從源頭出發(fā)，浪潮信息智能備電控制方案提升數(shù)據(jù)存儲(chǔ)可靠性

數(shù)據(jù)是社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)資源。隨著數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代到來，爆發(fā)式增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)量為用戶生活帶來便利，也為企業(yè)智能化發(fā)展提供動(dòng)力。存儲(chǔ)作為數(shù)據(jù)載體設(shè)備發(fā)揮著重要作用，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)既要滿足當(dāng)前全球數(shù)據(jù)量ZB級(jí)的高速增長(zhǎng)需求，又要保證數(shù)據(jù)安全可靠、高效精準(zhǔn)的存、讀、寫。數(shù)據(jù)中心“穩(wěn)定的數(shù)據(jù)存力”離不開各存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的平穩(wěn)運(yùn)行，提升數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的安全可靠性，避免意外場(chǎng)景下的數(shù)據(jù)丟失，已成為存儲(chǔ)硬件平臺(tái)發(fā)展的重要挑戰(zhàn)。

存儲(chǔ)備電

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)安全的保障

存儲(chǔ)系統(tǒng)采用電源單元（PSU）“X+X”冗余供電，在供電之外還配置備用電池BBU（Battery Back-Up Unit），當(dāng)機(jī)房市電掉電或PSU模塊出現(xiàn)異常，存儲(chǔ)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)PSU供電狀態(tài)，并進(jìn)行預(yù)判，無縫切換由備用電池BBU供電。BBU提供持續(xù)的供電能力，確保存儲(chǔ)系統(tǒng)控制器寫緩存中數(shù)據(jù)完整且安全地寫入非易失性介質(zhì)（HDD、SSD硬盤），避免數(shù)據(jù)丟失。為保證數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的業(yè)務(wù)連續(xù)性，機(jī)房市電意外掉電、市電恢復(fù)后能快速恢復(fù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)。

隨著數(shù)據(jù)量級(jí)成倍增長(zhǎng)、存儲(chǔ)業(yè)務(wù)復(fù)雜程度提升，存儲(chǔ)硬件平臺(tái)正朝著高密度與高性能方向發(fā)展，傳統(tǒng)供電備電控制策略難以滿足存儲(chǔ)系統(tǒng)的穩(wěn)定性要求。高端存儲(chǔ)平臺(tái)從系統(tǒng)架構(gòu)到部件性能的升級(jí)伴隨著系統(tǒng)整體功率提升，正常運(yùn)行時(shí)存儲(chǔ)陣列整機(jī)功耗是上一代產(chǎn)品2倍，掉電時(shí)刻控制器快速降低功耗，備份數(shù)據(jù)時(shí)整機(jī)功耗仍是上一代產(chǎn)品2倍；單個(gè)BBU的電芯節(jié)數(shù)增加2倍才能滿足異常掉電時(shí)備份數(shù)據(jù)功耗需求。受功率密度限制，供電需求增加，PSU異常掉電維持時(shí)間會(huì)減小3/4，大功率BBU輸出啟動(dòng)時(shí)間會(huì)增加3倍。因此，需要設(shè)計(jì)新的供電架構(gòu)，PSU供電異常時(shí)無縫切換至BBU供電。

高端存儲(chǔ)性能提升

存儲(chǔ)備電方案挑戰(zhàn)升級(jí)

浪潮信息提出BBU冷備份模式無縫切換和“X+X”冗余供電控制方案：

1. PSU、BBU實(shí)現(xiàn)“X+X”冗余供電，三年產(chǎn)品生命周期內(nèi)，BBU冗余供電狀態(tài)滿足兩次掉電數(shù)據(jù)備份要求；BBU非冗余供電狀態(tài)滿足存儲(chǔ)產(chǎn)品1次掉電數(shù)據(jù)備份要求。

2. 相比傳統(tǒng)BBU熱備份供電，創(chuàng)新采用備用電池BBU冷備份無縫切換控制策略，滿足存儲(chǔ)系統(tǒng)高可靠性要求的同時(shí)，提高了電池的使用壽命，降低了BBU熱備份能耗和電池報(bào)廢數(shù)量，降低對(duì)環(huán)境的污染。

浪潮信息智能備電控制方案設(shè)計(jì)雙向流動(dòng)充放電控制電路，BBU需要充電時(shí)，充放電模塊工作在BUCK充電模式，為BBU充電；數(shù)據(jù)備份BBU放電電壓低于一定閾值，充放電模塊工作在BOOST升壓放電模式，輸出電壓恒定。旁路放電+OR-ING線或控制電路保證PSU工作正常時(shí)BBU不為系統(tǒng)供電，PSU工作異常時(shí)無縫切換至BBU為系統(tǒng)供電。PSU為系統(tǒng)供電時(shí)BBU放電模塊不需要工作，降低了BBU熱備份能耗。

智能控制算法根據(jù)不同使用場(chǎng)景選用不同充電控制模式（預(yù)充、CC、CV）對(duì)BBU進(jìn)行充放電管理，保證BBU供電時(shí)恒壓輸出，提高電池使用壽命的同時(shí)降低BBU電池報(bào)廢數(shù)量和對(duì)環(huán)境的污染。智能PID控制算法，調(diào)頻與調(diào)幅相結(jié)合，提高了充電、放電控制精度。根據(jù)負(fù)載大小選取不同控制算法，提高轉(zhuǎn)化效率，達(dá)到節(jié)能減排目的。BBU單節(jié)點(diǎn)供電升級(jí)成1+1冗余供電，全數(shù)字控制算法，優(yōu)化現(xiàn)有供電鏈路偵測(cè)、備電能力評(píng)估算法，杜絕了丟失數(shù)據(jù)隱患，提高供電穩(wěn)定性、可靠性。

存儲(chǔ)系統(tǒng)作為備電流程順利進(jìn)行的關(guān)鍵，對(duì)BBU單元的管理至關(guān)重要，基于BBU單元自診斷的狀態(tài)信息，從以下五個(gè)方面進(jìn)行智能備電狀態(tài)監(jiān)測(cè)處理，并對(duì)傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)處理算法進(jìn)行優(yōu)化：

1.定期對(duì)BBU供電鏈路偵測(cè)，模擬存儲(chǔ)系統(tǒng)供電切換流程，BBU供電鏈路異常時(shí)提前識(shí)別鏈路隱患，出現(xiàn)隱患時(shí)存儲(chǔ)系統(tǒng)不會(huì)下電；

2.定期評(píng)估BBU單元備電能力，深度放電提高評(píng)估精度，判定是否滿足存儲(chǔ)系統(tǒng)備電需求，同時(shí)消除BMS采樣累積誤差；

3.存儲(chǔ)系統(tǒng)實(shí)時(shí)讀取BBU單元電壓與電流、電芯電壓與溫度、充放電MOS管溫度，接近BMS內(nèi)置閾值時(shí)異常修復(fù)，無法修復(fù)時(shí)報(bào)警處理；

4.充電過程自動(dòng)監(jiān)測(cè)BBU備電能力，檢測(cè)是否滿足存儲(chǔ)系統(tǒng)一次備電需求，實(shí)時(shí)更新BBU狀態(tài)；

5.存儲(chǔ)系統(tǒng)對(duì)BBU單元BMS狀態(tài)寄存器狀態(tài)值實(shí)時(shí)監(jiān)控，出現(xiàn)異常后智能修復(fù)，無法修復(fù)及時(shí)告警，BBU非冗余模式，進(jìn)入數(shù)據(jù)備份異常處理流程。

浪潮信息BBU狀態(tài)智能診斷，提前識(shí)別供電隱患，將潛在異常的識(shí)別率提升了5倍，杜絕了數(shù)據(jù)丟失風(fēng)險(xiǎn)；問題診斷完成后，存儲(chǔ)系統(tǒng)對(duì)日志進(jìn)行智能分析，準(zhǔn)確定位如BBU電芯異常、控制模塊異常、放電鏈路異常和系統(tǒng)散熱異常等問題源頭。

浪潮信息秉承“極致存儲(chǔ)，智慧有數(shù)”的理念，深耕于存儲(chǔ)平臺(tái)底層硬件創(chuàng)新研發(fā)，全方位從源頭落實(shí)智能備電控制策略，充分發(fā)揮硬件平臺(tái)的數(shù)據(jù)備份處理優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存得高效、存得可靠，打造安全可靠、經(jīng)濟(jì)高效、易用易管的存儲(chǔ)平臺(tái)。