——訪中國科學(xué)院計(jì)算所高級工程師李成章
隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來，數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)來源變得無比廣泛，數(shù)據(jù)設(shè)備接入更加多樣化，數(shù)據(jù)容量變得更加龐大，數(shù)據(jù)處理需要更加快速與高效，這一切無疑對數(shù)據(jù)中心機(jī)房提出了更高的要求。數(shù)據(jù)中心機(jī)房一旦出現(xiàn)因供電中斷而誘發(fā)的“電氣宕機(jī)“或因空調(diào)故障而誘發(fā)的”熱宕機(jī)“問題時(shí)，將可能會(huì)造成巨大損失或不良負(fù)面社會(huì)影響，如何打造安全、可靠的數(shù)據(jù)中心機(jī)房供電系統(tǒng)成為業(yè)內(nèi)普遍關(guān)心的問題。同時(shí)，數(shù)據(jù)中心巨大的電能消耗也使“綠色、節(jié)能”成為貫穿產(chǎn)品、系統(tǒng)設(shè)計(jì)和應(yīng)用始終關(guān)注的主題。如何使數(shù)據(jù)中心的供電系統(tǒng)達(dá)到高可靠性、高能效性與高可維護(hù)性的最佳平衡成為設(shè)計(jì)院和生產(chǎn)廠商共同追求的目標(biāo)。本刊有幸采訪到了中國科學(xué)院計(jì)算所高級工程師李成章老師，請他對相關(guān)問題予以解答。
電氣應(yīng)用：李老師您好!數(shù)據(jù)中心一旦遇到“供電中斷“將會(huì)造成巨大的損失，請問對于數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)解決方案您是怎樣考慮的？
李成章：在大數(shù)據(jù)、可信云計(jì)算時(shí)代，數(shù)據(jù)中心主要承擔(dān)四方面的調(diào)控任務(wù)：數(shù)據(jù)的處理;數(shù)據(jù)的存儲(chǔ);數(shù)據(jù)的交換;數(shù)據(jù)的災(zāi)備。評價(jià)一個(gè)數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)水平和建設(shè)水平的高低，主要有兩個(gè)指標(biāo)：數(shù)據(jù)的安全可靠;節(jié)能環(huán)保。
在數(shù)據(jù)中心運(yùn)行過程中，最可怕的問題就是“機(jī)房癱瘓”。據(jù)2015年的調(diào)研與統(tǒng)計(jì)，在能造成數(shù)據(jù)中心癱瘓的原因中，UPS供電系統(tǒng)故障占29%;人為失誤占24%;空調(diào)及水系統(tǒng)故障占15%;氣候及自然災(zāi)難(注：由它所誘發(fā)的常見市電電網(wǎng)故障是短路或停電故障)占12%;發(fā)電機(jī)系統(tǒng)故障占10%;IT設(shè)備故障占5%;惡意攻擊與犯罪占2%;其他原因占2%。由此可以看出，對于數(shù)據(jù)中心機(jī)房而言，從影響數(shù)據(jù)的計(jì)算和存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)等三大要素是否安全可靠的角度來看：因供電系統(tǒng)故障而誘發(fā)的癱瘓故障的幾率>因空調(diào)系統(tǒng)故障而誘發(fā)的癱瘓故障的幾率>因IT系統(tǒng)故障而誘發(fā)的癱瘓故障的幾率;從影響節(jié)能環(huán)保的角度來看，因提高IT設(shè)備的效率而降低PUE的功效>因提高空調(diào)系統(tǒng)的效率而降低PUE的功效>因提高UPS系統(tǒng)的效率而降低PUE的功效。
對于數(shù)據(jù)中心的供電系統(tǒng)解決方案而言，應(yīng)優(yōu)先考慮提高它的可利用率。按照TIA-942所推薦的供電系統(tǒng)可利用率的分類標(biāo)準(zhǔn)，可分為Tier-4級、Tier-3級、Tier-2級和Tier-1級。Tier-4級供電系統(tǒng)是由兩路UPS所組成的2N型供電系統(tǒng)來向IT設(shè)備供電，它能確保負(fù)載”永不停電”，具備故障容錯(cuò)功能，其可利用率最高，適用于中大型的高端數(shù)據(jù)中心。Tier-3級供電系統(tǒng)是由1路市電+1路UPS/HVDC所組成的2N型供電系統(tǒng)來向IT設(shè)備供電，它使負(fù)載的供電系統(tǒng)具有可在線維護(hù)特性，其可利用率次之，適用于中大型的中端數(shù)據(jù)中心; Tier-2級供電系統(tǒng)是由N+1臺(tái)UPS所組成的冗余供電系統(tǒng)來向IT設(shè)備供電，適用于中小型數(shù)據(jù)中心; Tier-1級供電系統(tǒng)是單機(jī)系統(tǒng)，其可利用率最低，適用于小型機(jī)房;
機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)按照可用性分為A1級、A2級A3級和A4級。A1級空調(diào)系統(tǒng)允許溫度波動(dòng)的范圍為15～32℃，濕度允許波動(dòng)的范圍為20%～80%;A2級空調(diào)系統(tǒng)允許溫度波動(dòng)的范圍為10～35℃，濕度允許波動(dòng)的范圍為20%～80%;A3級空調(diào)系統(tǒng)允許溫度波動(dòng)的范圍為5～40℃，濕度允許波動(dòng)的范圍最高為85%;A4級空調(diào)系統(tǒng)允許溫度波動(dòng)的范圍為5～45℃，濕度允許波動(dòng)的范圍最高為90%。
近年來的相關(guān)運(yùn)行實(shí)踐顯示：在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)中心機(jī)房的冷凍水空調(diào)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)依據(jù)機(jī)柜的不同的功率密度來選擇合適的方案。當(dāng)機(jī)柜功率密度為2～5 kW/機(jī)柜時(shí)，空調(diào)系統(tǒng)配置方案：推薦以地板下送風(fēng)為主，列間空調(diào)為輔;機(jī)柜功率密度為8～12 kW/機(jī)柜時(shí)，空調(diào)系統(tǒng)配置方案：推薦采用“1帶多”列間冷凍水空調(diào);機(jī)柜功率密度為20～100 kW/機(jī)柜時(shí)，空調(diào)系統(tǒng)配置方案：推薦采用水冷機(jī)柜或“2帶1”列間冷凍水空調(diào)。
在近幾年、對于數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)有一種觀點(diǎn)認(rèn)為：某一種供電系統(tǒng)是最佳選擇，某一種類型的UPS產(chǎn)品才是最適合的。然而，相關(guān)的統(tǒng)計(jì)資料及運(yùn)行實(shí)踐顯示：對于這樣觀點(diǎn)而言，存在有相當(dāng)?shù)钠嫘?。在?shí)際工作中，數(shù)據(jù)中心應(yīng)有的可用性是由用戶所期望的數(shù)據(jù)安全性和時(shí)效性的不同級別、用戶所應(yīng)承擔(dān)的不同社會(huì)責(zé)任等諸多實(shí)際需求來共同決定的，不宜主觀決定的。由于不同用戶的數(shù)據(jù)中心機(jī)房可用性級別不同，需選用不同級別的供電系統(tǒng)解決方案。