伺服器電源功率計算

2021-06-21 03:08:57 字數 2807 閱讀 3584

【enet伺服器講堂】提及電源,大家並不陌生,比如筆記本電源(介面卡)、手機電源(變壓器)、萬能快充等等,就在我們身邊,且觸手可及。而這些所謂電源均為我們的移動裝置起到了降壓、變壓等安全保護作用。同理,伺服器電源亦對裝置起到安全、穩定的保護作用。

伺服器電源即為使用在伺服器上的電源(power),它和pc電源一樣,均是一種開關電源。伺服器電源按照標準則可以分為atx電源和ssi電源兩種。atx標準普遍使用用於台式電腦、工作站和低端伺服器;而ssi標準則隨著伺服器技術的發展而產生,適用於不同檔次的伺服器。

在資料中心,電力消耗猶如乙隻隱而不見的老虎,在後台悄悄地消耗企業大量資金。企業it建設者在機房建設購置基礎裝置(伺服器、儲存、交換機等)不僅要注重其效能和**,還要注意裝置電源品質及產品售後服務。而如何選擇高品質電源的伺服器、如何進行電源配置,採用什麼樣的解決方案,成為cio或cto迫切解決的問題。同時,怎樣能高效地使用電力資源,同時響應國家環保、節能政策,使企業資料中心更環保、功耗更低,也是每家企業所應盡的義務。接下來,筆者就從最基本的伺服器電源配置與使用來逐步分析,幫助企業降低tco成本。

以戴爾第12代伺服器為例。在戴爾伺服器中,每一款機型都有多種功率的電源可供使用者選擇。比如在戴爾poweredge r720中,就可選擇495w、750w及1100w三種功率,還有單電源和冗餘雙電源供選擇。那麼到底選哪一種呢?許多使用者考慮到將來的擴充套件,常常會選用最大的1100w電源配置,這樣無論將來是新增硬碟,或者是加pcie的擴充套件卡,都能夠保證有足夠的電源功率,不需要另外購買新電源。那麼真的就是電源功率越大越好嗎?

由於伺服器電源做的是交直流轉換,轉換過程中本身需要消耗一定電力。如上圖體現了在不同負載情況下,乙個白金電源在不同功率的負載情況下,電源的轉換效率曲線圖。不難看出,電源轉換效率在低負載情況下是很低的,也就意味著相對要消耗更多的電力在電源本身上,隨著負載的增加迅速上公升,在40%-60%負載時達到最高轉換效率,然後隨著負載功率的上公升有略微下降。

由此看來,我們應該合理配置電源,使平均負載功率在電源額定功率的40-60%之間,這樣企業的電源使用效率最高,耗電最少。也就是說,it建設者應該考慮伺服器本身的平均負載和最高負載,反過來計算並且配置合適的電源,這樣比起不合理的配置可以減少高達8-12%的電力消耗。在乙個擁有大量伺服器的資料中心,這樣的額外電力消耗可能造成每月幾十萬到幾百萬的損失。

單電源成本低,不過由於是單路電源**,一旦電源**出現問題,或者電源本身出現任何問題,伺服器就會出現宕機。所以在對業務連續性要求比較高的環境下,建議企業選用雙電源提高系統的可靠性。另外使用雙電源**也意味著總電源功率的提高,將來的可擴充套件性也會更好。

不過使用雙電源時又會面臨乙個問題:兩個電源要同時工作(負載均衡),還是把其中乙個電源作為熱備(active/standby)。現在的技術可以保證在任何一種情況下,如果乙個電源**出現問題,另乙個電源都可以及時接管。因此我們應該考慮的是電源的轉換效率,這又與負載有關了。我們舉兩個例子來看看:

1、兩個1100的電源,總負載是500w

a.單電源工作,也即active/standby情況下:工作的電源會工作在近50%的負載,工作電源的轉換效率最高,備用電源會消耗少許電力維持備用狀態;

b.兩個電源都工作,也即負載均衡情況下:兩個電源都會工作在近25%的負載,根據前面的討論,效率會比情況a低接近10%,損耗超過情景a中備用電源所消耗的電力。

2、兩個1100的電源,總負載是1000w

a.單電源工作,也即active/standby情況下:工作的電源會工作在近90%的負載,工作電源的轉換效率降低,備用電源也會消耗少許電力維持備用狀態;

b.兩個電源都工作,也即負載均衡情況下:兩個電源都會工作在近50%的負載,轉換效率最高,損耗低於情景a。

事實上,戴爾的工程師曾專門做過此方面研究,下圖就是在使用不同方式下電源損耗與系統負載的關係圖。如圖所示,在電源負載小於50%左右,系統使用active/standby方式更高效,而高於50%左右就是負載均衡方式更合適了。

傳統伺服器基本上都是使用負載均衡的電源使用方式,而一般情況下負載小於50%,這樣電源轉換效率較低。因此為更好服務於企業,戴爾在第12代伺服器中提供了一項hot spare功能,不僅可以設定成active/standby的電源使用方式,還可以監測負載,根據負載使用的情況自動選擇最合適的電源使用的方式。只需要在idrac卡的配置中,簡單地將電源使用設定為hot spare,系統就會自動根據負載大小調節電源運作的方式,自動實現電源效率的最大化。

小結:在對業務連續性要求比較高的環境下,建議企業使用雙電源提高系統的可靠性。同時在idrac卡的配置中,將電源使用設定為hot spare,自動配置雙電源使用方式,實現電源效率的最大化。

另外,戴爾在電源技術中加入智慧型功率因數校正技術,也就是當電源輸入的功率因數不正常時(電流電壓相位不匹配),自動啟用功率因數校正,提高交流電的使用效率;而在輸入的功率因數正常時,自動禁用功率因數校正,減少由校正帶來的約3%的額外電源消耗。

在第12代poweredge伺服器中,戴爾還免費向使用者提供乙個高階電源管理軟體,dell openmanage powercenter。使用這個軟體,可以對帶有idrac enterprise遠端控制卡的戴爾12代伺服器上啟用高階電源管理,例如對多台伺服器電源進行監控、調優,甚至在需要時對單台或者某組伺服器進行電源封頂。

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