Тихая революция

Электроснабжение вычислительных центров с высоким уровнем готовности.

Европа обладает относительно хорошо развитой сетью электроснабжения. Однако и там при готовности сети на уровне 99,89% ежегодно фиксируется более 200 случаев падения напряжения, более 100 всплесков напряжения и практически ежедневно — колебания частоты. На первый взгляд угроза невелика, однако катастрофические последствия вполне вероятны: даже небольшие колебания напряжения и кратковременные отказы при подаче питания могут привести к остановке работы систем ИТ.

Несмотря на этот риск отделы ИТ все еще не воспринимают всерьез проблему обеспечения высокой готовности энергоснабжения в вычислительных центрах. Многие предприятия удовлетворяются простой системой подачи питания и не обладают ни избыточными источниками бесперебойного питания (ИБП), ни защитой от перенапряжения. Тем не менее все понимают: отказоустойчивость в вычислительных центрах обеспечивается далеко не лучшим образом. Согласно недавнему исследованию немецкого федерального ведомства по безопасности информационной техники, каждый пятый эксперт в области ИТ считает, что принятых мер предосторожности на его предприятии недостаточно, чтобы быть уверенным в максимальной защите инфраструктуры. Такая ситуация вызывает повышенный спрос на соответствующие решения: исследователи рынка из компании A. T. Kearney прогнозируют, что потребность в более дорогих решениях для вычислительных центров — включая современные концепции безотказной подачи питания — в среднесрочной перспективе будет расти на 16% в год.

БАТАРЕЯ ИЛИ МАХОВИК?

Рисунок 1. Высокопроизводительные агрегаты аварийного питания генерируют аварийный ток в течение длительного времени.

Основная деятельность подразделения ИТ каждого предприятия возможна лишь при обеспечении бесперебойной подачи питания извне. Для этого подключение к сети должно быть защищено по меньшей мере посредством кольцевого фидера, а лучше всего — с помощью двух независимых выводов. Если один кабель, к примеру из-за строительных работ, окажется поврежден и по этой причине кольцевая линия разорвется, второй ввод питания останется работоспособным. В случае отказа обоих сетевых подключений в дело вступают независимые системы замены сети. Они состоят из генераторов аварийного питания, которые в крупных вычислительных центрах снабжаются достаточно большим объемом горючего и способны поддерживать работу сети до 7 суток (см. Рисунок 1). Однако резервные генераторы не гарантируют бесперебойного электропитания, поскольку после отключения подачи тока на их синхронизацию может потребоваться до 90 с — в зависимости от количества устройств.

В течение этого времени электроснабжение должны обеспечивать источники бесперебойного питания. В вычислительных центрах применяются системы активного типа. В зависимости от потребностей предприятия выбор делается между двумя различными моделями ИБП — динамическим и статическим вариантом. Динамическое решение предполагает использование постоянно вращающегося маховика для обеспечения подачи резервного питания. При прерывании основного питания маховик продолжает вращаться и снабжать током системы ИТ. Однако такие устройства требуют интенсивного обслуживания и достаточно дороги, а кроме того, они способны поддерживать необходимое напряжение лишь в течение первых 3 мин после отказа.

Статические ИБП, напротив, в состоянии осуществлять питание систем ИТ от 5 мин до нескольких часов в зависимости от емкости батарей. При этом ток сети сначала преобразуется в постоянный, от которого производится непрерывная подзарядка батареи. Затем необходимый системам ИТ переменный ток генерируется инвертором, получающим энергию от выпрямителя или — в случае потери питания — от батарей. В комбинации с дополнительными фильтрами тока предприятия получают высококачественный переменный ток — без скачков и провалов напряжения и без наложения частот.

Выбор системы зависит от наличия свободного места, необходимой мощности и ожидаемого ее прироста. В любом случае она должна быть избыточной и тем самым защищенной от отказа отдельных конструктивных деталей ИБП.

Избыточными должны быть не только система питания и ИБП, но и распределение подачи тока в пределах вычислительного центра. Если отдельные сегменты питаются от двух независимых шин, то в этом случае вычислительные системы получают энергию от двух независимых источников питания. Многие серверы для этой цели оснащаются двумя независимыми блоками питания. В противном случае можно воспользоваться статическими переключателями, которые в течение нескольких секунд выполнят переключение между двумя источниками питания. Питание же всех вспомогательных устройств, к примеру кондиционера, осуществляется по третьей, «некритичной», шине. Системы такого рода вполне могут перенести кратковременное отключение питания без нанесения ущерба производству.

Тем, кто сегодня приобретает современные высококачественные статичные ИБП, не стоит опасаться того, что в среднесрочной перспективе их вложения окажутся убыточными из-за совершенствования техники и технологий. ИБП в последние годы действительно неуклонно улучшаются, но появление радикально нового поколения пока не предвидится. Разработчики повышают качество систем главным образом за счет использования новых силовых полупроводниковых устройств в области частичной нагрузки и снижают теплоотдачу благодаря применению внутренних и закрытых систем жидкостного охлаждения. Силовые полупроводниковые устройства поддерживают выпрямители на входе ИБП. Они минимизируют обратное воздействие на питаемую сеть и защищают ее от отрицательных влияний. Таким образом ИБП извлекают из питаемой сети чистую активную мощность. Иными словами, еще лучше системы стать вряд ли способны — они могут только уменьшиться в размерах. ИБП с двойным преобразованием мощностью 30 кВА производства MGE UPS Systems содержит, к примеру, батарею с 10-минутным запасом мощности и тем не менее занимает площадь от 0,67 до 0,685 м².

Управление ИБП также стало проще. Теперь устройство подключается к сети и интегрируется в системное управление. Это позволяет, к примеру, отключать системы в случае отказа. Кроме того, администраторы уже сегодня общаются с ИБП по Ethernet, а при помощи недавно появившегося программного обеспечения они могут управлять системами через обычный браузер Web и получать сообщения о статусе по SMS.

Следовательно, нет никаких причин идти на компромиссы в вопросах электроснабжения. Техника настолько хорошо проработана и легка в обслуживании, что с ее помощью достигается практически 100-процентная готовность. В противном случае компании пытаются экономить не там, где нужно: даже кратковременные отказы ведут к крупным потерям. Тем, кто не готов вкладывать собственные средства, стоит ознакомиться с предложениями внешних центров обработки данных.

Франк Доберас — директор центра обработки данных Steag Energie Contracting. С ним можно cвязаться по адресу: jos@lanline.awi.de.