网络基础设施“NCPI”(Network Critical Physical Infrastructure), 它包括了与数据中心基础物理设施有关的全部内容,诸如不停电供电系统、空调制冷系统、IT设备 (机架) 微环境、系统管理、机房建设等方面。
在IT行业,实际应用中存在的问题和随着技术的进步不断提出的新的要求,是NCPI新的设计理念的产生和新产品开发生产的基础和动力,同时也是检验新的系统方案设计和新产品是否符合要求,有没有推广应用前景的唯一客观的标准。对于使用者来说,充分了解应用中的问题,才能客观地准确地去评价系统方案设计和产品的先进性,才能有针对性地选用即符合使用要求又性能价格比高的解决方案和相应的产品。
数据中心和网络系统出现近 40 年之后,其 物理基础设施从多方面而言仍停留在手工行业阶段:将来自不同供应商的类型迥异的设备进行定制化设计,组合成一个数据中心需要地独特的大型基础设施系统。简单地定制连接和组建以便使之运转(鲁伯·哥德堡效应)的结果是系统的独特性、复杂性和发生人为错误的几率高等不利因素。
美国可用性研究中心是首先进入IT系统基础物理设施研究和设计领域的咨询机构,从2000年起派出工程师和设计专家到全球200多家大型UPS用户、电力设计机构考察,认真倾听来自设备经理、IT经理、CEO、工程顾问、项目经理等不同层面的反馈,发现了以前从未认真思考过的问题,并总结归纳出了5个方面共22条当前数据中心包括供电系统在内的基础物理设施面临的也是今后必须解决的迫切问题,分析阐述了解决这些问题的科学方法和未来的发展趋势,这些意见和要求中很多已超出了传统概念的机房和UPS设备应具备的功能范围。预示着传统的机房和供电系统正发生着设计理念的变化。
供电系统设计理念的变化
仅就供电系统而言这些变化可概括为以下五个方面:
1. 对设备本身的研究向系统配置研究的变化;
2. 对设备和系统可靠性的研究向可用性研究的变化;
3. 从单纯的供电系统的研究向“NCPI”研究的变化;
4. 适应性成为新的重要的研究课题;
5. 集成化设计成为当今机房和供电系统最重要的发展方向。
机房设计理念的变化
新的设计理念在指导和改变着传统的机房设计理念和建造方法,最明显地变化体现在以下四个方面:
1. 对供电系统的设计不能局现在只是通过变压器和主电源开关向机房提供满足功率容量和电压制式要求的动力电,而是要对整个机房乃至IT设备微环境(机架或机柜)的供电质量、可靠性和可用性、电力传输、各种设备的匹配和连接、电源的管理等一系列问题做全面的研究和设计;
2. 对机房空调制冷系统的研究和设计不能局限在保证机房内的温度和湿度,还要保证IT设备微环境(机架或机柜)的温度和湿度,这方面研究理念的一个重要变化是“如何把IT设备产生的热量有效地带走”,保证IT设备在最佳的温湿度环境下工作;
3. 对整个机房的集中管理得到所有系统设计和机房建设者的普遍重视,提高管理水平是提高系统可靠性和可用性的关键因素之一,同时也是提高使用维护水平降低人为故障的有效措施;
4. 机房是作为固定资产投资建设的,在IT技术快速发展和变化周期缩短到3-5年的形势下,如何缩短建设周期和提高对应用要求迅速变化的适应能力变得尤为重要。
UPS技术进步和对性能指标要求的变化
新的设计理念极大地影响着UPS、空调等机房设备的技术发展方向,仅就UPS设备而言,作为机房供电系统的重要环节和设备,它的功能必须适应新的设计理念要求,因此在其基本性能指标已经都满足IT设备要求的情况下,以下五点逐渐成为新的研发课题和衡量其性能优劣以及选用的重要标准了:
1. 可靠性和输出能力成为最重要的指标,包括工作效率、过载能力、耐冲击 负荷能力、负载功率因数适应能力、输出电流峰值系数等;
2. UPS设备不仅要有很强的抗干扰和净化的功能,它本身也不能成为系统中的干扰源,因此他的输入功率因数和输入电流谐波成分已经成为最重要的指标,这就是为什么当前的UPS厂商都把输入有源功率因数校正技术作为为自己研发的重要课题,而业内和用户都把输入功率因数是否做到0.99和输入电流谐波成分是否小于5%作为先进UPS的主要标志的原因了;
3. 为了提高系统的可用性,UPS设备不仅要有很高的可靠性,在系统配置能力上它必须有多台输出均流并机的能力;
4. 为了提高系统的可用性,它必须是可修复和可快速修复的设备,因此在体系结构上采用模块化可在线热插拔技术是当前UPS技术发展的主要趋势;
5. UPS具有更强大的智能管理功能,从高可用性的电力系统的架构来看,将电源管理系统与企业信息管理系统集成是最重要的技术内容之一,智能监控、管理与通信功能在提高UPS系统可用性方面起着关键的作用,是UPS技术发展的必然趋势。
新的设计理念也在极大地影响和指导着设备厂商的产品研发策略和产品定位,他们一改传统的设备提供商为系统方案提供商,“一体化”和“集成化”成为新的发展趋势。在此新的设计理念指导下产生的新的产品和解决方案遵循了以下四点原则:各供电设备制造和供应渠道的统一化;各供电设备和环节(包括负载机架)结构的一体化和连接的规范化;各供电设备和环节(包括负载机架中的PDU)电源状态管理的集中化;各供电设备和环节结构的模块化、冗余配置和连接的热插拔功能。
新的设计理念的最终目标—NCPI标准化
在现今全球数千个数据中心的 NCPI 所具有的复杂程度和不一致性面前,其他所有成熟行业的系统分析家们都会目瞪口呆。最近几十年来,在其他行业中标准化的观念已上升到一个新的高度,成为了一种富有创造性并具突出战略意义的企业哲学。而在NCPI领域,尽管由于行业特殊性使标准化存在着实际的困难,以及长期以来缺乏公众监督的动力行业内广泛的变革兴趣,但业内人士已逐渐认识到必须避免一次性独特工程设计的低效及容易出错的复杂性,透明地管理 IT 物理基础设施的日常业务,才能建立起任何基础设施所期望的高品质。他们开始凭借自己的经验和商业判断力来推动行业朝着更稳定和更高效的标准化方向发展。我们可以将标准化应用于网络关键物理基础设施的设计、部署和运营当中,以获得易于理解、可预测和高效的 NCPI 结构和功能。
除一些重大改进(如批量生产、可兼容的连接、易于理解和资源共享等)之外,几乎在 NCPI 产品与设计建设流程的每个方面都存在着实现标准化的必要性和可能性。我们可以从 NCPI 设备自身的设计入手,仅这一点就会带来广泛且显著的好处。然后,用户可以以此为基础,将标准化应用于NCPI的流程 ,并在所有数据中心之间采用相同的 NCPI 配置和流程,从而推动标准化观念朝更广阔的方向发展。由于标准化可显著地提高 NCPI 的商业价值 – 可用性、适应性和总拥有成本 – 的每项性能。因而必然成为NCPI技术发展中的一个长期地具有战略意义的发展趋势。
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