Безопасность в стойке

Серверные шкафы в 19-дюймовом формате стали привычной картиной даже в небольших компаниях. При колебаниях напряжения или потере питания за обеспечение работоспособности установленного в них оборудования в большинстве случаев отвечает ИБП. Однако не все устройства одинаково хорошо подходят для работы в стойке.

Дискового пространства и вычислительной мощности не бывает слишком много - такова старая аксиома компьютерной отрасли. Неважно, насколько производительны процессоры и сеть, потребность растет постоянно, новые приложения и услуги быстро поглощают имеющиеся ресурсы. Тенденция проявляется во все большем количестве все более быстрых серверов.

В результате предприятию не остается ничего иного, как только максимально уплотнять свои серверные помещения и вычислительные центры. Обычно это означает установку оборудования в 19-дюймовых шкафах. Стандартизированные размеры обеспечивают быстрое и экономное размещение серверов, коммутаторов, маршрутизаторов и других устройств. Администраторы в восторге: все собрано в одном месте и заперто за надежными дверями. Кабельная проводка аккуратно укладывается и разводится с помощью системы каналов. Таким образом, на площади менее 1 м² удается расположить сетевую инфраструктуру небольшой компании или более 80 процессоров для серверной фермы. Ясно, что отказ системы имел бы фатальные последствия. Поэтому для предотвращения помех в питании и полных отказов сетевого напряжения в стойку интегрируются источники бесперебойного питания (ИБП).

В стоечной системе они решают те же задачи, что и ИБП для отдельно стоящего сервера. Однако вследствие особенностей местоположения, охлаждения и конструкции некоторые устройства выполняют свои обязанности в шкафу 19″ лучше других.

КУДА ДЕВАТЬ ТЕПЛО?

ИБП формата 19″ должен быть очень компактным, поскольку чаще всего ему отводится в стойке одна или две монтажные единицы. Тем самым его высота ограничена 9 см. Это обстоятельство предъявляет особые требования к аккумуляторам, которые занимают большую часть объема корпуса и потому должны быть тонкими (см. Рисунки 1 и 2). Серьезные производители ИБП тщательно отбирают компоненты с расчетом на их использование в стоечной системе, при этом компоненты должны обладать повышенной теплостойкостью, а кроме того, аккумуляторы должны иметь плоскую конструкцию.

Рисунок 1. К размерам ИБП формата 19? предъявляются жесткие требования, поскольку место в стойке ограничивается высотой в одну или две монтажные единицы. Как следствие, аккумуляторы должны быть компактными.

Рисунок 2. И ИБП, и аккумуляторы помещаются в стойку.

Очень важное условие состоит в том, чтобы управление зарядкой аккумуляторов происходило в соответствии с определенной производителем характеристической кривой. Повышение температуры, как это часто происходит в стоечных ИБП, всегда ведет к понижению напряжения зарядки. Аккумуляторы заряжаются медленнее, однако их срок жизни заметно повышается благодаря точному подбору напряжения. Для современных серверов и их блоков питания минимальная мощность ИБП должна составлять 1500 ВА. Применение менее мощных устройств имеет смысл лишь в исключительных случаях. Если в стойке можно разместить устройство высотой лишь в одну монтажную единицу, то этому критерию удовлетворяют лишь ИБП линейно-интерактивного типа. Электроника в линейно-интерактивных системах занимает меньше места, чем в системах с двойным преобразованием аналогичной мощности (см. Рисунок 3). Кроме того, их эффективность выше, а значит, меньше теряется мощности и выделяется тепла. Неплохие аргументы в пользу линейно-интерактивного устройства.

Рисунок 3. Электроника в линейно-интерактивных системах занимает меньше места, чем в системах с двойным преобразованием.

При использовании дополнительных батарей такие ИБП обеспечивают длительное время автономной работы, но занимают много места. Впрочем, это стоит обдумать: сегодня в стойках монтируются и компоненты VoIP. Соответствующие телефонные услуги должны быть доступными и в случае отказа питания в течение нескольких часов.

Если речь идет лишь об ИБП с двойным преобразованием, важно посчитать величину отводимого тепла. Из-за дорогой электроники внутри ИБП и постоянной загруженности инвертера едва ли достижим КПД более 90%. При наихудшем варианте, когда ИБП в режиме питания от батарей используется для включения всей нагрузки, потребление источником тока удваивается по сравнению с обычным режимом эксплуатации. За это приходится и платить вдвойне, когда нагрузки автоматически запускаются одна за другой для ограничения пиковых значений тока.

На крупных предприятиях 19-дюймовые стойки часто заполняются по максимуму. Тогда в виде тепла теряется до 30 кВт мощности.

В этой ситуации единственное решение - создание общей концепции, когда стоечная система, система охлаждения и питание рассматриваются как единое целое, благодаря чему удается исключить потери из-за некорректного согласования компонентов.

Каждый производитель знает, что компактная конструкция стоечного ИБП ведет к ухудшению таких характеристик, как тепловые потери, максимальная производительность и время автономной работы. Если место ограничено, остается искать другие пути для компенсации этих недостатков. Одна из возможностей - повышение частоты, с которой работает конвертор ИБП. Чем выше частота, тем меньше теряемая при преобразовании энергия. Выделение теплоты падает, максимально доступная производительность ИБП растет. Однако более высокие частоты способствуют росту излучения помех, и в той же мере увеличивается чувствительность к другим источникам сигнала. В результате ИБП быстро достигает предельных значений электромагнитной совместимости.

Особенно жесткие требования к электромагнитной совместимости предъявляются, когда питание должно подаваться телекоммуникационному оборудованию. Чувствительны к излучению и медицинские устройства, поэтому потенциальные покупатели из обеих отраслей должны обращать особое внимание на характеристики электромагнитной совместимости ИБП.

Когда стойка наполнена небольшими плоскими серверами, она очень быстро заполняется множеством проводов. При покупке стоечного ИБП следует выяснить, имеется ли необходимый набор разъемов ИБП для подключения нагрузок. Это должны быть либо штепсельные розетки с защитным контактом, либо стандартные разъемы для мониторов и блоков питания ПК (или их комбинация). Последние занимают гораздо меньше места, чем защитные розетки, поэтому их использование в стойке более целесообразно. Фиксация позволяет предотвратить отказы питания из-за случайного выдергивания штепселя. Шины и система креплений помогают упорядочить подключение серверов к розеткам. В медицинских учреждениях требуется, кроме того, чтобы розетки в нормальном режиме эксплуатации были недоступными с целью предотвращения помех от посторонних устройств.

Рисунок 4. Батареи можно заменить и во время работы.

После ввода в эксплуатацию ИБП не должен доставлять хлопот администратору. Для быстрой диагностики у добротного стоечного ИБП на передней панели имеется индикатор статуса. На случай аварии или проведения ремонтных работ спереди устанавливается переключатель на обходной канал. Такие же требования предъявляются и в отношении замены аккумуляторов. Срок службы современных свинцово-гелиевых аккумуляторов достигает нескольких лет, однако, когда дойдет до дела, замена будет произведена в любом случае быстрее и с заметно меньшими затратами, если администратор сможет ее провести без прерывания работы и демонтажа ИБП (см. Рисунок 4).

В серверном помещении или вычислительном центре очень важно предусмотреть возможность управления подачей тока. В аварийном случае с его помощью можно перезагрузить зависший сервер или быстро отключить систему, которая подверглась хакерской атаке. При этом в ИБП должны иметься независимо включаемые выходы и наглядное программное обеспечение для управления. В идеальном варианте устройство подключают к корпоративной системе управления, HP OpenView или CA Unicenter, чтобы управление выходами осуществлялось из приложения посредством протокола SNMP. При авариях или на время командировки администратору пригодится встроенный в ИБП сервер Web, управление и обслуживание которым происходит при помощи стандартного браузера. И тот, и другой необходимо защитить введением пользовательских прав и паролей.

В высококачественных ИБП предусматривается место для установки датчиков, предоставляющих администратору дополнительную информацию о том, где расположен ИБП и каковы условия окружающей среды. Важными данными являются влажность и температура. Через ИБП могут передаваться и дискретные входные сигналы об открытии/закрытии дверей и от пожарной сигнализации.

ОДИН ПЛЮС ОДИН РАВНО ОДИН

Крупные системы ИБП, как правило, обладают некоторой избыточностью: либо в случае ошибки запускается резервный модуль всего ИБП, либо нагрузка при отказе одного ИБП распределяется по остальным.

Для стоечного ИБП - по причине нехватки места - избыточность не может быть реализована таким образом. Однако в компании MGE, например, обходят это ограничение, используя трансферный переключатель STS - это вспомогательное устройство позволяет осуществлять питание нагрузки от двух разных источников. Как правило, это - ИБП и второй, независимый от него, источник.

Речь может идти о питании от сети или еще об одном ИБП. При помощи трансферного переключателя источники питания переключают без прекращения работы. Это облегчает замену ИБП или другие мероприятия по его обслуживанию, поскольку электроэнергия продолжает поступать на нагрузку.