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服务器电源特点,数据中心服务器概念

时间:2023-05-03 08:46:51 阅读:216570 作者:4508

/4A 50HZ,定义的是该电源的输入参数,而且这项参数经常却贴在服务器外壳靠近风扇的地方,因此,就特别容易让人误解:服务器的功率就是INPUT 220V×4A=880VA,就是该服务器的额定视在功率。

此处需要特别强调的是:INPUT(输入)中220V是服务器电源额定输入电压而指的是最大额定输入电流能力,表征的电源在最低输入工作电压时的最大输入电流能力,因此,直接用输入额定电压×输入额定最大电流来表征额定输入功率是不合适也是不正确的。

OUTPUT(输出)250W MAX,这个参数才是该服务器电源最大输出功率,但很遗憾的是,通常服务器厂家没有将这个参数标识在服务器外壳上,这个参数通常只有在服务器电源铭牌上才能看到,因此这个参数也被称为铭牌功率(nameplate rat-ing),这个参数对设计才具有确实的意义。

值得一提的是,随着服务器电源技术的发展以及节能要求的提高,PFC技术(Power Factor Corrected)越来越广的被采用,铭牌功率和服务器输入电压和电流乘积之值越来越接近。

那么,接下来的问题是负载的容量是否直接等同于服务器电源的最大功率?

答案依然是否定的,见图1。

图1能够说明很多问题。对于服务器电源的容量而言,这张图表揭示其实目前服务器厂家对电源的选择思路。改图右平面从右至左有三根垂直的直线,对应服务器的三种工况。

铭牌功率:指的是服务器电源铭牌功率。

最大工况设置:指的是服务器系统工作在最大用电负荷时耗电功率。

CPU100%利用率典型工况:CPU工作在100%利用率时耗电功率。

从图中可以注意到服务器最大的功率消耗是铭牌额定值的80%,这是因为服务器厂家在选择电源时也宽放了大致20%的裕量。

而CPU100%利用率典型工况是铭牌额定值的67%。事实上服务器正常工作时的能耗还有小于这个值。

因此,在具体的设计工作中,这种裕量和工况差异也建议被设计者纳入考虑。

正因为如此,目前业界有一种呼声:考虑到一些用户为了更灵活、更容易地升级,可能也愿意牺牲效率,但也有许多用户愿意在标准配置电源和最大配置电源中做出选择。服务器制造商应该考虑提供可选电源方案。

2.服务器电源冗余

服务器设备中广泛使用两个或两个以上的电源同时供电,这种多电源供电技术的学术名称为“冗余电源(Redundant Power Supply)”。

1)冗余电源的系统结构

冗余电源系统采用输入总线、负载总线和共享总线的“三总线”的电路结构。电源1、电源2…电源n为热插拔电源模块,它们以并联方式相连接,C1、C2…Cn为各电源模块的控制模块,S1、S2…Sn为受控电流调节器/隔离器。SENSE1、SENSE2…SENSEn为电源检测信号,FB为负载电压反馈信号。

系统正常工作时,控制模块通过调整电流调节器/隔离器的导通程度,使系统均衡地使用每个电源模块一每个电源模块向系统提供相同的电流,这种工作模式称为“电流共享”;或者控制受控电流调节器/隔离器使得某一个/组电源工作,另个/组电源备份。冗余电源系统中的每个供电模块均可以热插拔,一旦某个供电模块损坏,就能在不停电情况下完成维修工作,而丝毫不影响系统的正常工作。热插拔(hot-swapping)是指将模块、板卡或电源等设备带电“接入”或“移出”正在工作的机器。

2)冗余电源的对于前端供配电系统的要求

服务器冗余电源系统从性质上最终都可以归结到双电源系统上。服务器冗余电源(双电源系统)设计为提高服务器本身供电的可靠性提供了极佳的物质基础。常识上讲,如果双电源服务器的每一路电源都能够通过独立的供电路由找独立的能量源去电,就能够获得最高的可靠性。请注意:关键点是供电路由独立和能量源独立。

而传统意义上的能量源,也就是UPS,无论是(单机/串联热备份/N+1直接并机)都不能做到能量源相互独立,与之相配套的供电路由也相应的无法独立,也就是说每个环节都存在着明显的单点故障,明显的无法和服务器的双电源结构进行匹配。所以,2N/2(N+1)的供电结构正是基于服务器冗余电源结构而兴起的供电解决方案,而事实上,TIA-942(Telecommunications Infrastructure Standard for DataCenter,April2005)将2N/2(N+1)的供电结构归入Tir4(最高可靠度供电等级)。

3.服务器电源制冷

服务器电源的制冷是通过其内置的风扇进行强制制冷的。Intel在《Power Supply Design Guideline for2008 Dual-socket Serverand Workstations》版本1.0中,定下了关于服务器电源的相关环境参数(如图4)。

但制冷系统和物理结构相关密切,以Redun-dant1U Power Supply(ERP1U)为例(如图5)。

所以,明显可以看到气流成水平流动方向,这对于数据中心气流组织,机架摆放方式形成了基础性的影响,目前业界流行的面对面、背靠背的机架摆放方式基础之一就源于单台服务器制冷气流由前至后的水平流动方向。

4.服务器电源能效

计算机/服务器电源的能效一直是近几年来业界最为人关注的主题之一,业界关于计算机/服务器的能效也取得了很多成果。

“能源之星”针对计算机电源的要求也在不断升级。 “能源之星”4.0版规范的自2007年7月20日开始生效,要求台式机在待机和休眠模式下的功率消耗分别不超过2.0W和4.0W,且对空闲(Idie)状态下的功率消耗也作出了规定(A类≤50.0W;B类≤65.0W;C类≤95.0W);而在20%、50%和100%负载条件下的效率最低达80%。此外,更新的5.0版规范第一阶段要求将于2009年7月1日开始生效,将要求使用内置电源的计算机在50%负载条件下工作效率最低达85%,而在20%和100%负载条件下最低效率达到82%。

业界还涌现了新的节能要求,如吸引了诸多知名计算机厂商参与的计算产业气候拯救行动(CSCI)的要求,如表1所示。

Intel针对服务器电源在2008年2月更新了对EPS电源的效率要求,如表2所示。

可以发现,不同的规范之间也在相互影响,有着趋近甚至趋同的趋势。

四、结语

随着各种新思想,新架构,新技术不断涌现和发展,服务器电源本身的改变也呈现出显著的加速趋势,适当的了解和掌握服务器电源的相关进程对于我们的设计实践有着十分重大和现实的意义。

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