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　　一個成功的男人，背后肯定有一個女人默默的支持。

　　作為一個服務器，它的成功就是穩定而持續的運行，那么支持它穩定運行的是什么呢?

　　服務器硬件?系統?軟件?

　　不，都不是!答案是UPS!

　　在現在社會的IT部門，一個系統，一項應用，全都離不開服務器。一向以來，服務器都是行業、企業、部門關注的焦點，但是有幾個人了解默默支持服務器能源所需的UPS，又了解多少呢?

　　想象一下，在全世界以小片區域為單位"電荒"事件頻發的現時代，無論大型服務器集群或是單個服務器組建的小型網絡，沒有強力UPS的續電支持，會有怎么樣的情形發生?

　　突然斷電之后，服務器運行中斷，正在調用與處理的程序與數據庫文件損壞;管理系統運行中斷，企業管理決策下發滯后;企業業務系統運行中斷，業務資料丟失;動輒百萬元計的科研單位高端靈敏電子設備損毀......

　　有鑒于以上事故的嚴重后果，今天，筆者將從一張簡單而實用的UPS警示與說明書起，結合自己對UPS了解的一些知識以及之前做IDC技術維護中電力系統維護的經驗，完成此文，希望引起更多服務器關注者與使用者對于UPS的注意，并作為一部分朋友有意向選購UPS設備的小小參考。

　　使用UPS的必要性

　　平常生活與工作中由政府電力部門直接供應的電，稱為市電。市電的供應由于受到外界和電網內部的各種因素影響，在很多時候其實是很不穩定的。

　　由于市電是面向社會各界支持的，而不同單位不同個人在不同時間段接入電網的負載都可能不同，這就導致市電電壓和電流的不穩定供應;地震、雷電等自然現象和電力各部門的輸變電系統短、斷路、跳閘等問題會導致電力的中斷。這些都是影響市電正常供應非常嚴重的外界因素。

　　以服務器和系統整體應用的PC市電電力供應為例，在電網內部，還有以下這些會影響電力正常供應，從而導致系統無法正常運行的一些因素：

　　1、電涌：電網突然減載時，輸出電壓會在一瞬間產生電壓升高的現象。一般以超出額定電壓110%且持續時間高于一個電力傳輸周期(20ms)作為標準。

　　2、高壓尖脈沖：指電網遭遇雷電、放電、負載突然增減時，電壓達到6000伏，持續時間0.1-20ms的脈沖電壓現象。

　　3、暫態電壓：類似于高壓尖脈沖，但峰值電壓高達20000伏，持續時間為0.001-0.1ms的脈沖電壓現象。

　　4、電壓下陷：電網突然加載時，輸出電壓一瞬間產生電壓降低的現象。一般持續時間是一個周期以上。

　　5、電線噪聲：電聲設備接入或電波輻射或電氣風暴時，射頻或者電磁或其他高頻物體對于電線的傳輸通道產生的電線聲波干擾現象。

　　6、頻率偏移：不穩定頻率的電力設備供電時，產生的市電頻率上下變化超過3Hz標準的現象。

　　7、持續低電壓：電網高負載持續運行時，較長時間內市電電壓有效值低于額定電壓的現象。

　　以上原因所引起的電力中斷和電壓不穩等現象都屬于電力的不穩定供應現象，而這些不穩定市電的供應，對于沒有配備UPS的服務器來說，每一個因素都絕對可以造成系統運行不穩定、設備運行不順暢甚至自動關閉電源的故障。

　　那么，看了上文中市電的這么多不穩定因素，在UPS恒壓恒頻的持續電力支持系統面前，我們有什么理由說NO呢?對UPS不了解?那好，在下文中，筆者將給各位朋友做一個比較詳細的介紹，讓大家對于UPS這個幕后工作者有個系統的認識。

　　UPS定義

　　UPS全稱為Uninterruptible Power System,中文即不間斷電源系統,是以蓄電池和逆變器(Inverter)為主要組成部分，能夠保持電子設備恒壓恒頻、具有儲能功能的電源支持系統。

　　說它是不間斷電源，其實也是言過其實。在一個使用UPS電力支持的電子系統中，當市電突然中斷時，UPS通過自身所帶的逆變器將己身所帶的電能轉化為220V交流電，通過放電的方式向負載供電，并支持其繼續運行5分鐘-8小時的時間，以保護軟硬件系統、方便用戶保存數據或支撐到市電再次接通。

　　另外，由于UPS處于電網與電子設備等負載的中間位置，所以在市電供應的情況下，UPS屬于電網中的一個負載，而當UPS對系統內的電子設備進行放電以支持電力運行時，其又充當了電源的角色。

　　UPS功能

　　UPS的功能總的來說就一句話，支持電子類設備在市電中斷時持續運行，以便于用戶有足夠的時間保存數據或支撐到市電再次接通，同時也盡最大可能保護了硬件系統。

　　服務器運行的肯定是要求穩定性和持續性。近年來時時出現的"電荒"現象，卻迫使包括我國在內的全世界電力部門都出現了拉閘限電的需要。當出現市電中斷的情況時，如果我們的系統沒有UPS的保護，服務器中正在運行的程序、處理的數據肯定會有所損壞，這對于數據安全要求極高的政府、電信、金融、各行業應用來說，是多么可怕的事情;另外，對于那些動不動就百萬元起的高端設備，如果主板、CPU等高昂的配件由于突然斷電引起的電壓驟變而被燒毀，那又是多么值得痛惜的事情!

　　以上所述UPS的功能，其實也從側面提出服務器必須配備UPS的理由。

　　UPS分類

　　UPS根據技術、容量的多寡及供電應用的不同有三種分類方式，這里筆者將對其詳細闡述，以期作為大家采購的參考。

　　1、根據UPS所采用的技術劃分可分為旋轉式和靜態變換式

　　1)旋轉式：旋轉式UPS由整流器、電池、直流電動機、柴油機(或汽油機)、飛輪和發電機組成。市電供電時，UPS的電動機帶動飛輪和發電機給負載供電;市電中斷后，飛輪由于慣性，繼續帶動發電機飛輪旋轉，這樣發電機就能持續給負載提供電源，起到緩沖的作用，同時啟動柴(汽)油機。當柴(汽)油機轉速與發電機轉速相同時，柴(汽)油機離合器與發電機相連，完成從市電到油機的轉換。

　　旋轉式UPS的優點是維護簡單，運行穩定，缺點是系統龐大，操作不便，效率相對低下，產生的噪音太大，電流不穩定，不能滿足高穩定性電流需求的服務器系統需求。

　　2)靜態變換式：靜態變換式在市電電壓頻率、波幅、相位與工作周期等要素都處于正常狀態時，由市電通過UPS給負載供電。UPS對市電進行濾波、穩壓和穩頻調整后，提供給負載更加穩定的電源。同時，UPS通過充電器把電能轉變為化學能儲存在電池中。當UPS偵測到市電異常時，切換到電池供電，通過逆變器把化學能轉變為交流電能，供給負載，以保證對負載的不間斷電力供應。這種UPS還有一種旁路(Bypass)工作狀態，它在剛開機或機器故障時，可以把輸入經高頻濾波后直接輸出，保障對負載的供電。

　　根據UPS逆變器工作原理的不同，靜態變換式UPS又分為離線式、在線式和互動式。

　　離線式：當市電正常時，市電通過離線式UPS對負載進行持續而穩定的電力供應，此時，離線式UPS只相當于一個穩壓器的作用，逆變器不工作;當市電電壓出現UPS無法承受的的異常時，后備式UPS的逆變器立刻變為工作狀態，將儲存的化學能轉換為220伏的交流電，輸送給負載以支持設備的持續運行。從逆變器的空閑到工作的狀態變化，有一個小于10ms的操作時間，這段時間設備供電中止--在實際應用中，一些電子設備對于這個時間段的中止采取了容斷，即中斷之后的設備工作正常，幾乎不受斷電的影響;另外一些設備對于這個時間的中斷則無法承受，如不具有冗余功能的服務器都把這個時間的中斷判斷為電力中斷或電壓異常，從而產生服務器重啟，導致數據損壞等情況。

　　在線式：在線是相對離線而言，它與離線式UPS的工作過程大致相同，只是在線式UPS在市電供應期間，其逆變器是處于工作狀態，但是不做具體的工作，當市電大的異常時，逆變器仍然一直處于工作狀態，而且立刻實現化學能到220伏交流電的轉換，中斷時間為0。

　　互動式：互動式在市電正常時，處于向UPS內的蓄電池充電的狀態，市電異常時，逆變器馬上又變成將化學能轉換為電能的工作，期間工作的逆變過程同樣也有一個非常小的時間段，相對比離線式UPS時間更短。

　　在所有靜態變換式UPS中，具有冗余功能的服務器基本都能保持工作的正常，而不具有冗余功能的服務器，只有小部分特殊電源設計的服務器當在在線式UPS支持時可以實現不中斷工作。

　　另外，UPS的工作機能是通過市電系統對其進行充電，一些設計周到的UPS，在蓄電池電量將滿時，UPS對于電網內的電力續充采取浮充方式，用這個辦法來規避電量充滿后的溢出放電現象，從而提高UPS的壽命。

　　2、根據UPS內蓄電池容量的大小可分為標準型和長效型

　　1)標準型：標準型UPS一般是相對低端UPS產品而言。標準型UPS裝載蓄電池組的容器采是盒型，容量教小，一般都是固化不可增減的。標準型UPS所支持的電力供應時間一般在5-25分鐘區間內。對于服務器來說，在這段時間里基本可以保障用戶完成數據保存、程序關閉、正常關閉機器等工作。

　　2)長效型：長效型UPS是相對高端大容量UPS而言。長效型UPS裝載蓄電池組的容器采用柜型，屬于可擴展型，可以根據用戶的需求對蓄電池組進行增加或減少的工作。用戶使用的長效型UPS支持的電力供應時間一般在1-8小時區間內。以支持服務器電力為例，在UPS供電的這段時間，可以等待市電的重新接通;當UPS內電量支持時間到達預設的某一個較小的時間段時，UPS會自動報警，提醒用戶進行程序關閉、數據保存、機器關閉等操作來保持系統的最小損失。

　　3、根據UPS供電應用的不同可以分為集中供電型和分散供電型

　　其實UPS供電應用里的集中供電和分散供電基本是按照UPS數量的多寡來分類的，側重應用中配電的應用，在此筆者將其作為一種分類方式獨立列出，主要是把這種應用思想融合進來，也可以為大家采購UPS時，對于采用多個教小型UPS還是單個大型UPS有多一個選擇的方式。

　　1)集中供電型：集中供電是指用一臺大型UPS向所有系統負載集中供電。以信息化應用為例，以下列舉出了集中供電的優缺點。

　　集中供電的優點：系統設備的供電線路部署只需要提供一個電源接入點，便于服務器和PC電力續電的集中管理。

　　集中供電的缺點：線路過于集中，服務器和PC電力續電系統部署的規范性和線路的連貫性等要求更高;電源接入點只有一個，不論線路采用地板式還是墻面式部署，必然產生相對多而雜亂的情形，同時隱藏的UPS系統故障導致信息化應用系統由于市電電力中斷而崩潰的風險也隨著增高，可靠性較低;集中供電對于電力設備的規格要求更高，隨之而來的必然是電力穩定系統等的技術含量要更高，導致單個高檔設備成本的高昂，同時，為了盡量避免市電中斷的突發事件發生時，因為UPS故障引起的整個系統電力崩潰，必須得另外購置一部同樣高昂的高端UPS作為備用，從側面增加了采購成本。

　　2)分散供電型：分散供電是指用多臺較小型UPS對系統內的多臺負載分別供電。同樣以信息化應用為例，以下列出分散供電的優缺點。

　　分散供電的優點：續電線路采用多個接入點，對于線路部署的系統要求比較低;多個UPS供電，降低了單個UPS供電所帶來的市電中斷時，由于UPS故障所引起的整個系統運行中斷的風險，同時由于多個接入點的續電線路部署，續電線路因為朝向比較分散而易于整理，電力線路可靠性高;在額定功率總額相同的情況下，同樣需要一個備用UPS，但是這個規格的UPS只需要達到分散供電UPS里的要求就可以，相比集中供電里的高成本備用UPS，分散供電里所需的總體UPS采購成本要低很多。

　　分散供電的缺點：由于采用多個UPS續電接入點，服務器和PC等整個系統的續電線路部署要分散，這樣在管理上相對顯得不方便。

　　UPS使用

　　UPS的使用，其實也很容易，參照說明書的警示，主要應注意以下幾點內容。

　　1、開關機順序

　　開機順序

　　1)接通市電予UPS，使其處于旁路。

　　2)逐個打開負載，需注意：按照有效電流從大到小的順序開啟負載，不可同時開啟負載。

　　3)啟動UPS，使其處于逆變工作狀態。

　　關機順序原理基本同上：逐個關閉負載，關閉UPS(此時UPS處于旁路，市電對其充電)。需要注意的是如果要對UPS放電，必須等到UPS完全關閉,然后將市電斷開才可進行放電操作。

　　2、標準型UPS的使用

　　標準型UPS一般在市電狀態下無負載檢測功能，靠其中的保險絲進行保護。在進行市電供電的情況下，如果帶載過大，UPS可能繼續工作，但當市電異常轉為UPS逆變工作時，UPS就會因過載保護而關機，嚴重時會造成UPS損壞，以上情況都會造成輸出中斷，給用戶帶來一定的損失。因此在使用標準型UPS前應確認負載總量。

　　正常使用時，若無市電中斷情況發生，電池應每隔3-6月帶載充、放電一次，放電完畢后，標準型UPS充電時間應不少于10小時。

　　3、長效型UPS的使用

　　長效型UPS由于采用外接電池組來延長供電時間，外接電池的好壞直接影響到UPS的放電時間，所以在使用長效型UPS時一定要注意電池的質量和保養。

　　由于長效型UPS外置電池與UPS主機是分開的，相互間由電池連線連接，一般正常使用時不會有什么問題，但是當用戶在裝機或移機時，就會需要進行重新連線，在連線時應注意以下幾個問題：

　　1)電池連接時電壓極性要正確;

　　2)先向UPS中輸入市電產生充電電壓，然后將電池與主機進行連接。

　　4、所有UPS在使用時應注意以下事：

　　1)UPS接地處理：由于UPS內有超過人體承受能力的高電壓，當發生故障時候，若未接地，可能會導致其金屬殼帶電，危害到人體安全;另外，某些設備對零、地線之間電壓有較高的要求，若未接地，會使得零、地線之間電壓過高而使設備無法工作甚至發生損壞;

　　2)正常使用時，若無市電中斷情況發生，電池應每隔3月帶載放、充電一次，放電完畢后，UPS充電時間應不少于10小時;

　　3)如果UPS長期處于閑置狀態，應每隔3月空載沖、放電一次;

　　4)電池的外部環境要求以22-28℃為宜，避免陽光直射并做好防塵處理;

　　5)室溫條件下，長期處于浮充狀態運行時的密封鉛酸電池壽命為3-5年，應根據實際情況及早做好備用蓄電池的購置與預使用狀態調試。

　　總結：

　　其實，在很多中小企業中，對于服務器養護都沒有給予足夠的關注。

　　以筆者初出校門所供職的第一家四百多人的中型企業為例，在一個8平米左右的機房里，把IT部門的清一色DELL塔式服務器(包括核心數據庫服務器，集合了幾套包括財務、業務與企業管理信息系統的服務器，防火墻服務器，殺毒軟件服務器)全部安置了進去，此外，里面還因工作的不確定性放置了二至三部測試用的PC，四臺顯示器，兩臺路由器，兩臺核心交換機，楨中繼，兩堆一人高的工作文檔，兩個未拆散的服務器包裝紙盒，二至三個流動的維護人員，滴了一個月水就報廢的1匹壁式空調。

　　空間狹小，散熱系統差;電力續電設施無，沒有后備保障......

　　筆者在前些天談到服務器養護的時候，就是希望大家對這種服務器養護現狀有所警示。不過在很多企業里，散熱系統和防塵、避雷等重要環節都給予了一定的重視，而同樣的不少企業中，對于電力續電系統的關注度就少了很多。

　　在一定條件下，作為電力續電設備的UPS，是一個規范的服務器養護系統里比散熱系統更重要的必須的設備。對于UPS設備的關注沒有上升到一定程度的服務器使用者與維護員來說，其實從側面否定了其所使用的或維護的服務器的技術高度，削弱了服務器所需的整體技術含量，同時也不經意的降低了自己這個技術工作者的地位。

　　筆者完成這篇"服務器背后故事"的中心思想，就是希望服務器行業的各位朋友，可以更加重視起自己，從UPS續電系統的建設或關注始。

該文章在 2011/1/8 11:53:24 編輯過