随着当前的企业数据中心纷纷力求变得更加的高效可用，使得整个业界对于数据中心基础架构领域需要特别关注的一个重要方面便是其配电策略。有鉴于当前企业数据中心的功耗密度和功耗成本的不断上升，传统的向机架分配电源的方式正在不断面临挑战。

　　在本文中，我们将与广大读者诸君共同讨论企业数据中心在机架级选择合适的配电产品时所需要考虑的问题。有趣的是，这些考虑事项中的某些部分还将有助于数据中心的操作运营人员们管理和控制数据中心功耗的最大头，即：实际的IT负载。

　　随着当前的企业数据中心纷纷力求变得更加的高效可用，使得整个业界对于数据中心基础架构领域需要特别关注的一个重要方面便是其配电策略。有鉴于当前企业数据中心的功耗密度和功耗成本的不断上升，传统的向机架分配电源的方式正在不断面临挑战。根据IDC最近所进行的一项调研发现，今天企业数据中心所面临的头号挑战是电力/冷却。在这项研究中，超过一半的受访者均表示其所在的企业数据中心都在认真考虑如何通过控制功耗来降低数据中心成本。此外，来自美国环保署(EPA)的一项研究则提到，数据中心的能耗成本可占企业IT预算的30%。

　　数据中心机架的五大配电注意事项：

　　贵公司的数据中心是在什么电压下运行所有​​的IT设备的?

　　●贵公司数据中心的每台机架所采用的是什么电路?

　　●贵公司数据中心的机架安装配电装置上插座的具体数量和类型如何?

　　●贵公司数据中心希望能够从在机架式配电装置中获得哪些功能?

　　●配电的远程管理

　　贵公司是在什么电压下运行所有​​的IT设备的?

　　大多数现代IT设备通常需要1-ph的电源来维持运行。但是，大多数的IT设备可接受的电压范围内为100V - 250V。这方面的原因在于：所有的设备制造商都倾向于生产可在全球范围内使用各种电源的设备。在北美市场，数据中心内的电力基础设施能够提供120V(相对中性点电压，phase to neutral)和208V(相间电压，phase-to-phase voltage)，这要求数据中心运营商们需要在高压和低压之间做出选择。在这种情况下，我们建议企业客户选择较高的电压(208V)。在更高的电压下运行IT设备意味着设备的电流消耗更低，这也就意味着更低的损耗和更高的效率。行业研究表明，在 208V的高压下运行服务器，仅仅是单台服务器就可以带来高达2%的效率优势。当计算较低的冷却方面的额外益处时，真正的收益可能高达3%到4%。鉴于此优势，目前相关的供应商们正在构建几款企业级的Unix服务器、刀片服务器以及大型网络交换机，这类企业级的设备将只能接受200 - 250V电源。

　　在北美市场之外，选择合适的电压也并不是什么问题。因为电力基础设施仅提供一种电压选项(220、230或240V)，属于可接受的范围内。

　　贵公司数据中心的每台机架所采用的是什么电路?

　　今天大多数IT设备都配备了双冗余电源。为了能够利用IT设备内置的冗余，数据中心运营商们应该计划在每台机架中引入至少两套完全独立的电路(N + N)。而在理想的情况下，两组电路应来自不同的电源，并且应该能够处理机架的全部预期负载容量。

　　鉴于数据中心内功率密度的不断上升，运营商们需要格外的注意确定机架内的预期工作负载。如下图所示，最近，一项针对100家大型数据中心运营商的调查显示，81%的负载密度均大于典型的传统3kW /机架的功率密度。

　　下表列出了全球各种常用电路所能够可以处理的最大负载容量。

　　在选择合适的电路以将其引入机架时，重要的是要注意：所有数据中心通常都有三相电源。传统上，由于单相电路可以轻松处理较低的功率密度，因此运营商们选择将地板安装配电装置输出端的各个相位分离出来，并将向各独立的机架供应相位。但是，对于负载密度> 5kW /机架的数据中心而言，企业客户应考虑将三相电源一直引入到机架级别。将三相电源引入机架级别可带来以下诸多方面的好处：

　　●更低的布线成本：机架内的负载> 5kW可以通过一款单一的3-ph电路处理，而无需多个1-ph电路。进入每台机架的电路数量较少，将直接转化为较低的电缆成本。

　　●更高的电气基础设施可靠性：将三相电源引入机架，并利用具有相位电平计量功能的机架安装PDU，数据中心运营商们可以更好地跨所有三相平衡负载。平衡负载最大限度地减少了谐波和过热中性线。

　　●IT基础设施的可靠性更高：将更少数量的电路引入每台机架，可最大限度地提高高架活动地板下和机架内的空气流量。更好的气流使IT设备不会过热。

　　●提高可扩展性：3-ph电路容量更高，未来的增长空间更大。无需关闭现有设备的电源即可插入更多的设备。

　　如果数据中心运营商选择对部分或全部机架使用3-ph电源，则下一个重要的决策点便是：是否向机架输入Wye电源或Delta电源。Wye电源也能够将中性线引入到机架上，而Delta电源供应则不会。在国际上，由于所有负载都需要中性线才能运行220 - 240V的电压，因此必须提供Wye电源。而在北美市场，如果运营商选择以208V的电压运行所有设备，则不需要中性线，因此可以使用Delta电源。但是，如果有任何设备运行在120V的电压下，则应使用Wye电源。

　　配电装置的物理特性

　　关于机架安装式PDU，需要考虑的三大主要物理特性因素是：

　　●外形规格尺寸：机架安装的配电装置可以垂直和水平安装。在1U机架空间内，水平PDU通常限制在10个插座或更少。如果需要更多的插座，则应考虑垂直安装版本。然而，在选择垂直安装版本之前，重要的是要考虑是否有足够的轨道空间安装在机架内，而不会干扰IT负载的安装和迁移。

　　● 插座类型：大多数现代IT设备都带有IEC输入电源连接器和模块化输入电缆。这在所有制造商中都是常见的做法，因此他们能够针对全球范围内的市场发货相同的设备产品，并对电源线进行本地化。虽然每件IT设备随附的输入电源线可能有很大差异，但IEC连接器则相当标准。下图显示了最常用的IEC连接器和插头组合：

　　在大多数情况下，数据中心运营商选择具有IEC插座的PDU是有意义的。将设备上的IEC插头连接到PDU上相应IEC插座的跨接电缆可从设备供应商和PDU供应商处获得。而具有IEC插座的PDU在北美地区唯一不适用于企业客户的时间便是当他们有一些设备具有带NEMA插头的硬连线输入线时。在这种情况下，必须选择带有适当NEMA插头的PDU。

　　● 插座数量：PDU应具有适当数量的插座，以便能够为机架内的所有IT负载供电。在选择所需的插座数量的同时，应该牢记几件企业设备可以有多个冗余电源，而每件企业设备则需要一个或多个电源连接。例如，使用8700W电源构建的思科Catalyst 6500交换机将需要三根电源线/电源。具有多台刀片服务器的机架通常需要较少数量的高功率插座，而具有多台1U服务器的机架则需要大量低功率插座。

上图：带有IEC输入电源连接器的思科Catalyst交换机电源

　　配电装置内的重要功能

　　为了确保所有关键任务设备的最高可用性水平，数据中心运营商们必须考虑采用配有计量和交换功能的配电设备。

　　与大多数电路一样，无论是住宅还是商用，分支电路上所有插座的累积电流容量总是高于分支电路本身的额定电流。由于大多数数据中心在配电设备上有多个未使用的插座，插入的负载在插入新设备时总是容易受到跳闸断路器或熔断器的影响。为了减少过载的可能性，PDU内的测量能力以及当前阈值的能力非常重要。如果选择的PDU具有多个分支电路或者其是三相的，则计量能力应该可以分别用于所有分支电路或相位。鉴于大多数IT设备的铭牌电流额定值过高，PDU之间的计量能力也可为数据中心操作人员提供IT设备实际功耗的相关标准。这些信息可以让数据中心运营商在设计和构建新的机架或新的数据中心时调整其上游电气基础设施的规模。优化电气基础设施，可提高整个供电链的效率，从而降低功耗成本。

　　无响应的服务器或网络设备是每位数据中心IT经理所面临的常见问题。交换能力被定义为远程回收、打开或关闭电源的能力，对于减少与设备相关的停机中断非常重要。通过减少成本代价昂贵的访问设备物理安置位置的次数，还有助于降低数据中心的运营成本。随着数据中心之间的功耗成本不断上升，交换功能提供了一种通过远程关闭未充分利用的服务器来控制成本的方法。

　　今天，市场上已经有几款现代服务器配备了嵌入式服务处理器技术，如IPMI，戴尔公司的DRAC或惠普公司的iLO。这些服务处理器提供了从服务器回收电力的功能。然而，最好的交换解决方案仍然通过交换式PDU提供。它们允许对所有IT设备进行功率控制，而不管它们是否具有嵌入式服务处理器，而今天这种嵌入式服务处理器仅限于2004年下半年或更晚时期推出的服务器产品型号。交换式PDU解决方案可以提供其他几项增强功能，这些功能对于改善负载的可用性非常重要。其中一些功能包括：

　　按顺序启动和关闭设备：众所周知，IT设备在初始启动时会消耗更高的电流，称为“浪涌电流”，其将明显高于正常运行期间消耗的电流。例如，根据HP DL380 G5服务器的规格，其正常工作时的标称电流消耗为8.8A，但最大持续时间为3毫秒时，涌入电流的最大额定值为30A。除非电路能够处理所有设备的浪涌电流(这种情况很少出现，而且成本代价非常昂贵)，一旦立即启动机柜内的所有负载，都可能导致上游断路器和不可用负载的跳闸。交换式PDU提供了错开接通插座的能力，使得在机架内所有设备启动时不会超出电路的电流限制。同样重要的是要注意，在多台服务器上运行的应用程序可能相互依赖，因此需要按特定顺序启动或关闭应用程序。而交换式PDU允许这种情况的发生。

　　电子过电流保护：具有测量功能的PDU可以监测电流消耗情况，并在超过事先设定的阈值时发出警报。交换式PDU可以进一步利用其内置的测量功能。当超出分支电路上的电流阈值时，大多数交换式PDU都能够锁定托管在该特定分支上的任何未使用的插座。这有助于确定没有额外的设备意外插入该分支，确保对有电力负载的持续可用性。

　　远程管理

　　为了最大限度地利用监测和控制功能，并帮助实现数据中心远端控制管理(LOM，Lights-out management)的愿景，对于交换式和计量式PDU的远程管理是很重要的。企业数据中心在评估可用的远程管理选项时，应考虑以下问题：

　　●PDU的远程管理策略是否与用于管理所有其他IT设备的工具相一致?为了简化使用，IT经理必须为其所负责的所有设备(包括PDU)提供一个集成接口。

　　●PDU是否也提供带外管理(out-of-band management)选项?带内管理工具非常适用，但它们的局限性在于它们管理的设备存在问题。

　　●远程管理工具是否提供对于数据中心内所有PDU的全局集成视图?

　　●插座是否遵循安全认证方案?

　　●远程管理工具是否会自动发现所有连接的PDU?

　　●该工具是否提供插座的分组功能?分组允许实现多个负载的功率的一起控制。 当具有多个电源的服务器宕机时，此功能尤其方便。 通过一起回收所有电源的电源，分组可确保整个服务器的电源得到回收。

　　总结

　　精心规划的机架级配电策略对于确保为所有IT设备提供持续供电，并监控和控制功耗非常重要。应适当考虑PDU的电气、物理以及可管理性方面的特征。从电气上讲，应尽可能确保IT设备在200-250 V的电压范围内运行。当机架内的负载超过5kW时，通常应选择三相PDU，而1- ph PDU则足以满足5kW以下的负载。在物理上，PDU需要易于安装，并且需要有适当数量的插座来为所有设备供电。具有交换和计量功能的可远程管理的PDU提供了理想的功能集，以实现最高级别的可用性以及数据中心的高效率。

　　责任编辑:DJ编辑