谷歌數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)剖析
圖1是谷歌某個數(shù)據(jù)中心外部供電照片,由于谷歌的數(shù)據(jù)中心體量通常都很大,比如達到30-40M以上的用電,因此往往機房周邊專門區(qū)域建設(shè)有專用的變電站給龐大的機房供電。
由于篇幅有限,變電站及中壓部分就不再展開,但其總體思路是采用中壓配電輸送到機房周邊,靠近負載就近經(jīng)變壓器降壓成低壓,再通過低壓母線輸電到機房內(nèi)的IT機柜上。從圖1我們可以看到模塊化的戶外型變壓器及低壓配電柜環(huán)繞機房周邊,采用集裝箱型的柴油發(fā)電機組作為變配電的供電投切備份,柴發(fā)風管直立到屋頂上排風。經(jīng)過變壓器變壓后的市電通過母線槽或者線纜直連到機房內(nèi)的機柜上方,直接給自帶分布式UPS的服務(wù)器供電。
圖2則是谷歌數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的俯視圖,從這個照片我們可以看到市電經(jīng)前面描述的室外變壓器降壓后直接通過母線槽的方式架設(shè)在每排機柜頂部,再用機柜頂部的配線盒連接到每個機柜PDU,具體細節(jié)我們后面會介紹。由于谷歌定制的服務(wù)器上自帶有分布式小UPS,因此谷歌的數(shù)據(jù)中心內(nèi)部不再有UPS室和電池室等,也沒有列頭柜等二次配電環(huán)節(jié),每個服務(wù)器直接采用市電直供技術(shù),達到接近99.9%的供電效率。如圖3(a)所示的每個機柜直接從機柜頂部母線槽上安裝的配線盒取電,這種供電架構(gòu)非常簡單清爽,大大減少了線纜的采購和工程施工,而且非常靈活便于機柜擴充和帶電檢修維護等,運營起來也非常簡單,還可以根據(jù)機柜的功率和用電可靠性情況靈活調(diào)整配線盒來滿足不同設(shè)備的供電需求。此外,變壓器、中低壓以及柴發(fā)供電外置,且無集中UPS和電池等,機房內(nèi)的空間利用率也非常高。
如圖3(b)所示谷歌的帶小UPS的市電直供服務(wù)器大家都應(yīng)該非常了解了,這里不再詳述,只簡做要介紹。其原理是在服務(wù)器內(nèi)安裝底部的12V黑色鉛酸電池用于市電停電保護,市電正常時候,由于沒有外部UPS,市電直接給服務(wù)器供電,達到99.9%的供電效率;當市電停電后,直接掛接在12V輸出上的電池短時放電,直至室外的柴發(fā)啟動恢復(fù)服務(wù)器電源帶載。電池參與放電的時間基本不到一兩分鐘,因此電池的容量很小,大約只有3.2Ah,備電時間遠遠小于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心15到30分鐘的電池備電需求,因此對柴發(fā)的啟動要求很高。
我們前面知道谷歌的柴發(fā)是模塊化直接安裝在變壓器旁邊的,很有可能是低壓柴發(fā),其啟動很快。而且每臺柴發(fā)對應(yīng)一個變壓器,沒有復(fù)雜的柴發(fā)并機以及啟動時序等問題,因此正常情況下柴發(fā)啟動時間可以控制在十幾秒以內(nèi),一兩分鐘的電池備電時間基本上是夠了,但這對運維水平要求就非常高了。當然谷歌的軟件架構(gòu)和業(yè)務(wù)備份方面也足夠強壯,甚至部分設(shè)備停電也不會影響到業(yè)務(wù)正常運行,因此只有強大的技術(shù)實力才可以采用這種供電架構(gòu)。
圖4是谷歌三聯(lián)柜102a-c的正視圖,以及頂部配電系統(tǒng)100,后者不僅給三聯(lián)柜服務(wù)器供電,還給相關(guān)的空調(diào)等支撐設(shè)備供電,比如機柜頂部的風扇等。三聯(lián)柜底部裝有滾輪105,用于支撐機柜,并且方便現(xiàn)場運營人員靈活搬運,每個機柜高度約為30個導(dǎo)軌,估計每個設(shè)備高度約1.5U,總計高度45U左右,整個三聯(lián)柜總共有90個設(shè)備安裝空間。這種設(shè)計使得整個三聯(lián)柜不會太高,無需凳子或者梯子等來協(xié)助。三聯(lián)柜橫向?qū)挾确矫嬉膊粫珜?,叉車等工具可以簡易搬遷,甚至現(xiàn)場安裝人員可以徒手在數(shù)據(jù)中心內(nèi)很容易搬動到需要的地方。
空氣循環(huán)單元107會被安裝在背靠背的兩組三聯(lián)柜之間,該單元包含兩組三聯(lián)柜之間的鎖固框架,以及一到兩個的空調(diào)盤管,還有熱通道頂部的一些風扇等。三聯(lián)柜排出的熱空氣可以進入框架內(nèi),然后被空調(diào)盤管制冷,最后從頂部的風扇

責任編輯:何健
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