產(chǎn)品知識(shí)
當(dāng)前位置：首頁(yè) > 產(chǎn)品知識(shí) > 產(chǎn)品知識(shí)怎樣估算數(shù)據(jù)中心電力負(fù)載
發(fā)布時(shí)間：2015.04.16 瀏覽次數(shù)：2943
關(guān)于是否縮減不間斷電源（UPS）或空調(diào)的數(shù)量，您要知道您數(shù)據(jù)中心的實(shí)際電力負(fù)載。數(shù)據(jù)中心工程師往往過(guò)分夸大了對(duì)電力負(fù)荷的要求，因?yàn)樗麄儾⒉涣私馊绾喂浪汶娏ω?fù)荷或者他們總是擔(dān)心供電不足。但是當(dāng)電力負(fù)荷估算過(guò)高時(shí)，就可能造成能源和金錢的浪費(fèi)以及冷卻能效。而更為常見(jiàn)的情況，是IT部門給工程師們施加了駭人的高負(fù)荷需求。讓我們來(lái)看看這是為什么。
這個(gè)問(wèn)題的核心在于切實(shí)地理解什么是“真正的負(fù)荷”，對(duì)于大多數(shù)人來(lái)說(shuō)“真正的負(fù)荷”卻還仍舊是一個(gè)神秘的東西。
也許您能夠回想起關(guān)于歐姆定律的基本公式：功率(瓦特)=電壓（伏特）Х電流（安培）。這個(gè)公式對(duì)于直流（DC）電路是正確的，但是對(duì)于交流（AC）則并不是很精確，而我們幾乎所有的數(shù)據(jù)中心都用交流電。在另外一篇文章中，我們將討論為什么以及何時(shí)會(huì)發(fā)生這樣的問(wèn)題，但是其誤差對(duì)于如今的計(jì)算機(jī)硬件來(lái)說(shuō)都顯得微不足道，所以我們將忽略這部分誤差而繼續(xù)討論更為重大的事項(xiàng)。（如果您擁有一個(gè)大型的數(shù)據(jù)中心，這部分的誤差可以進(jìn)行累積，但是您必須讓您的工作人員都非常清楚地了解誤差的存在。）
因此，如果我們?nèi)匀豢梢约俣üβ?電壓Х電流，那么問(wèn)題出在哪里？這個(gè)要追溯至老程序員的口頭禪，GIGO——如果您輸入了無(wú)用信息，那么毫無(wú)疑問(wèn)您將得到無(wú)用信息。最重要的是公式中的伏特（V）和安培（A）這些數(shù)字來(lái)自于何處。如果那些數(shù)字是錯(cuò)誤的，那么其結(jié)果也必然是錯(cuò)誤的。
每一個(gè)電氣設(shè)備都必須有一個(gè)銘牌，在銘牌上面列出了工作電壓和工作電流（安培）。有時(shí)也會(huì)有功率，但通常并不會(huì)有。它可能并不是很醒目，但它總是在那里，以附件形式、以絲網(wǎng)形式或印模至金屬表面。對(duì)于人們來(lái)說(shuō)普遍的做法是：將這些數(shù)字從每個(gè)設(shè)備（或者往往是其中有相同信息的數(shù)據(jù)表）記錄下來(lái)，并將電壓V乘以電流A，然后將這些乘積結(jié)果進(jìn)行累加，最后將最終結(jié)果交給設(shè)計(jì)工程師，說(shuō)這就是預(yù)估的電力負(fù)荷。不幸的是，那些數(shù)字往往會(huì)偏高40%至60%。電氣工程師往往傾向于采用這種估算結(jié)果，并設(shè)法將其降至最低。這并不是一個(gè)很合適的方法，對(duì)嗎？
那么，為什么會(huì)存在這么大的誤差？答案就在于銘牌上的額定值是如何進(jìn)行評(píng)定的。銘牌上的工作電流的數(shù)值是指該設(shè)備在完全以每個(gè)可能的選項(xiàng)進(jìn)行配置，并在100%的使用率和設(shè)備仍能正常運(yùn)行的最低電壓下運(yùn)行所輸出的最大電流值。我們都知道，幾乎沒(méi)有任何一個(gè)設(shè)備能夠在每個(gè)可能的配置都安裝的情況下每天24小時(shí)每周7天以100%的效率運(yùn)行。但那只是部分的誤差。這只是造成最大誤差的一部分。
您也許還記得，電流與電壓成反比。（這里再次涉及了那令人討厭的物理，老師曾告訴你總有一天那將是對(duì)您有益的。）既然不考慮電壓一個(gè)設(shè)備消耗的功率是恒定的，那么電流就必須變化——因此當(dāng)電壓降低時(shí)，電流就上升。大多數(shù)的設(shè)備將以低于90伏特或更低的電壓運(yùn)行，而這就是指定電流所基于的電壓。
當(dāng)您將電流條目從銘牌上拿走，而只是簡(jiǎn)單地將電壓乘以電流時(shí)，您使用什么電壓值呢？如果您在美國(guó)，您可以使用120伏或208伏的電壓，因?yàn)槟蔷褪俏覀?/span>UPS系統(tǒng)所穩(wěn)定和持續(xù)提供的電壓值。但是當(dāng)您使用銘牌上的電流值并將之乘以120伏，您得到的結(jié)果可能至少超過(guò)了33%，但那并不是全部。制造商可以舍入將銘牌上的電流值取其更高的數(shù)值，那么2.4安培就迅速變成了3安培，這就造成了未知量值的另外一個(gè)增加。而且我們?nèi)耘f還未考慮硬件配置或使用級(jí)別。我們都很清楚數(shù)值將會(huì)如何快速增長(zhǎng)至一個(gè)駭人聽(tīng)聞的程度，所以這顯然并不是確定您數(shù)據(jù)中心功耗的最佳方法。
一些制造商會(huì)提供更好的數(shù)據(jù)，一個(gè)方法就是可以通過(guò)大部分主要制造商使用合適的在線“配置”。如果你有足夠的時(shí)間和耐心使用它們，它們會(huì)針對(duì)特殊的硬件配置為您提供準(zhǔn)確的功耗數(shù)值，一般都極為繁瑣。但比我們用于估計(jì)數(shù)據(jù)中心電力需求分析的精度更高。此外，他們通常都是基于100%的使用率，而這種100%的情況對(duì)于任何機(jī)器來(lái)說(shuō)都是罕見(jiàn)的。更少見(jiàn)的是數(shù)據(jù)中心中的每一個(gè)硬件都同時(shí)以100%的使用率在運(yùn)行。所以讓我們來(lái)看一個(gè)更為實(shí)際可行的方法。
什么是硬件電源的額定功率？一個(gè)500瓦的電源是不會(huì)提供超過(guò)500瓦的功率的，因此您立刻就至少擁有了一個(gè)“限額”數(shù)值。電源很少會(huì)以超過(guò)其能力80%的使用率提供能源，因?yàn)樗鼈冊(cè)诖蠖鄶?shù)電子設(shè)備中都是屬于易損部件，所以它們常常被逾限使用以便于盡量減少失效情況的發(fā)生。根據(jù)歷史記錄，大多數(shù)電源的效率都不高（大約75%），這就意味著為了獲得500瓦的功率輸出，您就需要輸入667W。較新型電源的效率則可接近90%，即對(duì)于500瓦的功率輸出只需要555瓦的輸入。為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，讓我們假定效率因子可以抵消使用率百分比。因此，收集數(shù)據(jù)中心中的每個(gè)硬件的額定功率就可以得到數(shù)據(jù)中心實(shí)際最大功耗的合理估計(jì)。
一句忠告:目前大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)硬件都是雙接線的，這就意味著這個(gè)設(shè)備具有兩個(gè)不同的電源供應(yīng)線路。在正常操作中，這些電源共享負(fù)載，這意味著每個(gè)電源都只有一半的負(fù)載。不必累加這兩個(gè)電源的負(fù)荷，一個(gè)帶有兩個(gè)500瓦電源的服務(wù)器仍舊是一個(gè)500瓦的設(shè)備單元，因?yàn)槿魏我粋€(gè)電源都必須能夠在另外一個(gè)電源失效時(shí)瞬時(shí)支持滿負(fù)載。（對(duì)于帶有多于兩個(gè)電源的設(shè)備，例如大型網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和刀片服務(wù)器系統(tǒng)，您將需要確定需要至少多少那樣的電源在其最小負(fù)載下滿足設(shè)備正常運(yùn)行，并將它們的數(shù)值累加。在這種情況下，這就可能最好的使用配置。）
當(dāng)然，如果您擁有現(xiàn)成的硬件，那么您能夠從UPS的讀數(shù)、機(jī)柜或記錄計(jì)量設(shè)備得到實(shí)際的負(fù)載測(cè)量，這些設(shè)備能夠提供所有的最佳數(shù)據(jù)。但是測(cè)量必須持續(xù)一段時(shí)間。瞬時(shí)讀數(shù)有可能發(fā)生在當(dāng)天的最低點(diǎn)，因此瞬時(shí)讀數(shù)的數(shù)據(jù)可能會(huì)引起誤解。
這個(gè)問(wèn)題的核心在于切實(shí)地理解什么是“真正的負(fù)荷”，對(duì)于大多數(shù)人來(lái)說(shuō)“真正的負(fù)荷”卻還仍舊是一個(gè)神秘的東西。
也許您能夠回想起關(guān)于歐姆定律的基本公式：功率(瓦特)=電壓（伏特）Х電流（安培）。這個(gè)公式對(duì)于直流（DC）電路是正確的，但是對(duì)于交流（AC）則并不是很精確，而我們幾乎所有的數(shù)據(jù)中心都用交流電。在另外一篇文章中，我們將討論為什么以及何時(shí)會(huì)發(fā)生這樣的問(wèn)題，但是其誤差對(duì)于如今的計(jì)算機(jī)硬件來(lái)說(shuō)都顯得微不足道，所以我們將忽略這部分誤差而繼續(xù)討論更為重大的事項(xiàng)。（如果您擁有一個(gè)大型的數(shù)據(jù)中心，這部分的誤差可以進(jìn)行累積，但是您必須讓您的工作人員都非常清楚地了解誤差的存在。）
因此，如果我們?nèi)匀豢梢约俣üβ?電壓Х電流，那么問(wèn)題出在哪里？這個(gè)要追溯至老程序員的口頭禪，GIGO——如果您輸入了無(wú)用信息，那么毫無(wú)疑問(wèn)您將得到無(wú)用信息。最重要的是公式中的伏特（V）和安培（A）這些數(shù)字來(lái)自于何處。如果那些數(shù)字是錯(cuò)誤的，那么其結(jié)果也必然是錯(cuò)誤的。
每一個(gè)電氣設(shè)備都必須有一個(gè)銘牌，在銘牌上面列出了工作電壓和工作電流（安培）。有時(shí)也會(huì)有功率，但通常并不會(huì)有。它可能并不是很醒目，但它總是在那里，以附件形式、以絲網(wǎng)形式或印模至金屬表面。對(duì)于人們來(lái)說(shuō)普遍的做法是：將這些數(shù)字從每個(gè)設(shè)備（或者往往是其中有相同信息的數(shù)據(jù)表）記錄下來(lái)，并將電壓V乘以電流A，然后將這些乘積結(jié)果進(jìn)行累加，最后將最終結(jié)果交給設(shè)計(jì)工程師，說(shuō)這就是預(yù)估的電力負(fù)荷。不幸的是，那些數(shù)字往往會(huì)偏高40%至60%。電氣工程師往往傾向于采用這種估算結(jié)果，并設(shè)法將其降至最低。這并不是一個(gè)很合適的方法，對(duì)嗎？
那么，為什么會(huì)存在這么大的誤差？答案就在于銘牌上的額定值是如何進(jìn)行評(píng)定的。銘牌上的工作電流的數(shù)值是指該設(shè)備在完全以每個(gè)可能的選項(xiàng)進(jìn)行配置，并在100%的使用率和設(shè)備仍能正常運(yùn)行的最低電壓下運(yùn)行所輸出的最大電流值。我們都知道，幾乎沒(méi)有任何一個(gè)設(shè)備能夠在每個(gè)可能的配置都安裝的情況下每天24小時(shí)每周7天以100%的效率運(yùn)行。但那只是部分的誤差。這只是造成最大誤差的一部分。
您也許還記得，電流與電壓成反比。（這里再次涉及了那令人討厭的物理，老師曾告訴你總有一天那將是對(duì)您有益的。）既然不考慮電壓一個(gè)設(shè)備消耗的功率是恒定的，那么電流就必須變化——因此當(dāng)電壓降低時(shí)，電流就上升。大多數(shù)的設(shè)備將以低于90伏特或更低的電壓運(yùn)行，而這就是指定電流所基于的電壓。
當(dāng)您將電流條目從銘牌上拿走，而只是簡(jiǎn)單地將電壓乘以電流時(shí)，您使用什么電壓值呢？如果您在美國(guó)，您可以使用120伏或208伏的電壓，因?yàn)槟蔷褪俏覀?/span>UPS系統(tǒng)所穩(wěn)定和持續(xù)提供的電壓值。但是當(dāng)您使用銘牌上的電流值并將之乘以120伏，您得到的結(jié)果可能至少超過(guò)了33%，但那并不是全部。制造商可以舍入將銘牌上的電流值取其更高的數(shù)值，那么2.4安培就迅速變成了3安培，這就造成了未知量值的另外一個(gè)增加。而且我們?nèi)耘f還未考慮硬件配置或使用級(jí)別。我們都很清楚數(shù)值將會(huì)如何快速增長(zhǎng)至一個(gè)駭人聽(tīng)聞的程度，所以這顯然并不是確定您數(shù)據(jù)中心功耗的最佳方法。
一些制造商會(huì)提供更好的數(shù)據(jù)，一個(gè)方法就是可以通過(guò)大部分主要制造商使用合適的在線“配置”。如果你有足夠的時(shí)間和耐心使用它們，它們會(huì)針對(duì)特殊的硬件配置為您提供準(zhǔn)確的功耗數(shù)值，一般都極為繁瑣。但比我們用于估計(jì)數(shù)據(jù)中心電力需求分析的精度更高。此外，他們通常都是基于100%的使用率，而這種100%的情況對(duì)于任何機(jī)器來(lái)說(shuō)都是罕見(jiàn)的。更少見(jiàn)的是數(shù)據(jù)中心中的每一個(gè)硬件都同時(shí)以100%的使用率在運(yùn)行。所以讓我們來(lái)看一個(gè)更為實(shí)際可行的方法。
什么是硬件電源的額定功率？一個(gè)500瓦的電源是不會(huì)提供超過(guò)500瓦的功率的，因此您立刻就至少擁有了一個(gè)“限額”數(shù)值。電源很少會(huì)以超過(guò)其能力80%的使用率提供能源，因?yàn)樗鼈冊(cè)诖蠖鄶?shù)電子設(shè)備中都是屬于易損部件，所以它們常常被逾限使用以便于盡量減少失效情況的發(fā)生。根據(jù)歷史記錄，大多數(shù)電源的效率都不高（大約75%），這就意味著為了獲得500瓦的功率輸出，您就需要輸入667W。較新型電源的效率則可接近90%，即對(duì)于500瓦的功率輸出只需要555瓦的輸入。為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，讓我們假定效率因子可以抵消使用率百分比。因此，收集數(shù)據(jù)中心中的每個(gè)硬件的額定功率就可以得到數(shù)據(jù)中心實(shí)際最大功耗的合理估計(jì)。
一句忠告:目前大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)硬件都是雙接線的，這就意味著這個(gè)設(shè)備具有兩個(gè)不同的電源供應(yīng)線路。在正常操作中，這些電源共享負(fù)載，這意味著每個(gè)電源都只有一半的負(fù)載。不必累加這兩個(gè)電源的負(fù)荷，一個(gè)帶有兩個(gè)500瓦電源的服務(wù)器仍舊是一個(gè)500瓦的設(shè)備單元，因?yàn)槿魏我粋€(gè)電源都必須能夠在另外一個(gè)電源失效時(shí)瞬時(shí)支持滿負(fù)載。（對(duì)于帶有多于兩個(gè)電源的設(shè)備，例如大型網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和刀片服務(wù)器系統(tǒng)，您將需要確定需要至少多少那樣的電源在其最小負(fù)載下滿足設(shè)備正常運(yùn)行，并將它們的數(shù)值累加。在這種情況下，這就可能最好的使用配置。）
當(dāng)然，如果您擁有現(xiàn)成的硬件，那么您能夠從UPS的讀數(shù)、機(jī)柜或記錄計(jì)量設(shè)備得到實(shí)際的負(fù)載測(cè)量，這些設(shè)備能夠提供所有的最佳數(shù)據(jù)。但是測(cè)量必須持續(xù)一段時(shí)間。瞬時(shí)讀數(shù)有可能發(fā)生在當(dāng)天的最低點(diǎn)，因此瞬時(shí)讀數(shù)的數(shù)據(jù)可能會(huì)引起誤解。