UPS在数据中心网络安全中的重要性

    2012年10月18日上午8时左右，北京朝阳区酒仙桥部分区域突然断电，凡客诚品、亚马逊、优购网上商城等部分电商网站因托管IDC机房在该区域内，因断电导致机房服务器宕机而无法正常登录网站，正值5周年店庆活动的凡客诚品受影响尤其严重。针对互联网行业，在这次断电事故所“牵动”的整个链条中，消费者处于“最终端”，他们理所当然地将责任归咎于电商，而电商也有苦难言——公司的网站系统托管在IDC机房，出了问题自己同样也是“受害者”。虽然追根溯源此次断电是由于电力公司的设备问题所致，但机房宕机事件的最终责任者却无疑要落到数据中心UPS供电系统身上。

    在遭遇市电停电时，确保供电的连续性，这是UPS（不间断电源系统，Uninterruptible Power System）系统最基本的也是最重要的功能，同时它还具备稳压、稳频、滤波、抗电磁和射频干扰、防电压浪涌等功能，能够保证机房负载获得持续的高质量的电源供给。在企业互联网应用迅猛增长的今天，数据中心重要性进一步增强——数据中心所承载的不再是数据本身，而是企业的核心业务，其可靠性是保证企业核心业务高效运营的关键。数据中心系统要保持稳定运转，供电是基础，确保UPS的供电可靠性也因此成为了问题的焦点。

    如何确保UPS系统永不停歇，使网络“永远在线”？这可能是行业的永恒主题——需求一直在挑战技术，应用永远在推动创新。就目前而言，在UPS应用中有几点需要引起注意，首先一点就是工频机和高频机的选用。在这一方面，人们存在着一个认识的误区，往往认为高频的就是好的，高频机优于工频机，其实工频UPS与高频UPS的优劣无法孤立分析，应从具体应用上来看。

    针对这一问题，中讯邮电咨询设计院电源处高级工程师侯永涛先生做过专门分析，指出在两个重要方面工频机的优势：1）可靠性；2）负载对零地电压的要求。一方面，工频机采用可控硅SCR整流器，技术成熟，抗电流冲击能力强。由于SCR属于半控器件，不会出现直通、误触发等故障；相比而言，高频机采用的IGBT高频整流器虽然开关频率较高，但是IGBT工作时有严格的电压、电流工作区域，抗冲击能力较低。因此在总体可靠性方面，IGBT整流器比SCR整流器低。

    另一方面，大功率三相高频机零线会引入整流器并作为正负母线的中性点，这种结构就不可避免地造成整流器和逆变器高频谐波耦合在零线上，抬升零地电压，造成负载端零地电压抬高，很难满足IBM、HP等服务器厂家对零地电压小于1V的场地需求。另外，在市电和发电机切换过程，高频机往往因零线缺失而必须转旁路工作，在特定工况下可能造成负载闪断的重大故障；工频机因整流器不需要零线参与工作，在零线断开时，UPS可以保持正常供电。

    侯永涛先生指出：“从结构上讲，工频机UPS和高频机UPS的差异主要表现在隔离变压器上，而工频机对隔离变压器的使用，在很大程度上提升了UPS的可靠性。从综合性能方面来讲，工频机和高频机则各有优劣，至少在当前，不存在谁取代谁的问题。客户在选购设备的过程中应当立足于自身的实际需要，而不是盲目跟从他人。比如，企业要建设中大型的数据中心，那么对可靠性和稳定性的要求就应当放在第一位，大功率的工频机UPS就应当是首选；如果是一般的办公场所应用，或者主要考虑到设备对空间的占用，则可以考虑采用高频机UPS。”

    与其他设备不同的是，作为确保供电质量和供电连续性的关键系统，UPS对可靠性的要求是“永无止境”的，UPS本身性能的“无限提升”已经无法满足应用的需求，冗余式的“设备备份”配置设计方案由此而生。也就是说，为使网络尽可能地获得“100%高可利用率”，就必须在整套UPS冗余并机供电系统中消除可能出现的单点“瓶颈故障”隐患，因此也就需要在整套UPS供电系统中，从由高压输入变压器的低压侧/备用发电机所组成的冗余式的输入电源端起，直至送到最终用户设备的输入端为止的整套UPS供电系统的配置中，都必须采取必要的冗余设计和配置，以便获得足够的“容错”功能。基于上述原因，一些设备厂商在关键应用中向客户提供了双总线的供电方案，有厂商提供的冗余式“双总线输出”型供电系统可使关键负载的供电可靠性达到99.99999%。

    其实，对于机房的可靠性而言，供电本身已经不可能孤立地考量，机房供电与环境包括基础设施的管理和监控越来越成为一个密不可分的整体，作为一切具体技术和业务应用的基础，这一系统需要相对独立和统一的规划和建设。如果没有一以贯之的思路，无论是电源设备还是其他基础设施系统都是随着核心业务的增长而分期投入，分散采购，导致机房基础设施品牌林立、设备千差万别，造成系统的兼容性问题和维护的困难，势必会降低整体机房的可靠性，最终带来安全隐患。

    可见，以UPS为基础构建高可靠的供电系统远非购买几台设备那么简单，它需要按需考察设备性能、按需配置供电系统。对于设备提供商而言，则需要对数据中心应用以及客户需求具有深入的理解，需要拥有供电甚至整个基础设施系统各环节的技术和专业知识，能够提供包括供配电、制冷、基础设施管理等方面的全线产品，为客户设计合理的整体解决方案，同时提供高效的技术支持和维护，唯有如此，才能够更有效地保证系统的可靠性与可用性，使机房“永不宕机”，使网络“永远在线”。<