数据中心可用性模型的计算方法

IT机柜设计
对于数据中心使用者而言,是一个非常重要的问题。为解决数据中心可用性的问题,在规划不同等级的数据中心阶段可以使用数据中心的可用性模型进行评估。

数据中心规模庞大、系统复杂,基于业务和管理的需求,建设怎么样的数据中心、在哪里建设、该投资多少钱、收益是多少等,每个相关部门都会根据部门自身利益出发提出要求。如何科学的整理梳理这些不同的要求,同时能保证后期运营的经济性和可靠性,最终得到最合适的整体方案。对于数据中心使用者而言,是一个非常重要的问题。为解决数据中心可用性的问题,在规划不同等级的数据中心阶段可以使用数据中心的可用性模型进行评估。

数据中心的可用性模型

数据中心相关的工程建设标准是对其功能定位、设计部署、施工工艺、验收标准等技术的要求和体现,对其的可用性和可靠性的具体实施有较为具体要求。

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可用性:指在规定的条件和规定的时刻或时间区间内处于可执行规定功能状态的能力,它是系统可靠性、可维修性及可维护性的综合体现,又称可用度,通常A字母表示。

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我国在2008年制定的《电子信息机房设计规范》GB 50174-2008,从机房可用性角度将电子信息机房定义为A、B、C三类,其中A类要求最高如下表所示。数据中心一般按A类或B类标准执行。

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美国TIA 942标准与Uptime Institute的定义,将数据中心的可用性等级分为四级,如下表所示:

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供配电系统的可用性模型

数据中心的系统都为串联或并联系统组成,串联系统的整体可用性可用各分系统的可用性相乘得到。并联系统的整体可用性可用通过1-(1-A1)×(1-A2)得到,其中A1,A2为各分系统的可用性。

以GB50174-2017A级容灾数据中心的供配电系统典型架构为例,如下图所示。

UPS交流输入侧的可用度

A1,1=【1-(1-A1)×(1-A2)】×A3×A4

UPS输入电源的可用度

A1,2=【1-(1-A1,1)×(1-A5)2】

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UPS 2N系统的可用度

A6,1=【1-(1-A6)2】

一条母线供电系统的可用度

A6,2=A1,2×A6,1×A7

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因此,关键负载的供电系统可用度

A=1-(1-A6,2)2(双电源)

A’=【1-(1-A6,2)2】×A8(单电源)图片

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参考表格的相关数据,计算可得

交流输入电源的可用度A1,1=0.9999 4144 6225 299

UPS输入电源的可用度A1,2=0.9999 9999 9999 983

UPS 2N系统的可用度A6,1=0.9999 9999 7382 582

一条母线供电系统的可用度A6,2=0.9999 9876 0808 568

关键负载的供电可用度A=0.9999 9999 9998 464(双电源)

A’=0.9999 9360 5155 464(单电源)

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制冷系统的可用性模型

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每套机房空调系统交流输入电源的可用度

A1,1=【1-(1-A1)×(1-A2)】×A3×A4

因此,关键负载的制冷系统可用度

A=【1-(1-A1,1×A5)2】×A6

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