浅谈数据中心如何优化UPS的可用性

　　如果您运行的高可用性数据中心，你知道你的不间断电源系统（UPS）等发挥重要作用。UPS（ Uninterruptible Power System ），即不间断电源，是一种含有储能装置，以逆变器为主要组成部分的恒压恒频的不间断电源。主要用于给单台计算机、计算机网络系统或其它电力电子设备提供不间断的电力供应。当市电输入正常时，UPS 将市电稳压后供应给负载使用，此时的 UPS就是一台交流市电稳压器，同时它还向机内电池充电；当市电中断（ 事故停电 ）时， UPS 立即将机内电池的电能，通过逆变转换的方法向负载继续供应220V交流电，使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。 UPS作为保护性的电源设备，它的性能参数具有重要意义，应是我们选购时的考虑重点。市电电压输入范围宽，则表明对市电的利用能力强（减少电池放电）。输出电压、频率范围小，则表明对市电调整能力强，输出稳定。波形畸变率用以衡量输出电压波形的稳定性，而电压稳定度则说明当UPS突然由零负载加到满负载时，输出电压的稳定性。

　　还有UPS效率、功率因数、转换时间等都是表征UPS性能的重要参数，决定了对负载的保护能力和对市电的利用率。性能越好，保护能力也越强，总的来说，后备式UPS对负载的保护差，在线互动式略优之，在线式则几乎可以解决所有的常见电力问题。当然成本也随着性能的增强而上升。因此用户在选购UPS时，应根据负载对电力的要求程度及负载的重要性不同，而选取不同类型的UPS。

　　平均无故障时间MTBF

　　MTBF,即平均无故障时间，英文全称是“Mean Time Between Failure”。是衡量一个产品（尤其是电器产品）的可靠性指标。单位为“小时”。它反映了产品的时间质量，是体现产品在规定时间内保持功能的一种能力。具体来说，是指相邻两次故障之间的平均工作时间，也称为平均故障间隔。它仅适用于可维修产品。同时也规定产品在总的使用阶段累计工作时间与故障次数的比值为MTBF。磁盘阵列产品一般MTBF不能低于50000小时。

　　UPS电源产品的可用性从低到高可分为四类，其中可用性的别就是系统在故障后的修复过程不影响应用，即MTTR=0。而别可用性的实现形式就是通过模块化UPS与冗余配置相结合来实现。

　　随着IT系统应用的不断深入，人们已经意识到系统故障难以避免，因而不再单纯追求系统可靠性，转而寻求可用性的IT设备。而系统可用性A（t）的定义为：电子系统在使用过程中，可以正常使用的时间与总时间之比。系统可用性可用平均无故障时间MTBF（是设备失效率λ的倒数）和平均维修时间MTTR表示。

　　根据伊顿公司2011年1月发布的白皮书表示，目前还没有测量MTBF的通用标准。多年来，大部分政府部门只要求厂商提供有关的MIL-HDBK-217F手册的版本为基础计算，而许多商业用户都采用了符合Telcordia（Bellcore实验室）的SR-332。

　　鉴于在数据中心中UPS发挥着至关重要的作用，所以是否能快速更换老化或故障部件是至关重要的。

　　UPS的设计和内部电源路径

　　打造一个稳定的UPS电源路径尽管会增加成本，但如果整流器，逆变器或内置备用电池系统组件失败，不间断电源的关键负载将发挥重要作用。

　　四种基本的UPS设计：

　　备用UPS

　　在线互动式UPS

　　双转换式UPS

　　双转换与多模式运行UPS

　　这些UPS设计的每一个功能皆有不同的内部电源路径。备用的UPS通常具有两个电源路径。如果电源开关出现故障，设备断电。大多数备用系统是有限的，电力不到2千伏安，所以一般只有几件的IT设备不受影响。根据设备的情况、用电环境以及想达到的电源保护目的，可以选择适合的UPS；例如对内置开关电源的小功率设备一般可选用后备式UPS，在用电环境较恶劣的地方应选用在线互动式或在线式UPS，而对不允许有间断时间或时刻要求正弦波交流电的设备，就只能选用在线式UPS。

　　提高UPS电源路径可用性的策略

　　增强UPS的电源路径可靠性的几个方法：

　　新增电池串并联。

　　安装一台发电机。

　　确保UPS具有自动静态旁路开关。

　　增强部署并联UPS的可用性

　　上图展示了简单但很重要的两点：电源路径是串行连接；电源路径组件是并联冗余。如果其中一个离线，其他补偿，从而确保整个运作的系统。

　　并联UPS架构

　　在UPS行业通常有并行系统中部署使用的几种方法。的方法是在两个级联（系列）的并行体系结构或在一个完全冗余并联结构系统部署。

　　级联冗余系统有时在两种情况下使用，UPS系统可用于支持基础负载，但它们是不同型号或不同厂家，所以他们不能在并联冗余配置在一起。级联并行体系结构使你克服这种限制。

　　全冗余并联结构通常提供更高的可靠性。但是关键得看如何实现。

　　电池可靠性的影响

　　一个UPS的设计常规采用电池供电，但同时又影响电池的运行时间和使用寿命。

　　提高电力系统可用性的六个关键步骤

　　1）标准化的高品质的UPS。

　　2）选择具有多个内部电源UPS的路径。

　　3）找一个有能力的UPS支持你的IT设备。

　　4）部署冗余，并联式UPS。

　　5）寻求可以提高平均修复时间的功能。

　　6）选择尽量减少使用电池设计的UPS。