Вопрос: Почему мы все еще используем источники питания на серверах центров обработки данных?


Компьютеры в основном нуждаются в трех напряжениях: + 12V, + 5V а также + 3,3V, все они являются постоянными.

Почему у нас не может быть всего несколько (для избыточности) большого источника питания, обеспечивающего эти три напряжения для всего центра обработки данных, а серверы напрямую используют его?

Это было бы более эффективно, поскольку для преобразования энергии всегда были потери, более эффективно делать это один раз, чем каждый раз в блоке питания каждого сервера. Также будет лучше для ИБП, так как они могут использовать 12-вольтные батареи, чтобы напрямую управлять всей сетью 12 В центра обработки данных вместо преобразования 12 В постоянного тока в 120/240 переменного тока, что довольно неэффективно.


51
2018-05-05 01:19


Источник


Итак, в основном есть одна точка отказа? : / - canadmos
@canadmos, возможно, не один, может быть несколько блоков питания, а не столько, сколько один для каждого сервера.
Вы видели шасси blade-сервера? Может быть, это пример перехода к такой системе. - Rob Moir
Как инженер, главный вопрос заключается в том, почему люди запускают свой AC на частоте 50 Гц или 60 Гц. Блоки питания настолько велики, что частота настолько низкая. Но в среде DC за UPS'es вы можете выбрать любую частоту. При 500 Гц блоки питания будут меньше и эффективнее. (В принципе, ваши колпачки могут быть в 10 раз меньше, потому что каждый период длится 2 мс вместо 20 мс) - MSalters
@MvG Для современного эквивалента, который вы можете получить прерывистая мощность через маховик, Есть некоторые преимущества для маховика, особенно в зонах, подверженных частым перебоям / падениям мощности. Переключение на батареи ДЕЙСТВИТЕЛЬНО ЖЕСТКО на батареях, но если маховик может выдерживать нагрузку на короткий промежуток времени, вы можете значительно увеличить срок службы батареи. - MikeyB


Ответы:


«Что ты говоришь» с Уиллисом? Сегодня вы можете получить 48 В для большинства серверов.

Запуск 12 В постоянного тока на среднем / длительном расстоянии страдает от Падение напряжения, тогда как 120 В переменного тока не имеет этой проблемы¹. Большие потери там. Запустите высоковольтный AC в стойку, преобразуйте его туда.

Проблема с 12 В на большом расстоянии - вам требуется более высокая сила тока, чтобы передавать такое же количество энергии, и более высокая сила тока менее эффективна и требует больших проводников.

Open Compute Open Rack design использует рельсы 12V внутри стойки для распределения мощности на компоненты.

Также большие ИБП не превращают 12 В постоянного тока в 120 В переменного тока - они обычно используют 10 или 20 батарей, подключенных последовательно (а затем параллельных банков) для обеспечения постоянного напряжения 120 В или 240 В постоянного тока, а затем инвертируют что в АС.

Так что да, мы уже там для пользовательских установок, но есть немного накладных расходов, чтобы добраться, и товарное оборудование обычно не поддерживает это.

Non sequitor: измерение затруднено,

1: Я лгу, да, но меньше, чем у DC.


56
2018-05-05 02:29



Единственная батарея - 1,5 В (NiCd, NiMH) или 3,7 В (LiIon, LiPol, LiPol также имеет некоторые другие варианты), поэтому это больше батарей, чем 10 для 120 В. - Jan Hudec
Один клетка имеет низкое напряжение 1,5 В или 3,7 В, но аккумулятор часто является множественным ячеек. Что у вас в машине? - MikeyB
этот чувак знает, о чем он говорит - Michael Martinez
Все использовалось (19 C) для работы на DC (первая электростанция Эдисона была DC). Это привело к строительству множества крошечных электростанций во всем мире из-за падения напряжения. AC был изобретен для предотвращения этой проблемы. Off, но это в основном то же самое, что вы описали выше. - Liam
Просто разъяснение: падение напряжения не ниже при подаче питания 120АА, потому что напряжение переменного тока, а потому, что увеличение напряжения через трансформатор снижает ток (и наоборот). Теоретическая 120 линия постоянного тока также имела бы 10-кратное падение напряжения. - Groo


Это не обязательно более эффективно, поскольку вы увеличиваете потери I ^ 2R. Уменьшите напряжение, и вам необходимо увеличить ток пропорционально, но резистивные потери (не говоря уже о падении напряжения) силовых кабелей увеличиваются пропорционально квадрату тока. Таким образом, вам нужны и массивные толстые кабели, используя больше меди.

Telcos обычно используют -48 В, поэтому им по-прежнему требуются блоки питания на серверах - инверторы - для преобразования уровня постоянного тока, который является преобразованием в переменный, а затем обратно. Кабели намного толще.

Таким образом, не обязательно отличная идея запускать все на DC для повышения эффективности.


18
2018-05-05 02:29



У гаечного ключа гораздо меньше сопротивления, чем у человека. - immibis
«Вольты толчка, но укол убивает» немного вводит в заблуждение. Миллс убивает, но без достаточного количества вольт, вы никогда не получите опасный уровень мельниц. Лизать шину 12V, и ваш язык будет жалить, но вы выживете. Лик 240В, и ты будешь в больнице. - Ian Howson
Да ты прав. Затем был парень с пирсингом сосков, который решил проверить свое внутреннее сопротивление с помощью AVO ... Он даже не убивает 12V, когда условия правильные. - xcxc
На тему больших токов есть также хороший гигантский смертный кабель смерти. - Bob
@xcxc жить напряжение, не линия напряжение. - Michael Kjörling


Telcos использовали DC в своих центральных офисах почти исключительно, исторически. В том, что кажется повторяющейся моделью в области вычислений, я бы сказал, что ИТ-индустрия переезжает в округ Колумбия и, фактически, повторно изобретает «колесо», которое уже изобретенные несколько лет назад телекоммуникационные компании - это всего лишь пара для курса.

Последние несколько лет видели различные статьи говоря о с использованием питания постоянного тока делать более эффективные датацентры, Я знаю, что Facebook и Google (как указано в этой последней ссылке) являются одновременно большими пользователями питания постоянного тока. Я думаю, что это всего лишь вопрос времени, когда товарный хостинг тоже движется в этом направлении.

Однако, учитывая укоренившийся характер мощности переменного тока, это займет время.


11
2018-05-05 01:42





Как указывалось выше, высокий ток = высокие потери и толстые кабели.

Другим запрещающим фактором является то, что высокий ток приводит к пожароопасности; помните, что 100A достаточно для дуговой сварки.


6
2018-05-06 14:43





В основном причина использования более высокого напряжения AC заключается в том, что мы хотим минимизировать потери мощности и экономить.

  1. P = UI, означает мощность (W) - напряжение (V), умноженное на ток (A). Вам нужна сила для HW. У вас есть выбор для напряжения, но ток будет соответствующим образом изменяться. Это верно как для DC, так и для переменного тока. Это приводит к первой проблеме и ее решению,

  2. Потери пропорциональны току и сопротивлению (U = RI). Чем больше ток, тем больше потерь в виде тепла. Поэтому вам нужно поддерживать более высокое напряжение, чтобы минимизировать ток и потери. Но если вам нужно 3 В для HW и выбрать 100 В для питания, тогда вам нужно преобразовать 100 В в 3 В в точке, близкой к входу HW. Это приводит к второй проблеме и ее решению,

  3. На самом деле это было трудно преобразовать напряжения постоянного тока, особенно без особых потерь. Нам нужно использовать активные и дорогие источники питания с переключаемым режимом. Напротив, легко изменять напряжения переменного тока с помощью трансформатора (две простые статические катушки, используя магнитное поле).

  4. Заключение на основе предыдущих выборов: лучше использовать более высокое напряжение, которое затем должно быть переменным, чтобы обеспечить легкое преобразование напряжения.

Инженеры будут сравнивать стоимость электрических потерь / сбоев и стоимость преобразования напряжения для конкретной проблемы, а затем посмотреть, что дешевле. Добавьте к этому влияние сбоев и т. Д.

Сегодня мы начинаем видеть преобразователи напряжения для постоянного тока, которые являются эффективными и менее дорогими. Поэтому лучшие решения могут измениться в будущем.


3
2018-05-08 10:55





Вероятно, это сводится к деньгам. Источники питания 120 В переменного тока легко доступны на грузовике, рынок для высокопроизводительных плавных 12/5 / 3.3 В постоянного тока довольно мал: там гораздо больше одиночных компьютеров, чем центров обработки данных. Как упоминалось в других ответах, маловероятно, что какой-либо центр обработки данных поставит 12 В в настенные розетки и конвертер в подвале - скорее наоборот: множество коммерческих зданий используют 480v для первичного освещения, поскольку они могут запускать еще много приборов на одной цепи. Запуск 240VAC в стойки имеет больше смысла, чем 12VDC, но я ожидаю, что в будущем в двух стойках и 4-контактных разъемах питания будут установлены два больших блока питания для каждого сервера в этой стойке.


2
2018-05-05 11:49



Самые простые (одиночный сокет, небольшое количество дисков, без дискретных графических процессоров - для вычислительных) серверов можно отключить от picoPSU (небольшая плата, которая подключается к 24-контактному разъему ATX, который потребляет 12 В и производит несколько усилителей мощностью 3,3 / 5 В для разных компонентов), например, используется на нескольких мини-компьютерах DIY. mini-box.com/DC-DC - Dan Neely