什么是冗余電源？

冗余電源是指在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等關(guān)鍵部件中，為了提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，采用兩個(gè)或多個(gè)相同規(guī)格的電源模塊并聯(lián)工作的一種設(shè)計(jì)方法。當(dāng)其中一個(gè)電源模塊出現(xiàn)故障時(shí)，其他正常工作的電源模塊可以立即接管負(fù)載，確保系統(tǒng)的正常運(yùn)行。冗余電源在很多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，如數(shù)據(jù)中心、服務(wù)器集群、通信基站等。本文將詳細(xì)介紹冗余電源的概念、工作原理以及如何幫助用戶優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)。

一、冗余電源的概念

冗余電源是一種提高系統(tǒng)可靠性的設(shè)計(jì)方法，它通過使用兩個(gè)或多個(gè)相同規(guī)格的電源模塊并聯(lián)工作，當(dāng)其中一個(gè)電源模塊出現(xiàn)故障時(shí)，其他正常工作的電源模塊可以立即接管負(fù)載，確保系統(tǒng)的正常運(yùn)行。冗余電源的主要目的是防止因電源故障導(dǎo)致的系統(tǒng)宕機(jī)，從而保障關(guān)鍵業(yè)務(wù)的連續(xù)性和穩(wěn)定性。

二、冗余電源的工作原理

1.并行工作：冗余電源系統(tǒng)中的兩個(gè)或多個(gè)電源模塊是并行工作的，它們共同承擔(dān)系統(tǒng)的負(fù)載。當(dāng)其中一個(gè)電源模塊出現(xiàn)故障時(shí)，其他正常工作的電源模塊可以立即接管負(fù)載，確保系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

2.自動(dòng)切換：冗余電源系統(tǒng)具有自動(dòng)切換功能，當(dāng)檢測(cè)到某個(gè)電源模塊出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將負(fù)載轉(zhuǎn)移到正常工作的電源模塊上，實(shí)現(xiàn)無縫切換。這種切換過程對(duì)用戶是透明的，用戶無需進(jìn)行任何操作。

3.負(fù)載均衡：冗余電源系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡，即在正常工作的電源模塊之間平均分配負(fù)載。這樣可以確保每個(gè)電源模塊的負(fù)載保持在合理的范圍內(nèi)，延長(zhǎng)電源模塊的使用壽命。

4.故障檢測(cè)：冗余電源系統(tǒng)具有故障檢測(cè)功能，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各個(gè)電源模塊的工作狀態(tài)。當(dāng)檢測(cè)到某個(gè)電源模塊出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)會(huì)立即采取措施，如發(fā)出報(bào)警信號(hào)、自動(dòng)切換等。

三、冗余電源如何幫助用戶優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)

1.提高系統(tǒng)可靠性：冗余電源可以有效防止因電源故障導(dǎo)致的系統(tǒng)宕機(jī)，從而提高系統(tǒng)的可靠性。對(duì)于關(guān)鍵業(yè)務(wù)來說，系統(tǒng)的可靠性至關(guān)重要，因?yàn)橐坏┫到y(tǒng)宕機(jī)，可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和聲譽(yù)損失。

2.保障關(guān)鍵業(yè)務(wù)的連續(xù)性：在數(shù)據(jù)中心、服務(wù)器集群等場(chǎng)景中，關(guān)鍵業(yè)務(wù)的穩(wěn)定性和連續(xù)性至關(guān)重要。冗余電源可以確保在單個(gè)電源模塊出現(xiàn)故障時(shí)，關(guān)鍵業(yè)務(wù)仍然可以正常運(yùn)行，從而保障業(yè)務(wù)的連續(xù)性。

3.延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命：冗余電源可以實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡，確保每個(gè)電源模塊的負(fù)載保持在合理的范圍內(nèi)。這樣可以延長(zhǎng)電源模塊的使用壽命，降低設(shè)備的維護(hù)成本。

4.提高網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的性能：在高負(fù)載的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，單個(gè)電源模塊可能無法滿足設(shè)備的需求。冗余電源可以提高設(shè)備的供電能力，從而提高設(shè)備的性能。

5.簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)管理：冗余電源系統(tǒng)具有自動(dòng)切換功能，當(dāng)檢測(cè)到某個(gè)電源模塊出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將負(fù)載轉(zhuǎn)移到正常工作的電源模塊上。這種自動(dòng)切換過程對(duì)用戶是透明的，用戶無需進(jìn)行任何操作，從而簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)管理。

四、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)雙電源

電源冗余可分為全冗余和部分冗余兩種。

在完全冗余的情況下，每個(gè)交換機(jī)都連接到兩個(gè)電源，因此如果一個(gè)發(fā)生故障，另一個(gè)會(huì)接管,這種方案也稱為 1:1 冗余 （有時(shí)也稱為 1+1 冗余）。

在部分冗余中，多臺(tái)交換機(jī)有一個(gè)額外的電源，當(dāng)您的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)出現(xiàn)電源故障時(shí)，電源需要時(shí)間從一個(gè)電源切換到另一個(gè)電源，這也稱為 1:N 冗余 。

以下是兩種不同類型電源冗余的方案：

通常，網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)中的雙電源通常是指全冗余，兩個(gè)電源將同時(shí)通電并工作，但是，在全冗余的交換機(jī)中，一個(gè)電源也可能由于不同的制造商而處于空閑狀態(tài)。

五、冗余電源接法

傳統(tǒng)的冗余電源設(shè)計(jì)方案是由2個(gè)或多個(gè)電源通過分別連接二極管陽極，以“或門”的方式并聯(lián)輸出至電源總線上。如圖1所示。可以讓1個(gè)電源單獨(dú)工作，也可以讓多個(gè)電源同時(shí)工作。當(dāng)其中1個(gè)電源出現(xiàn)故障時(shí)，由于二極管的單向?qū)ㄌ匦裕粫?huì)影響電源總線的輸出。

圖1 傳統(tǒng)冗余電源方案

在實(shí)際的冗余電源系統(tǒng)中，一般電流都比較大，可達(dá)幾十A。考慮到二極管本身的功耗，一般選用壓降較低、電流較大的肖特基二極管，比如SR1620～SR1660(額定電流16A)。通常這些二極管上還需要安裝散熱片，以利于散熱。

使用二極管的傳統(tǒng)方案電路簡(jiǎn)單，但有其固有的缺點(diǎn)：功耗大、發(fā)熱嚴(yán)重、需加裝散熱片、占用體積大。由于電路中通常為大電流，二極管大部分時(shí)間處于前向?qū)Ｊ剑膲航邓鸬墓牟蝗莺鲆暋Ｗ钚航档男ぬ鼗O管也有0.45 V，在大電流時(shí)，例如12A，就有5W的功耗，因此要特別處理散熱問題。

現(xiàn)在新的冗余電源方案是采用大功率的MOSFET管來代替?zhèn)鹘y(tǒng)電路中的二極管。MOSFET的導(dǎo)通內(nèi)阻可以到幾mΩ，大大降低了壓降損耗。在大功率應(yīng)用中，不僅實(shí)現(xiàn)了效率更高的解決方案，而且由于無需節(jié)能散熱器，所以省了大量的電路板面積，也減少了設(shè)備的散熱源。應(yīng)用電路中晶體管需要有專業(yè)芯片的控制。

六、交換機(jī)為什么要采用冗余電源設(shè)計(jì)

1.提高交換機(jī)的可靠性：交換機(jī)是網(wǎng)絡(luò)中的核心設(shè)備，其可靠性直接關(guān)系到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。采用冗余電源設(shè)計(jì)可以有效防止因電源故障導(dǎo)致的交換機(jī)宕機(jī)，從而提高交換機(jī)的可靠性。

2.保障關(guān)鍵業(yè)務(wù)的連續(xù)性：在數(shù)據(jù)中心、服務(wù)器集群等場(chǎng)景中，交換機(jī)承載著大量的數(shù)據(jù)流量。采用冗余電源設(shè)計(jì)可以確保在單個(gè)電源模塊出現(xiàn)故障時(shí)，交換機(jī)仍然可以正常運(yùn)行，從而保障關(guān)鍵業(yè)務(wù)的連續(xù)性。

3.延長(zhǎng)交換機(jī)的使用壽命：冗余電源可以實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡，確保每個(gè)電源模塊的負(fù)載保持在合理的范圍內(nèi)。這樣可以延長(zhǎng)交換機(jī)的使用壽命，降低設(shè)備的維護(hù)成本。

4.提高交換機(jī)的性能：在高負(fù)載的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，單個(gè)電源模塊可能無法滿足交換機(jī)的需求。采用冗余電源設(shè)計(jì)可以提高交換機(jī)的供電能力，從而提高交換機(jī)的性能。

總之，冗余電源是一種提高系統(tǒng)可靠性的重要設(shè)計(jì)方法，它可以有效防止因電源故障導(dǎo)致的系統(tǒng)宕機(jī)，從而保障關(guān)鍵業(yè)務(wù)的連續(xù)性和穩(wěn)定性。在交換機(jī)等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中采用冗余電源設(shè)計(jì)，可以提高設(shè)備的可靠性、性能和使用壽命，簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)管理，為用戶提供更加穩(wěn)定、高效的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。