开放计算项目(OCP)数据中心参考架构

开放计算对数据中心设计的思考产生了重大影响。到目前为止，关注点一直停留在机柜级系统上，从而留下大量悬而未决的机柜上游配电基础设施相关的问题。在本白皮书中，对开放计算对上游配电基础设施影响的相关主要问题进行了探讨，包括冗余、可用性和灵活性。推出了支持 OCP 的简化参考设计，并提供资本成本分析，以比较传统设计与基于OCP 的设计。

开放计算项目（OCP）的成果已成为数据中心设计的重要话题。截至目前，讨论和详细的规范要求主要集中在 IT 和机柜。此外，对成本节省相关的陈述缺乏相应文档支持以说明如何实现此类成本节省。这就使其对上游配电架构的影响留下了不确定性。在我们看来，开放计算若要更广泛地普及，我们不仅需要秉持 OCP 原则设计电气架构，而且需要提供数据中心运营者期待的冗余和可维护等级，以及同时支持传统和开放计算IT 设备的灵活性。

本白皮书探讨了下列关于电气架构的重要问题，我们认为，这些问题将是数据中心经理在考虑采用 OCP 之前希望全面了解的内容。

• OCP 机柜/服务器设计如何影响上游电气基础设施？

• 是否还能实现 2N 冗余（有时称作 Tier 3 冗余）？

• 如何在同一数据中心内同时支持传统负载和 OCP 负载？

下载链接：开放计算项目(OCP)数据中心架构白皮书

我们提出了两套开放计算配电架构，以及支持混合负载的简化版。此外，我们分析了它们的资本成本以及如何将其与传统 2N 数据中心架构进行比较，并探讨了推动分析的主要变量。请注意，本白皮书假定读者具备 OCP 开放机柜 标准方面的知识。

下图为上述架构的资本成本比较汇总 （包括从中压开关柜到机柜和服务器电源的成本）。成本节省程度因冗余和必要的 IT 设备混合（OCP 和传统系统）而异。相比传统的 2N 数据中心，1N 开放计算架构可节省 45%的资本支出，2N 开放计算架构可节省25%的资本支出。但是，OCP 的设计可能在许多数据中心中受限。支持混合负载的简化型 2N 架构比 2N 开放计算项目设计费用超出 3%——这种成本的稍微升高是为了能够灵活地支持不同的 IT 设备类型。

在本白皮书中，我们集中介绍一种带有双路市电电源的通用设计，一个共用的发电机系统/总线、2N 集中式 UPS，和向负载配电的 2N 系统（有时称为 Tier 3）。母 联位于中压（MV）和低压（LV）配电层，有利于并行维护并同时仍向关键负载提供冗余电源。假负载包含在 UPS 输出端。

数据中心经理通常期望通过与此类似的架构实现冗余和可维护性目标。但是，如果我们将思维从“我必须始终向冗余的服务器电源供电”向“我可以在维护期间依靠服务器电源的固有冗余”转变，我们便能：

去除增加成本和复杂性的多余组件，例如母联及其相关断路器、假负载以及其中一套 UPS 系统及其电池等。

节省用于支持关键负载和 UPS 假负载测试的过度规划的开关柜和所需布线的资本支出。部分 UPS 可模拟负载从而不需要假负载。在成本分析一节中，我们对这些节省情况进行了量化。

当我们从传统 IT 负载的环境转向 100%计算开放 IT 负载的环境时，上游架构将受到影响。由于服务器电源合为一体，而且电池备份单元位于机柜级，因此可以去除上游UPS。下文介绍了两种设计，并提供了这种全新上游配电架构的情况。

下图所示为 1N 开放计算（有时称为 Tier 1）配电架构 3。这种设计吻合 OCP 的简易性和降成本理念，同时具有以下属性：

• 单路 IT 负载供电

• 最小化断路器的数量

• 无集中式 UPS，但机柜内有 1N BBU

• OCP 服务器采用 1N PSU，且位于机柜内

但是，该架构被广泛采用的可能性很小，因为它需要对关键负载进行停机以对上游配电路径上的众多组件进行维护。

下图对 2N（或 Tier 3）配电架构进行说明。这种设计有利于维护活动或在上游出现组件故障时无需关闭 IT 负载。这种设计具有以下属性：

• 双路供电，共用发电机/总线

• 双路 IT 负载供电 0 

• 无集中式 UPS

• BBU 位于机柜内，仅用于一路供电

• OCP 服务器采用 2N PSU

请注意，尽管这种设计向关键负载提供 2N 供电，但仅有 1N BBU。去除冗余的 BBU可降低资本支出。

了解成本权衡是对特定数据中心适合哪种上游基础架构做出决策的关键因素之一。我们对每个参考设计从市电供电直至 IT 机柜和服务器电源的资本支出进行了分析。对于每种设计，我们计算了中压级、低压级、区域级和机柜级的材料成本。我们针对本次分析采用的方法如下：

• 场景1：将传统Tier 3的成本与OCP Tier 1（最简单、最具成本效益的OCP部署）的成本进行比较。 

• 场景2：将传统Tier 3的成本与OCP Tier 3（数据中心经理最有可能采用的冗余要求）的成本进行比较。

• 场景3：将 OCP Tier 3 的成本与混合负载设计（这将决定提供混合负载灵活性的架构的费用增加情况）的成本进行比较。 

敏感性分析：进行主要驱动因素敏感性分析，以论证对结果的影响。

在场景 1 中，我们将传统设计与最简单的 OCP 设计——1N（Tier 1）架构进行了比较。这是此次分析的出发点，因为我们认为 OCP 1N 最能代表开放计算在降本和简易性方面的理念。该场景节省的资本成本最大，为 45%。但是，需记住的是，这两种设计代表截然不同的可用性和可维护性水平（Tier 3 与 Tier 1）。

开放计算已成为数据中心设计的公共话题，并助推该行业向前发展。但是，开放计算对OCP 机柜的上游电力基础设施的影响相关的不确定性依旧存在。所宣称的成本节省缺乏此类节省来源的量化证据支撑，而且也缺乏上游配电架构的实际形态的详细文件支持。为此，施耐德电气开发了参考设计并以文档的形式发表，同时建立了框架和成本分析，以帮助进行设计的比较。

本白皮书提供了这些公开可用的参考设计，并解答了传统、OCP 和简化型混合负载架构的冗余、灵活性和成本相关的常见问题。我们的分析证实：

• 传统 2N 架构与开放计算 1N 架构之间的 45%成本差异的主要驱动因素是减少冗余及服务器电源的差异。 

• 架构简化意味着传统 2N 架构与开放计算 2N 架构之间的成本节省差异在 14%-25%。换言之，所述成本节约与负载类型无关。传统数据中心也可受益于此类简化。

• 可灵活支持混合负载（上游带 UPS）的简化型 2N 架构比 OCP 架构的成本增加3%。我们认为，这是最有可能被采用的架构。

• 服务器电源成本和负载混合是影响资本成本的极度敏感性变量。

• 将电池技术与架构内的电池部署分开讨论十分重要。

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