UPS在應(yīng)用方面的發(fā)展趨勢

    數(shù)據(jù)中心的建立遍地開花，發(fā)展如雨后春筍。由于在這個時期發(fā)展很不平衡，中心規(guī)模和用電容量變化很大，因此要求UPS具有隨變的功能，這就是“適應(yīng)性”。 

    一、從單機(jī)向冗余結(jié)構(gòu)變化

    由于數(shù)據(jù)中心的重要性越來越顯著，因此供電電壓的任何中斷都會造成重大損失。任何單機(jī)供電都存在著斷電的危險，為了實現(xiàn)供電的高可靠性，多機(jī)冗余連接已經(jīng)成了數(shù)據(jù)中心用電的必要手段。

    二、從注重系統(tǒng)的可靠性向注重系統(tǒng)的可用性變化

    任何系統(tǒng)的可靠性都不是絕對的，更不是一成不變的100%。數(shù)據(jù)中心IT設(shè)備所關(guān)心的不僅僅是供電會不會中斷，更需要知道斷電時間有多長。換言之，需要知道在制定時間內(nèi)能有效工作的時間比例，這就是可用性的概念。它可用下式表示，即

    式中，A為可用性：

    MTBF為平均無故障時間，用h表示;

    MTTR為平均修復(fù)時間，用h表示。

    從式(1-1)中可以看出，提高可用性的途徑有兩條：一條是提高設(shè)備的可靠性，即延長平均無故障時間MTBF，但是這樣做的效果不太顯著，并且提高了造價;另一條是縮短平均修復(fù)時間MTTR，這一條容易做到，UPS的冗余連接就可達(dá)到縮短平均修復(fù)時間的目的。例如，兩臺UPS冗余連接，當(dāng)其中一臺出現(xiàn)故障時，另一臺可繼續(xù)供電。待這一臺故障機(jī)器修復(fù)后再接入，故從供電未曾中斷的監(jiān)督看，MTTR=0。所以，冗余連接是實現(xiàn)高可用性的必要手段。

    盡管將單擊的故障提要到了0.015，但是其可用性值才僅僅為0.998;在雙機(jī)冗余連接的情況下，即使單機(jī)故障率為0.01(幾乎是前者的10倍)，但其可用性卻幾乎為1。

    至此不要產(chǎn)生另一個誤會，即為了提高可用性，只要降低MTTR就行了，可不去考慮MTBF值的大小。這種看法對嗎？

    當(dāng)然這是一種誤解。為了提高可用性，只要求降低MTTR而可不去考慮機(jī)器的質(zhì)量(即MTBF)的做法無異于拔苗助長。這可用下面的例子來說明。

    當(dāng)要求可用性A=0.99999時，每年允許停機(jī)的時間t為

    t=365×24h×(1-0.99999)=8760h×0.00001=0.0876h=5.256min

    在n+1冗余的結(jié)構(gòu)中，加入排除故障的時間是MTTR=10min，根據(jù)式(1-1)可算出硬件應(yīng)具有的平均無故障時間為

    當(dāng)MTTR=20min時，硬件系統(tǒng)的可靠性R就要求MTBF=33333h。見表1-1的對應(yīng)關(guān)系。

    從表1-1可以看出，維修的時間越長，要求平均無故障時間也越長，換句話說，對設(shè)備的質(zhì)量要求就越高。其原因有兩個：一個是在一臺UPS因故障進(jìn)行修理時，盡管另一臺在繼續(xù)正常供電，萬一在這個期間出現(xiàn)故障，就會造成停電事故。故障UPS的修理時間越長，出現(xiàn)停電事故的概率就越高;UPS的質(zhì)量越差，出現(xiàn)停電事故的概率也越高。

    第二個原因可用下面的例子來說明。

    假如兩臺并聯(lián)的UPS有著同一個量級的可靠性(但絕不會是一模一樣)，如它們各自的平均無故障時間分別為

    MTBF1=50h

    MTBF2=51h

    那么兩臺UPS同時出現(xiàn)故障的時間就是它們的最小公倍數(shù)50×51=2550h。就是說，每隔2550h就出現(xiàn)一次兩臺UPS同時出現(xiàn)故障的現(xiàn)象。這時兩臺UPS同事需要維修，由于整個供電系統(tǒng)已經(jīng)癱瘓，從不間斷的意義上講維修時間再短又有何用!另外在2550h(8個月)之內(nèi)，由于UPS的質(zhì)量低劣，也可能會頻頻發(fā)生故障，同樣也會造成很多損失。

    如果兩臺UPS的質(zhì)量提高一步，即將平均無故障時間提高到：

    MTBF1=500h

    MTBF2=510h

    那么它們最小公倍數(shù)就是25500h(3年)，于是兩臺UPS同時出現(xiàn)故障的時間由8個月延長到3年;如果再將兩臺UPS的質(zhì)量提高一步，即

    MTBF1=5000h

    MTBF2=5100h

    它們最小公倍數(shù)就是255000h(29年)，就將兩臺UPS同時出故障的時間推遲到29年以后，即在29個念頭以前就不會有兩臺UPS同時故障的現(xiàn)象發(fā)生。這時，兩臺UPS互為備用的條件才被滿足，減小MTTR才真正有了實際意義。

    因此，只有在保證UPS質(zhì)量(MTBF)的前提下，減小MTTR才具有真正的意義。

    三、從單出供電系統(tǒng)向保證整個IT運(yùn)行環(huán)境(NCPI)變化

    當(dāng)年數(shù)據(jù)中心所關(guān)心的是整體運(yùn)行效果。如圖1-6所示就是一個木桶式解構(gòu)的機(jī)房解構(gòu)原理圖，數(shù)據(jù)中心機(jī)房的各設(shè)備就像組成木桶的模板。木桶盛水的容量取決與兩個因素：一個是取決與構(gòu)成木桶所有模板中最矮的那一個;一個是取決于模板之間連接的密封情況.木桶的壽命則取決與所有模板中質(zhì)量最差的那一個。所以在這個要求綜合效果的木桶中，作為UPS的這一塊模板，高度再高也不能增加木桶的容量，質(zhì)量再號也不能晏城木桶的壽命。比如空調(diào)機(jī)故障，高溫可導(dǎo)致停機(jī)了由于機(jī)架布線太密而堵塞了俸祿，形成的熱點也可導(dǎo)致停機(jī)了監(jiān)控系統(tǒng)時效可使盲目運(yùn)行的機(jī)器出現(xiàn)故障，等等。因此只一味地提高電源的指標(biāo)和質(zhì)量已不能保證整個系統(tǒng)的質(zhì)量，必須要提高整個運(yùn)行環(huán)境的指標(biāo)。美國可用性研究中心為這個運(yùn)行環(huán)境命名為網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵物理基礎(chǔ)設(shè)施，用NCPI(NetworkCriticalPhysicalInfrastructure)表示。

    四、提高UPS供電系統(tǒng)的“適應(yīng)性”

    數(shù)據(jù)中心的建立遍地開花，發(fā)展如雨后春筍。由于在這個時期發(fā)展很不平衡，中心規(guī)模和用電容量變化很大，因此要求UPS具有隨變的功能，這就是“適應(yīng)性”。■