開放計算項目(OCP)數(shù)據(jù)中心參考架構

開放計算對數(shù)據(jù)中心設計的思考產(chǎn)生了重大影響。到目前為止，關注點一直停留在機柜級系統(tǒng)上，從而留下大量懸而未決的機柜上游配電基礎設施相關的問題。在本白皮書中，對開放計算對上游配電基礎設施影響的相關主要問題進行了探討，包括冗余、可用性和靈活性。推出了支持 OCP 的簡化參考設計，并提供資本成本分析，以比較傳統(tǒng)設計與基于OCP 的設計。

開放計算項目（OCP）的成果已成為數(shù)據(jù)中心設計的重要話題。截至目前，討論和詳細的規(guī)范要求主要集中在 IT 和機柜。此外，對成本節(jié)省相關的陳述缺乏相應文檔支持以說明如何實現(xiàn)此類成本節(jié)省。這就使其對上游配電架構的影響留下了不確定性。在我們看來，開放計算若要更廣泛地普及，我們不僅需要秉持 OCP 原則設計電氣架構，而且需要提供數(shù)據(jù)中心運營者期待的冗余和可維護等級，以及同時支持傳統(tǒng)和開放計算IT 設備的靈活性。

本白皮書探討了下列關于電氣架構的重要問題，我們認為，這些問題將是數(shù)據(jù)中心經(jīng)理在考慮采用 OCP 之前希望全面了解的內(nèi)容。

• OCP 機柜/服務器設計如何影響上游電氣基礎設施？

• 是否還能實現(xiàn) 2N 冗余（有時稱作 Tier 3 冗余）？

• 如何在同一數(shù)據(jù)中心內(nèi)同時支持傳統(tǒng)負載和 OCP 負載？

下載鏈接：開放計算項目(OCP)數(shù)據(jù)中心架構白皮書

我們提出了兩套開放計算配電架構，以及支持混合負載的簡化版。此外，我們分析了它們的資本成本以及如何將其與傳統(tǒng) 2N 數(shù)據(jù)中心架構進行比較，并探討了推動分析的主要變量。請注意，本白皮書假定讀者具備 OCP 開放機柜 標準方面的知識。

下圖為上述架構的資本成本比較匯總 （包括從中壓開關柜到機柜和服務器電源的成本）。成本節(jié)省程度因冗余和必要的 IT 設備混合（OCP 和傳統(tǒng)系統(tǒng)）而異。相比傳統(tǒng)的 2N 數(shù)據(jù)中心，1N 開放計算架構可節(jié)省 45%的資本支出，2N 開放計算架構可節(jié)省25%的資本支出。但是，OCP 的設計可能在許多數(shù)據(jù)中心中受限。支持混合負載的簡化型 2N 架構比 2N 開放計算項目設計費用超出 3%——這種成本的稍微升高是為了能夠靈活地支持不同的 IT 設備類型。

在本白皮書中，我們集中介紹一種帶有雙路市電電源的通用設計，一個共用的發(fā)電機系統(tǒng)/總線、2N 集中式 UPS，和向負載配電的 2N 系統(tǒng)（有時稱為 Tier 3）。母 聯(lián)位于中壓（MV）和低壓（LV）配電層，有利于并行維護并同時仍向關鍵負載提供冗余電源。假負載包含在 UPS 輸出端。

數(shù)據(jù)中心經(jīng)理通常期望通過與此類似的架構實現(xiàn)冗余和可維護性目標。但是，如果我們將思維從“我必須始終向冗余的服務器電源供電”向“我可以在維護期間依靠服務器電源的固有冗余”轉(zhuǎn)變，我們便能：

去除增加成本和復雜性的多余組件，例如母聯(lián)及其相關斷路器、假負載以及其中一套 UPS 系統(tǒng)及其電池等。

節(jié)省用于支持關鍵負載和 UPS 假負載測試的過度規(guī)劃的開關柜和所需布線的資本支出。部分 UPS 可模擬負載從而不需要假負載。在成本分析一節(jié)中，我們對這些節(jié)省情況進行了量化。

當我們從傳統(tǒng) IT 負載的環(huán)境轉(zhuǎn)向 100%計算開放 IT 負載的環(huán)境時，上游架構將受到影響。由于服務器電源合為一體，而且電池備份單元位于機柜級，因此可以去除上游UPS。下文介紹了兩種設計，并提供了這種全新上游配電架構的情況。

下圖所示為 1N 開放計算（有時稱為 Tier 1）配電架構 3。這種設計吻合 OCP 的簡易性和降成本理念，同時具有以下屬性：

? 單路 IT 負載供電

? 最小化斷路器的數(shù)量

? 無集中式 UPS，但機柜內(nèi)有 1N BBU

? OCP 服務器采用 1N PSU，且位于機柜內(nèi)

但是，該架構被廣泛采用的可能性很小，因為它需要對關鍵負載進行停機以對上游配電路徑上的眾多組件進行維護。

下圖對 2N（或 Tier 3）配電架構進行說明。這種設計有利于維護活動或在上游出現(xiàn)組件故障時無需關閉 IT 負載。這種設計具有以下屬性：

? 雙路供電，共用發(fā)電機/總線

? 雙路 IT 負載供電 0 

? 無集中式 UPS

? BBU 位于機柜內(nèi)，僅用于一路供電

? OCP 服務器采用 2N PSU

請注意，盡管這種設計向關鍵負載提供 2N 供電，但僅有 1N BBU。去除冗余的 BBU可降低資本支出。

了解成本權衡是對特定數(shù)據(jù)中心適合哪種上游基礎架構做出決策的關鍵因素之一。我們對每個參考設計從市電供電直至 IT 機柜和服務器電源的資本支出進行了分析。對于每種設計，我們計算了中壓級、低壓級、區(qū)域級和機柜級的材料成本。我們針對本次分析采用的方法如下：

• 場景1：將傳統(tǒng)Tier 3的成本與OCP Tier 1（最簡單、最具成本效益的OCP部署）的成本進行比較。 

• 場景2：將傳統(tǒng)Tier 3的成本與OCP Tier 3（數(shù)據(jù)中心經(jīng)理最有可能采用的冗余要求）的成本進行比較。

• 場景3：將 OCP Tier 3 的成本與混合負載設計（這將決定提供混合負載靈活性的架構的費用增加情況）的成本進行比較。 

敏感性分析：進行主要驅(qū)動因素敏感性分析，以論證對結果的影響。

在場景 1 中，我們將傳統(tǒng)設計與最簡單的 OCP 設計——1N（Tier 1）架構進行了比較。這是此次分析的出發(fā)點，因為我們認為 OCP 1N 最能代表開放計算在降本和簡易性方面的理念。該場景節(jié)省的資本成本最大，為 45%。但是，需記住的是，這兩種設計代表截然不同的可用性和可維護性水平（Tier 3 與 Tier 1）。

開放計算已成為數(shù)據(jù)中心設計的公共話題，并助推該行業(yè)向前發(fā)展。但是，開放計算對OCP 機柜的上游電力基礎設施的影響相關的不確定性依舊存在。所宣稱的成本節(jié)省缺乏此類節(jié)省來源的量化證據(jù)支撐，而且也缺乏上游配電架構的實際形態(tài)的詳細文件支持。為此，施耐德電氣開發(fā)了參考設計并以文檔的形式發(fā)表，同時建立了框架和成本分析，以幫助進行設計的比較。

本白皮書提供了這些公開可用的參考設計，并解答了傳統(tǒng)、OCP 和簡化型混合負載架構的冗余、靈活性和成本相關的常見問題。我們的分析證實：

• 傳統(tǒng) 2N 架構與開放計算 1N 架構之間的 45%成本差異的主要驅(qū)動因素是減少冗余及服務器電源的差異。 

• 架構簡化意味著傳統(tǒng) 2N 架構與開放計算 2N 架構之間的成本節(jié)省差異在 14%-25%。換言之，所述成本節(jié)約與負載類型無關。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心也可受益于此類簡化。

• 可靈活支持混合負載（上游帶 UPS）的簡化型 2N 架構比 OCP 架構的成本增加3%。我們認為，這是最有可能被采用的架構。

• 服務器電源成本和負載混合是影響資本成本的極度敏感性變量。

• 將電池技術與架構內(nèi)的電池部署分開討論十分重要。

1、EDA行業(yè)研究框架

2、半導體大硅片研究框架

3、封測行業(yè)研究框架

4、光刻機行業(yè)研究框架

5、國產(chǎn)基帶芯片研究框架

6、深度報告：NOR存儲芯片研究框架

《三種使用PCIe IP的節(jié)能技術》

《5G如何影響芯片設計》 

《從數(shù)據(jù)中心到邊緣的AI芯片設計》 

《多通道體系結構優(yōu)化LPDDR4性能和功耗》 

《工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在半導體行業(yè)中的機遇》 

《人工智能專用SoC芯片IP需求分析》

免責申明：本號聚焦相關技術分享，內(nèi)容觀點不代表本號立場，可追溯內(nèi)容均注明來源，發(fā)布文章若存在版權等問題，請留言聯(lián)系刪除，謝謝。

電子書<服務器基礎知識全解(終極版)>更新完畢，知識點深度講解，提供182頁完整版下載。

獲取方式：點擊“閱讀原文”即可查看PPT可編輯版本和PDF閱讀版本詳情。

溫馨提示：

請搜索“AI_Architect”或“掃碼”關注公眾號實時掌握深度技術分享，點擊“閱讀原文”獲取更多原創(chuàng)技術干貨。