白皮書
摘要
擴展傳統(tǒng) UPS 系統(tǒng)的電源容量會產(chǎn)生隱藏成本，其結(jié)果可能是得不償失！可擴容 UPS 系統(tǒng)可顯著降低數(shù)據(jù)中心和網(wǎng)絡(luò)機房物理基礎(chǔ)設(shè)施的總擁有成本 (TCO)。本白皮書介紹擴展傳統(tǒng) UPS系統(tǒng)所存在的弱點，并講述基于機架式的可擴容系統(tǒng)如何能克服這些弱點。同時，對這兩種方法的成本因素進行說明、量化和對比。
簡介
正如 APC 的 6 號白皮書“確定數(shù)據(jù)中心和網(wǎng)絡(luò)機房基礎(chǔ)設(shè)施的總擁有成本”中所述，不間斷電源 (UPS) 系統(tǒng)設(shè)計上的可擴容性可以大大降低總擁有成本。這是因為，數(shù)據(jù)中心中安裝了更多設(shè)備后，通過這種可擴容性可靈活地調(diào)整基礎(chǔ)設(shè)施的規(guī)模，從而滿足相應(yīng)的關(guān)鍵負載要求。
雖然在 APC 6 號白皮書的總擁有成本財務(wù)模型中并未提及可擴容 USP 系統(tǒng)帶來的經(jīng)濟效益，但如果能在不停機且直接在運行狀態(tài)下擴展 USP 系統(tǒng)以滿足負載的增長，則無疑可以為實施此策略的公司直接創(chuàng)造利潤。本白皮書對采用傳統(tǒng)類型 UPS 進行 UPS 容量擴展的實際成本，與采用可擴容 UPS 系統(tǒng)的成本進行了比較。
案例：兩種擴展方法
某 IT 管理人員面臨以下問題：為一個 4800 平方英尺的數(shù)據(jù)中心設(shè)計一個 N＋1 UPS 系統(tǒng)，且終擴展容量為每平方英尺50W。這意味著 UPS 電源的總負載終會達到 240kW，且應(yīng)具備足夠的冗余容量，以便可以取出其中一個電源模塊進行保養(yǎng)，或在故障維修過程中仍保證正常供電?，F(xiàn)在有兩種方案可供選擇：傳統(tǒng)系統(tǒng)或基于機架式的可擴容系統(tǒng)。對于傳統(tǒng)系統(tǒng)，可以通過在并聯(lián)總線上添加傳統(tǒng)的 UPS 電源模塊來提供一定程度的可擴容性，但必須在原來的電源上購置一個并聯(lián)轉(zhuǎn)換器，且新增的電源模塊應(yīng)具備足夠的電源處理容量，以使終的 UPS 系統(tǒng)配置能夠達到滿負荷電源處理容量需求。而基于機架式的可擴容系統(tǒng)，不僅同樣可以隨負載的增加擴展電源容量，還能避免因購買大型并聯(lián)系統(tǒng)機柜而使得成本提高。
傳統(tǒng)解決方案
為了小化項目的前期成本，IT 管理人員計劃通過分階段購買系統(tǒng)來實現(xiàn)傳統(tǒng)系統(tǒng)的可擴容性。為了比較這兩種方法的成本，假定負載每次遞增 80kW。一開始采用兩個容量為 80kW 的傳統(tǒng) UPS 模塊，按照 N＋1 配置，用其中任意一個模塊來為初的80kW負載供電。當負載增長至超出冗余系統(tǒng)的 80kW 容量時，管理人員計劃再安裝一個 80kW 的模塊，以滿足將增至 160kW 的負載容量需求，同時保持 UPS 的冗余容量。隨著負載的后一次遞增，將安裝后一個 80kW 的 UPS 模塊，此時總?cè)萘窟_到40kW，其中包括 80kW 的冗余模塊。于是，傳統(tǒng) UPS 系統(tǒng)的終配置為 4 個并聯(lián)的模塊。該方法充分體現(xiàn)了傳統(tǒng) UPS 系統(tǒng)一定程度的可擴容性。在傳統(tǒng)系統(tǒng)的終電源配置中，所需的所有并聯(lián)設(shè)備的成本均包括在初的購買成本中。
另一種方案
出于商業(yè)決策方面的考慮，提出了另一種類似的方法，即使用基于機架式的可擴展 UPS 系統(tǒng)。為滿足初80kW 的負載需求，一開始需要購買一個容量為 80kW 的設(shè)備，但基于機架式的可擴容系統(tǒng)在該設(shè)備內(nèi)部包含了一個容量為 10kW 的冗余電源模塊，因而無需購置另一個 80kW 的設(shè)備即可提供 N＋1 配置。由于可擴容系統(tǒng)不需要大型的并聯(lián)分布式電子設(shè)備，所以這部分成本可以節(jié)省下來。當負載超過 80kW 時，再購買一個設(shè)備，其輸出正好用于新增的負載。該設(shè)備也具有內(nèi)置 N＋1 冗余模塊。當數(shù)據(jù)中心負載增長到大容量時，安裝第三個 80kW 設(shè)備，該設(shè)備同樣具有內(nèi)置 N＋1 冗余模塊。
無論是采用基于機架式的可擴容 UPS 系統(tǒng)還是傳統(tǒng) UPS 系統(tǒng)，兩種方法的結(jié)果看起來差不多。誠然，如果傳統(tǒng) UPS 系統(tǒng)的組件成本能低于 N＋1 基于機架式的可擴容系統(tǒng)的組件成本，那么，繼續(xù)使用傳統(tǒng)系統(tǒng)的商業(yè)決策是無可厚非的。但是，該策略存在很大問題。
規(guī)模增長的代價
IT 管理人員在面臨兩種設(shè)計方案的選擇時，必須考慮系統(tǒng)容量的擴容方式及其對 IT 運營的影響。傳統(tǒng) UPS 系統(tǒng)上安裝有使所需模塊（以實現(xiàn)可擴容性和冗余性）并聯(lián)的設(shè)備，并具備一個公用的連接點，各個模塊的輸出便通過此連接點連接到負載分配電柜上。這就是“總分電柜”，用于連接各個 UPS 模塊所提供的電量。在系統(tǒng)初的試運行階段中，將對模塊的并聯(lián)、負載分擔以及冗余能力進行檢驗。如果要在傳統(tǒng)系統(tǒng)中添加模塊，則必須斷總開關(guān)的電源，以便安全地連接新模塊，而且必須再次進行試運行，以重新檢驗整個新系統(tǒng)的功能。為了實施上文中所述的傳統(tǒng)系統(tǒng)擴容計劃，需要關(guān)閉關(guān)鍵總線電源至少兩次。如果不出意外的話，一般情況下連接并測試傳統(tǒng) UPS 擴容模塊所需的停機時間為 24 小時。因此，要使用傳統(tǒng) UPS 設(shè)備進行擴容，IT 管理人員必須考慮中斷 IT 運營至少兩個 24 小時這一成本。成本包括：
·損失的處理時間。
·關(guān)閉服務(wù)器/處理器電源的技術(shù)人員成本。
·將對操作系統(tǒng)的影響降至低的應(yīng)用程序成本。
·客戶管理會議時間。
·管理規(guī)劃會議時間。
·意外事故規(guī)劃時間。
·打開服務(wù)器/處理器電源的技術(shù)人員成本。
·檢驗操作系統(tǒng)是否恢復(fù)的應(yīng)用程序成本。
·大規(guī)模試運行成本（必須檢驗擴容后 UPS 系統(tǒng)的全部輸出，因而還需要為負載配置纜線、儀器儀表、專業(yè)技術(shù)人員等）。
這便是擴展傳統(tǒng) UPS 系統(tǒng)所不得不付出的“代價”。
成本估算
擴展傳統(tǒng)系統(tǒng)需要停機兩個 24 小時，其成本可做如下估算：
假定：
1.只對低級應(yīng)用造成小經(jīng)濟損失，保守估計停機成本為 $10,000/小時。（在某些關(guān)鍵應(yīng)用中停機成本估計為 $500,000/小時，對于某些財政機構(gòu)中則更高。）
2.IT 管理人員對此過程很熟悉。
3.由于在系統(tǒng)設(shè)計初期已考慮到了技術(shù)細節(jié)，時間僅用在管理過程變化和協(xié)調(diào)資源上，因此管理時間可以縮至短。
4.技術(shù)人員是外包人員，與 IT 設(shè)備提供商簽訂有服務(wù)協(xié)議。
5.由于只涉及公司眾多意外事故計劃中的停機方面，因此意外事故規(guī)劃工作可以簡化。
6.應(yīng)用程序是為 IT 設(shè)備上運行的商業(yè)應(yīng)用程序提供軟件支持的外包人員。
表 1 列出了擴展傳統(tǒng)系統(tǒng)容量的成本明細。
經(jīng)過對各項停機成本進行分析之后，可以得知，傳統(tǒng)擴容解決方案必須在初期投入的基礎(chǔ)上至少增加 $51,200的附加成本。該成本可為完成所需的兩次完整停機提供基本的技術(shù)服務(wù)。
一種更簡單的方案
IT 管理人員還可以采用基于機架式的可擴容 UPS 系統(tǒng)來實現(xiàn)擴容，這樣可將對運營的影響降至低。這種系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)中心內(nèi)的負載而設(shè)計，每個 UPS 專為某個機架或某個區(qū)域供電。只要在初的數(shù)據(jù)中心結(jié)構(gòu)之上為擴容系統(tǒng)供電（傳統(tǒng)系統(tǒng)模塊也必須如此），則在安裝和測試擴容后的 UPS 系統(tǒng)時，只會對現(xiàn)有的運營造成微不足道的影響。由于不需要測試并聯(lián)功能，而且每次測試的容量限定在 80kW 內(nèi)，因此容量擴展后的系統(tǒng)可以使用較小的負載儲備來進行負載測試。而且，因為不需要采用公用總配電柜來連接供電模塊，所以無需停機。每個 UPS 系統(tǒng)的關(guān)配電柜均為它所供電的 80kW 負載所專用。
可擴容系統(tǒng)的擴容成本要小得多（見表 2）。因為系統(tǒng)擴容時無需斷開現(xiàn)有負載的電源，因此，擴容工作可以在非高峰時間進行。
表 2 ―擴展基于機架式的可擴容系統(tǒng)容量的成本
在本例中，安裝一個基于機架式的可擴容系統(tǒng)的附加成本合計為 $8,200。該方法與前一種方法相比主要的區(qū)別是避免了停機，但即便排除停機成本的影響，其原始成本也比傳統(tǒng)系統(tǒng)低 84％。
結(jié)論
在數(shù)據(jù)中心設(shè)計方案中增加 UPS 系統(tǒng)時，除了對競爭系統(tǒng)的標準總擁有成本進行分析之外，還應(yīng)考慮附加成本因素。如果采用傳統(tǒng)系統(tǒng)來實現(xiàn) UPS 設(shè)計的可擴容性，則必須仔細規(guī)劃因集成標準 UPS 模塊而大幅增加的成本。并聯(lián)系統(tǒng)容量擴展的技術(shù)特點決定了該方法必須停運數(shù)據(jù)中心，因而造成了大量的停機成本，而采用基于機架式的可擴容 UPS 系統(tǒng)則可避免這一成本。后一種方法不僅可以輕松實現(xiàn)升級，而且?guī)缀醪粫ΜF(xiàn)有的 IT 處理應(yīng)用造成影響，從而避免了在傳統(tǒng)系統(tǒng)中規(guī)模增長所付出的代價。
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