谷歌数据中心供电系统剖析

2013-12-12 10:01:51 北极星电力信息化网　点击量：评论 (0)

2011年中，谷歌公布了其在2010年全年的数据中心耗电情况。根据谷歌提供的数据，这家互联网公司一年的电力消耗量高达近23亿千瓦时，比21万个美国家庭一年的用电量加一块儿还要多。据斯坦福大学的Jonathan Ko

被吹回整个机房冷环境中。空气循环单元107的框架上还架设有支撑架108，支撑架108用于安装线槽110和112等，分别用于布设供电线缆和光纤或铜缆等。空气循环单元上还有一些网线等，用于控制风扇的转速，并将收集到的压力、温度、设备故障信息等送回到机房监控中。

三联柜顶部的配电系统100则包括IT机柜供电的配线盒116，该配线盒向上可通过118接入口从一根或者两根供电母排上获得电力，向下则通过配电空开122以及线缆120等给102a-c的三联柜每个机柜分别供电。比如每个机柜有三根线120到机柜PDU，那么122配电空开就总共有9个微断连接到9条输出线缆120上，或者3个3P的空开。

由于三联柜通常都是工厂预制并安装好TOR的整机柜，当三联柜被滚动安装锁固在空气循环框架107后，就可以直接从线槽110或者112上连接上联光纤。然后供电的配线盒116向上则从供电母线取电，向下则给三联柜机柜的PDU供电。最后等所有的线缆都连接好并带电后，三联柜内的服务器上电开始加载系统开始工作。如前面所述，每个机柜有30个导轨安装30台服务器，每个机柜采用三相空开，每相空开带载10台设备，每组三联柜共有9路输出空开，如果任何部分发生故障，那么最多也只会影响到1/9的设备，在保证人身安全的同时，尽量缩小故障影响面。

图5(a)是谷歌三联柜更为详细的展示，三联柜202a-c内的三个机柜整个连为一体，导轨205用于支撑服务器的安装。标识为204a-c为机柜上的PDU垂直安装在机柜前面的左侧，PDU上有30个左右的母头插座用于安装服务器电源插头。由于PDU和服务器非常靠近，而且插座基本平齐于服务器前面板，因此可以采用非常短的电源线用于连接服务器和PDU，电源线缆安装美观且管理方便。图5(b)是安装了服务器的三联柜，这些服务器可以是计算、存储等各种类型的IT设备。整个三联柜通过底部的滚轮方便搬运和安装，并且这些三联柜以及要安装的服务器会以整机柜的方式在工厂整体安装调试好，搬运到现场后整体交付，即插即用，满足快速部署和建设的需求。

图6(a)是PDU及机柜一角的俯视图，其中302是用于支撑待安装服务器的导轨，而304则是PDU的支撑架，用于固定垂直的PDU 306到机柜上。PDU内部包含三根导线308、310和312，每根导线连接PDU上1/3的插座，比如导线312连接到PDU顶部的10个插座314，310负责中间的10个插座，而308则负责底部的10个插座。图6(b)则描述了服务器主板316被安装在导轨302上，以及和PDU的电源线连接示意。服务器316通过电源线320以及电源插头318从PDU上取电，当然这里电源线只是示意，实际上谷歌的服务器电源往往安装在热通道侧，电源线穿过服务器到机柜前面的冷通道来取电，满足谷歌服务器全正面冷通道维护的需求。图6(c)更为详细的展示了导轨302和PDU 306之间的位置，插座314和导轨302一一对应逐个匹配，所以服务器电源线可以就近很好得连结到每个插座，当然如果有需要，也可能会有冗余的插座用于安装其他需要的设备，比如交换机等。

图7是PDU的示意图，整条PDU分为6个子部分，从402到412，每个子部分则包含5个插座。当然也可以分成其他数量的子部分和不同的插座数，但每个子部分之间是没有直接电气连接的，且每个部分会设置有独立的空开或者熔丝等来保护该子部分。标识为418、420和422的三个插座是三个电气连接口，用于整条PDU从低压母线排上的配线盒来取电。比如前面的例子，418输入的电源线会覆盖到2个PDU子部分，共连接10个插座。同样的，420和422输入也各覆盖10个插座。PDU上还安装有部分的熔丝保护槽414，用于安装和快速更换熔丝。比如，图7中414熔丝槽内的熔丝可以用于保护和隔离406部分的5个插座。如果406子部分5个插座的总负载电流不超过15A，那么418的输入线缆会选择载流量为30A的电源线，整条PDU则可以承载3*30A的IT负荷。在230Vac到240Vac供电情况下，418输入会选择10AWG或者4mm^2的线缆。根据谷歌服务器300到400瓦的典型功率，单机柜功率约在9-12KW附近。此外，上级配线盒内会选择容量较大，而且动作响应时间较慢的开关，这种情况下靠近负载的熔丝会在故障发生时先于上级的开关动作，快速切断负载，并且确保不会影响到上级开关，这种上下级开关和熔丝的选择性问题会在后面详细描述。