UPS在應用方面的發展趨勢

    數據中心的建立遍地開花，發展如雨后春筍。由于在這個時期發展很不平衡，中心規模和用電容量變化很大，因此要求UPS具有隨變的功能，這就是“適應性”。 

    一、從單機向冗余結構變化

    由于數據中心的重要性越來越顯著，因此供電電壓的任何中斷都會造成重大損失。任何單機供電都存在著斷電的危險，為了實現供電的高可靠性，多機冗余連接已經成了數據中心用電的必要手段。

    二、從注重系統的可靠性向注重系統的可用性變化

    任何系統的可靠性都不是絕對的，更不是一成不變的100%。數據中心IT設備所關心的不僅僅是供電會不會中斷，更需要知道斷電時間有多長。換言之，需要知道在制定時間內能有效工作的時間比例，這就是可用性的概念。它可用下式表示，即

    式中，A為可用性：

    MTBF為平均無故障時間，用h表示;

    MTTR為平均修復時間，用h表示。

    從式(1-1)中可以看出，提高可用性的途徑有兩條：一條是提高設備的可靠性，即延長平均無故障時間MTBF，但是這樣做的效果不太顯著，并且提高了造價;另一條是縮短平均修復時間MTTR，這一條容易做到，UPS的冗余連接就可達到縮短平均修復時間的目的。例如，兩臺UPS冗余連接，當其中一臺出現故障時，另一臺可繼續供電。待這一臺故障機器修復后再接入，故從供電未曾中斷的監督看，MTTR=0。所以，冗余連接是實現高可用性的必要手段。

    盡管將單擊的故障提要到了0.015，但是其可用性值才僅僅為0.998;在雙機冗余連接的情況下，即使單機故障率為0.01(幾乎是前者的10倍)，但其可用性卻幾乎為1。

    至此不要產生另一個誤會，即為了提高可用性，只要降低MTTR就行了，可不去考慮MTBF值的大小。這種看法對嗎？

    當然這是一種誤解。為了提高可用性，只要求降低MTTR而可不去考慮機器的質量(即MTBF)的做法無異于拔苗助長。這可用下面的例子來說明。

    當要求可用性A=0.99999時，每年允許停機的時間t為

    t=365×24h×(1-0.99999)=8760h×0.00001=0.0876h=5.256min

    在n+1冗余的結構中，加入排除故障的時間是MTTR=10min，根據式(1-1)可算出硬件應具有的平均無故障時間為

    當MTTR=20min時，硬件系統的可靠性R就要求MTBF=33333h。見表1-1的對應關系。

    從表1-1可以看出，維修的時間越長，要求平均無故障時間也越長，換句話說，對設備的質量要求就越高。其原因有兩個：一個是在一臺UPS因故障進行修理時，盡管另一臺在繼續正常供電，萬一在這個期間出現故障，就會造成停電事故。故障UPS的修理時間越長，出現停電事故的概率就越高;UPS的質量越差，出現停電事故的概率也越高。

    第二個原因可用下面的例子來說明。

    假如兩臺并聯的UPS有著同一個量級的可靠性(但絕不會是一模一樣)，如它們各自的平均無故障時間分別為

    MTBF1=50h

    MTBF2=51h

    那么兩臺UPS同時出現故障的時間就是它們的最小公倍數50×51=2550h。就是說，每隔2550h就出現一次兩臺UPS同時出現故障的現象。這時兩臺UPS同事需要維修，由于整個供電系統已經癱瘓，從不間斷的意義上講維修時間再短又有何用!另外在2550h(8個月)之內，由于UPS的質量低劣，也可能會頻頻發生故障，同樣也會造成很多損失。

    如果兩臺UPS的質量提高一步，即將平均無故障時間提高到：

    MTBF1=500h

    MTBF2=510h

    那么它們最小公倍數就是25500h(3年)，于是兩臺UPS同時出現故障的時間由8個月延長到3年;如果再將兩臺UPS的質量提高一步，即

    MTBF1=5000h

    MTBF2=5100h

    它們最小公倍數就是255000h(29年)，就將兩臺UPS同時出故障的時間推遲到29年以后，即在29個念頭以前就不會有兩臺UPS同時故障的現象發生。這時，兩臺UPS互為備用的條件才被滿足，減小MTTR才真正有了實際意義。

    因此，只有在保證UPS質量(MTBF)的前提下，減小MTTR才具有真正的意義。

    三、從單出供電系統向保證整個IT運行環境(NCPI)變化

    當年數據中心所關心的是整體運行效果。如圖1-6所示就是一個木桶式解構的機房解構原理圖，數據中心機房的各設備就像組成木桶的模板。木桶盛水的容量取決與兩個因素：一個是取決與構成木桶所有模板中最矮的那一個;一個是取決于模板之間連接的密封情況.木桶的壽命則取決與所有模板中質量最差的那一個。所以在這個要求綜合效果的木桶中，作為UPS的這一塊模板，高度再高也不能增加木桶的容量，質量再號也不能晏城木桶的壽命。比如空調機故障，高溫可導致停機了由于機架布線太密而堵塞了俸祿，形成的熱點也可導致停機了監控系統時效可使盲目運行的機器出現故障，等等。因此只一味地提高電源的指標和質量已不能保證整個系統的質量，必須要提高整個運行環境的指標。美國可用性研究中心為這個運行環境命名為網絡關鍵物理基礎設施，用NCPI(NetworkCriticalPhysicalInfrastructure)表示。

    四、提高UPS供電系統的“適應性”

    數據中心的建立遍地開花，發展如雨后春筍。由于在這個時期發展很不平衡，中心規模和用電容量變化很大，因此要求UPS具有隨變的功能，這就是“適應性”。■