谷歌數據中心供電系統剖析

2013-12-12 10:01:51 北極星電力信息化網　點擊量：評論 (0)

2011年中，谷歌公布了其在2010年全年的數據中心耗電情況。根據谷歌提供的數據，這家互聯網公司一年的電力消耗量高達近23億千瓦時，比21萬個美國家庭一年的用電量加一塊兒還要多。據斯坦福大學的Jonathan Ko

到共兩根熔絲上，每根熔絲又覆蓋5個插座，這樣每根導線覆蓋10個插座。每根熔絲的載流量也不能選擇過大，以至于不能保護其上級連接的線纜和空開等。比如導線602的上級空開為30A的微斷，那么熔絲就必須選擇小于15A的，這樣確保兩根熔絲的載流量不會超過上級空開30A的分斷能力。同時選擇快熔型熔絲，以保證機柜PDU內配置的熔絲動作時間小于配電箱內上級微型斷路器的動作時間。5個插座對應1個熔絲，熔絲槽設計便于熔絲維護更換，以減少修復時間。采用這種一根熔絲只帶5個插座的設計，保證了任意一臺服務器的電源短路故障只會影響到該子部分的5臺服務器，避免該短路故障擴散到整個機架。同時熔絲可在PDU的熔絲槽內快速更換，也減少了被影響服務器的故障修復時間。

圖9(a)展示了帶9P空開的配線盒正視圖，輸入線纜706可從母排或者配電柜取電，其線徑可選擇AWG 2號線或者載流量達到100A的線纜。配線盒面板上有9個型號為Leviton L6-30R的輸出母頭和9P控制空開。配線盒側面還有個線纜捆扎鉤720，用于輸出線纜的捆扎整理，線纜美觀的同時還能減少下垂線纜的重量對配線盒的拉伸應力。圖9(b)則展示了配線盒內部的配線排細節，比如輸入配線排將輸入的三根火線分配到9個空開上，還有中線排和地線排等用于9個支路的輸出，并且接地排同時還會連接到配線盒外殼上作為接地保護。圖9(c)則是配線盒的側視圖，展示了輸出線纜如何掛接在線纜鉤上，減少線纜重量對線纜輸出接頭的拉伸應力。這種配線盒設計有效節省了機房空間，并滿足快速部署需求。

圖10是四組三聯柜以及頂部配電盒的示意圖，每組三聯柜1002從機柜頂部帶9路輸出的IT配線盒1006上取電。除此之外，三聯柜頂部還有另外一個帶12路輸出的空調配線盒1010，用于給背靠背兩排機柜間熱通道頂部的置頂空調風機供電，后面會有詳細介紹。

圖11是前面圖10中四組三聯柜及其配電部分的俯視圖，同樣的，帶9路輸出的IT配線盒1106給三聯柜1102供電，而帶12路輸出的空調配線盒1110則是給熱通道頂部置頂空調的3個大風扇供電。不管是1106的IT機柜供電配線盒還是1110的空調風扇供電配線盒都是通過供電線纜從兩排機柜中間頂部的供電母排114上取電。

置頂空調1118包含了標識為1120的3個散熱風扇和標識為1122的變頻驅動控制器，后者用于控制風扇的轉速，同時將置頂空調的故障信息上傳到機房監控中。帶12路輸出的空調配線盒1110中的9路輸出用于給三個大風扇供電，而剩余的3路輸出則給風扇驅動控制器供電。而置頂空調1118的6個風扇及兩個控制器分別從兩套12路輸出空調配線盒1110來供電，每邊各一個，避免某個配線盒故障導致整個空調停機，來提高空調系統的可靠性。

置頂空調1118的寬度或者相鄰空調之間的距離和三聯柜1104的寬度可能會不一樣，或者說下圖的橫向方向上置頂空調的數量和三聯柜的數量可以一樣，也可能不一樣，這種配置會隨著三聯柜功率的不同靈活調整。比如三聯柜1104放置高功率服務器情況下，置頂空調和三聯柜會一一對應逐個排開，但如果三聯柜1104改上架低功率的服務器后，可能會少安裝一些置頂空調1118，這些空缺出來的空調位置可以通過通道頂部的一整塊鐵皮來封堵。由于整排機柜共享熱通道，也共享冷通道，那么置頂空調空缺出來位置的熱空氣會橫向流動或者上下流動，依靠旁邊的置頂空調風扇來散熱。還有整個機房大環境是冷通道，那么彌散在整個房間內的冷氣可以較為均勻地被全部服務器風扇吸入，很少出現局部熱點。

圖12是數據中心機柜、空調和配電部分的剖面圖，整個機房的底部是架空地板1202和頂部的天花1204，整個機房的核心部分由兩排機柜1206a和1206b以及置頂空調1208、9路輸出的配線盒1210a和1210b、12路輸出的配線盒1212以及母線排1214構成。兩排機柜1206a和1206b從9路輸出的配線盒1210a和1210b來取電，兩排機柜后面熱通道頂部則為置頂空調1208，其包括6個軸流風機1218、一對風扇控制器1220以及一對散熱盤管1222。每組風扇和控制器從帶12路輸出的配線盒1212上取電。頂部的母線排可能的載流量約為1000A，覆蓋多組三聯柜機柜和置頂空調單元。