也可以是在預(yù)定義的暫停時(shí)間段之后，以便能夠關(guān)閉或正確遷移工作負(fù)載。

以下通過(guò)探索峰值調(diào)整和動(dòng)態(tài)冗余來(lái)看看UPS在實(shí)踐中是如何工作的。

調(diào)整峰值

通過(guò)在低功率使用期間對(duì)UPS的電池充電，然后利用它們?yōu)榉逯地?fù)載供電來(lái)進(jìn)行調(diào)峰。在這種情況下，通過(guò)確保UPS不會(huì)超出其負(fù)載容量，調(diào)整峰值可以在第一臺(tái)UPS停止運(yùn)行時(shí)保護(hù)第二臺(tái)UPS。削減峰值暫時(shí)為系統(tǒng)提供額外的電源，以便允許初始保持時(shí)間，或者覆蓋2N機(jī)架的需求暫時(shí)增加（如圖2所示）。

圖2調(diào)峰

動(dòng)態(tài)冗余

同時(shí)，動(dòng)態(tài)冗余通過(guò)區(qū)分關(guān)鍵（2N）和非關(guān)鍵工作負(fù)載來(lái)解決數(shù)據(jù)中心中的所有負(fù)載都需要高可用性的假設(shè)。通過(guò)動(dòng)態(tài)冗余，當(dāng)兩個(gè)UPS均可運(yùn)行時(shí)，可以將大部分冗余容量用于非關(guān)鍵負(fù)載。

在這種情況下，只要一臺(tái)UPS不可用，電源控制硬件就會(huì)查看從控制軟件收到的最新策略，并采取措施確保2N冗余工作負(fù)載保持活躍狀態(tài)。

以下采用一個(gè)具體的例子來(lái)說(shuō)明這一點(diǎn)。例如，2N冗余數(shù)據(jù)中心的任務(wù)關(guān)鍵型機(jī)架負(fù)載在峰值下需要獲得400kVA的電力容量。該數(shù)據(jù)中心設(shè)施擁有兩臺(tái)400kVA的UPS，可提供所需的高可用性，但憑借其傳統(tǒng)的電源架構(gòu)，數(shù)據(jù)中心還有充足的電力容量。即使在正常運(yùn)行情況下，每臺(tái)UPS僅運(yùn)行功率為200kW的負(fù)載，但無(wú)法再添加其他設(shè)備，因?yàn)檫@會(huì)影響任務(wù)關(guān)鍵型機(jī)架的2N冗余要求。但是，通過(guò)使用動(dòng)態(tài)冗余，此數(shù)據(jù)中心可以添加運(yùn)行非關(guān)鍵環(huán)境的機(jī)架負(fù)載，而不會(huì)影響2N機(jī)架的可用性。

假設(shè)添加了200kW的非關(guān)鍵機(jī)架負(fù)載，總峰值負(fù)載功率為600kW，或每臺(tái)UPS的容量為300kVA（如圖3所示）。在正常情況下，這完全在每臺(tái)UPS的400kVA容量范圍之內(nèi)，因此UPS電源系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，無(wú)需特殊控制。

圖3動(dòng)態(tài)冗余使2N數(shù)據(jù)中心能夠?yàn)槠渌�非關(guān)鍵機(jī)架提供更多的容量

但是，如果一臺(tái)UPS不可用，則智能電源控制系統(tǒng)將啟動(dòng)分配策略。這意味著下一步需要提供本地處理器的速度，而不需要每個(gè)設(shè)備通過(guò)中央電源管理軟件查詢。

該策略告訴每臺(tái)設(shè)備執(zhí)行以下三種操作：如果是2N冗余的機(jī)架負(fù)載，則繼續(xù)在剩余的UPS上運(yùn)行。如果是非關(guān)鍵機(jī)架負(fù)載，則立即關(guān)閉，或在定義的暫停期間關(guān)閉（在這種情況下，它暫時(shí)使用調(diào)峰，使用電池來(lái)保護(hù)剩余的負(fù)載）。

通過(guò)立即卸載200kW的非關(guān)鍵工作負(fù)載，數(shù)據(jù)中心的功率需求立即從200kW升至2N機(jī)架所需的400kW（如圖4所示）。這超出了剩余UPS的容量，這意味著它可以繼續(xù)為高可用性機(jī)架負(fù)載供電。調(diào)峰將保持活躍狀態(tài)，以確保UPS不會(huì)承載超過(guò)400kW的負(fù)載。

圖4軟件定義電源（SDP）策略在一臺(tái)UPS不可用的情況下控制硬件關(guān)閉機(jī)架負(fù)載

這個(gè)例子說(shuō)明了使用調(diào)峰和動(dòng)態(tài)冗余的軟件定義功率如何在數(shù)據(jù)中心為非關(guān)鍵工作負(fù)載創(chuàng)建高達(dá)50％的額外功率余量，而無(wú)需升級(jí)電源基礎(chǔ)設(shè)施的成本和復(fù)雜性。

節(jié)省成本

對(duì)于數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商而言，基于策略的軟件定義電源（SDP）是一項(xiàng)重大發(fā)展。它首次創(chuàng)建了一種真正強(qiáng)大的方法，可以在不升級(jí)電源設(shè)施的情況下為現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心增加容量。這為企業(yè)增加收入提供了更多的機(jī)會(huì)，與傳統(tǒng)方式升級(jí)數(shù)據(jù)中心設(shè)施的電力基礎(chǔ)設(shè)施所需的費(fèi)用相比要少得多。

它還為數(shù)據(jù)中心可為其客戶提供的服務(wù)提供了更大的靈活性。機(jī)架可以動(dòng)態(tài)分配2N冗余系統(tǒng)或非關(guān)鍵負(fù)載，這意味著隨著工作負(fù)載的優(yōu)先級(jí)在一天、一周或一年內(nèi)發(fā)生變化，數(shù)據(jù)中心的負(fù)載可以進(jìn)行調(diào)整。這最終確保最大限度地利用其電力架構(gòu)，同時(shí)為客戶提供有效和經(jīng)濟(jì)的服務(wù)。

由于靈活性是云計(jì)算的關(guān)鍵賣點(diǎn)之一，因此需要軟件定義電源（SDP）等智能電源管理技術(shù)來(lái)確保其背后的基礎(chǔ)設(shè)施能夠以經(jīng)濟(jì)高效的方式實(shí)現(xiàn)其承諾。

【中國(guó)IDC圈編譯 未經(jīng)授權(quán)禁止轉(zhuǎn)載】

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