Инженерный уровень

Требования к подсистеме энергоснабжения ЦОД

На территории РФ в дополнение к ANSI/TIA-942 существуют "Правила устройства электроустановок (ПУЭ)". Этот документ выделяет категории надежности электроснабжения (объекты I, II категории и объекты особой группы первой категории) и дает общие рекомендации по обеспечению каждого из уровней. Стандарт TIA-942 определяет четыре уровня бесперебойной работы и, соответственно, требований к системе электроснабжения ЦОД.

ЦОД уровня 1 не имеет резервирования (избыточности). В его топологии один путь для распределения электропитания и охлаждения.

ЦОД уровня 2 имеет резервированные (избыточные) компоненты, но только один путь. Он имеет один путь для распределения электропитания и охлаждения, но имеет ре-зервированные (избыточные) компоненты на этом пути распределения. Проектные воз-можности ИБП (UPS) и генераторов имеют оценку N 1 (Need plus One), что означает од-нопоточный путь распределения по всей площади. Техническое обслуживание и ремонт критического пути электроснабжения и других частей инфраструктуры объекта потребует остановки процесса обработки данных.

ЦОД уровня 3 имеет несколько путей распределения электропитания и охлажде-ния, но только один путь активен. Поскольку резервированные компоненты имеются не на одном пути распределения, это позволяет производить техническое обслуживание и ремонты параллельно с работой ЦОД. Возможности уровня 3 позволяют осуществлять любую плановую деятельность инфраструктуры объекта без какого-либо нарушения нор-мального хода работы технических средств машинного зала.

ЦОД уровня 4 предусматривает полное резервирование. Такой центр должен быть оснащен, как минимум, двумя полностью независимыми электрическими системами, на-чиная от фидеров электропитания и входных магистралей от провайдеров услуг связи и заканчивая дублированием блоков питания серверных лезвий.

Большое значение при проектировании ЦОД уровней 3 и 4 имеет выбор источника бесперебойного питания (ИБП), обеспечивающего электроснабжение в случае выхода основного. Представленные на рынке системы ИБП имеют самые разнообразные функции и варианты исполнения. В настоящее время применяются три основных типа: резервные (Offline или Standby), линейно-интерактивные (Line-interactive) и активные (Online) системы.

Резервные системы, согласно предписаниям IEC 620403, класс 3, получили новое название: системы с зависимостью от напряжения и частоты (Voltage and Frequency Dependent, VFD). Они защищают оборудование лишь при исчезновении напряжения, падении напряжения, а также повышении напряжения, поэтому не пригодны для использования в ЦОД, серверных помещениях и не применяются в технологиях автоматизации.

ИБП интерактивного типа - в соответствии с классификацией IEC 620403, класс 2, это системы с независимостью от напряжения (Voltage Independent, VI) - помимо прочего, защищают от коротких замыканий во внешней электросети и от линейных шумов. Этот тип ИБП применяется, прежде всего, в тех сферах, где выравнивание напряжения не имеет критического значения для эксплуатации систем. ИБП классов 2 и 3 схожи в том, что переход на работу от батарей происходит только в случае исчезновения напряжения в электросети. Их владельцам нужно принимать во внимание время, необходимое на переключение, так как для критически важных приложений оно может оказаться слишком большим.

Системы с независимостью от частоты и напряжения (Voltage and Frequency Independent, VFI) класса 1 по стандарту IEC 620403 соответствуют активным системам с двойным преобразованием и обеспечивают наивысший уровень защиты, действуя как генераторы, они непрерывно создают собственное сетевое напряжение. Поэтому подключенные устройства постоянно и без ограничений снабжаются сетевым напряжением, форма которого соответствует правильной синусоиде. В отличие от решений класса 2, они защищают оборудование от высоких пиков напряжения, отклонений частоты, пиков включения и верхних гармоник и, тем самым, поддерживают работу основных критически важных для предприятия приложений.

Требования к подсистеме обеспечения климата

Современные ИБП с двойным преобразованием работают без трансформаторов, а некоторые оснащены выпрямителями на биполярных транзисторах с изолированным затвором (Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT). В результате они не только обеспечивают больший КПД (по сравнению с ранее выпускавшимися устройствами), но на их изготовление требуется меньше железа и меди.

К примеру, если нужно защитить ЦОД, построенный на базе блэйд-серверов и создающий большую емкостную нагрузку, то традиционные системы работают с очень низким КПД, составляющим около 89%, поскольку используют трансформаторную технологию, рассчитанную на индуктивные нагрузки. На бестрансформаторные ИБП это практически никак не влияет. И при такой нагрузке их КПД достигает 90?95%. Таким образом, даже при использовании в ЦОД блэйд-серверов, мощность ИБП может быть снижена.

Для определения экономической эффективности ИБП важно учитывать не только стоимость приобретения, но и затраты, возникающие в случае потенциального сбоя, а также эксплуатационные расходы, рассчитываемые за весь период использования системы. В избыточных системах с немодульной архитектурой для обеспечения требуемой защиты от сбоев применяются два идентичных устройства. В случае отказа одного, второе сможет полностью обеспечить необходимую мощность. Однако такой подход имеет ряд недостатков. В частности, обе системы постоянно включены, даже если условия позволяют обходиться лишь одной из них. К тому же они функционируют в режиме частичной нагрузки с крайне низким КПД. А поскольку модернизировать такие системы сложно, они, как правило, планируются с чрезмерным запасом мощности.

В случае модульных систем со вставными элементами ИБП формата 19" избыточность обеспечивается по формуле "N 1". Это означает, что при сбое одного модуля ос-тальные способны взять на себя всю нагрузку. Так, мощность 120 кВА будут обеспечивать не две установки по 120 кВА каждая, а четыре модуля по 40 кВА. При такой концепции все модули работают с оптимальной загрузкой и очень высоким КПД, поэтому добавочная нагрузка в энергетическом балансе будет гораздо меньше.

Требования к системе охлаждения и кондиционирования

В соответствии с предложенной Uptime Institute моделью расчетов систем климатики для ЦОД определяются три класса систем бесперебойного охлаждения, выбор которых зависит от нагруженности стоек и объема воздуха в машинном зале в расчете на стойку:

  • класс A (вентиляторы кондиционеров и циркуляционные водяные насосы питаются от ИБП, между чиллером и кондиционером имеется гидроаккумулятор в водяной петле),
  • класс B (вентиляторы кондиционеров работают от ИБП),
  • класс C (традиционное электроснабжение системы охлаждения: только от гарантированного электропитания с перерывом на время запуска ДГУ и повторного включения системы охлаждения).

Большое значение имеет выбор системы обеспечения климата с современной системой управления, позволяющей динамически (автоматически) регулировать ее производительность в зависимости от потребляемой мощности ЦОД, тем самым добиваться существенного повышения эффективности ЦОД при эксплуатации. Для большей сбалансированности системы электроснабжения и кондиционирования необходимо проектировать одновременно.

Дополнительные требования к инженерным подсистемам ЦОД

Помимо отмеченных (предотвращение отказа ЦОД по сбою электропитания и ситемы обеспечения климата), при проектировании ЦОД также следует учитывать и ряд других требований, обеспечивающих его отказоустойчивость (в основном для ЦОД классов 3 и 4), в частности, от:

  • катастроф (основной и резервный ЦОД должны находится на расстоянии не менее 100 км - эта цифра может меняться в зависимости от отраслевых требований и географической специфики);
  • пожаров и задымлений;
  • затоплений, резких температурных изменений, пыли;
  • частичного разрушения здания;
  • электромагнитных излучений;
  • несанкционированного доступа, взлома, краж.

В полной мере требования к ЦОД по уровням надежности и доступности определяются исходя из бизнес-требований, в частности, например, исходя из показателей RPO/RTO и возможных убытков в случае снижения уровня доступности ЦОД.

Требования к сервису ЦОД

Базовая задача, решаемая любым ЦОД, состоит в обеспечении соглашения об уровне обслуживания (SLA –Service Level Agreement) между поставщиком и заказчиком ИТ-сервиса. SLA обычно жестко регламентирует деятельность ЦОД. Ключевой момент обеспечения критичного сервиса для бизнеса сервисов – гарантия сохранности данных. Для обеспечения такой гарантии применяются следующие технологии:

  • Резервное копирование и восстановление данных
  • Технологии катастрофоустойчивости хранения данных
  • Методы обеспечения высокой доступности сервисов
  • Технологии виртуализации

Оценка рисков и разработка мероприятий по снижению их воздействия на проект ИС

Аварии связанные с отключением электропитания за последние два года стоили операторам ЦОД около $ 1.02 млн., говорится в исследовании Ponemon Institute, проведенном при поддержке компании Emerson.

В исследовании проанализированы возникшие затраты вследствие аварий в 41 американском ЦОД, с размером фальшпола не менее 700 кв. метров, за два последних года. Анализировались затраты, связанные с воздействием на производительность, юридические и регулирующие последствия, а так же потеря доверия клиентов к ЦОД.

Исследователи пришли к заключению, что затраты ЦОД, связанные с отключением электричества составляют приблизительно 5 600$ в минуту. Показатель был получен из общей продолжительности отключения электричества и размера ЦОД. Средняя длительность аварии составляла 90 минут.

Основные причины аварий ЦОД заключались в неисправности аккумуляторов ИБП (65%), превышение мощность ИБП (53%), случайное аварийное отключения (51%) и отказа оборудования ИБП (49%).

Полное отключение электропитания Дата-Центра, со средним временем восстановления 134 минуты, стоило приблизительно 680 000$. Частичное отключение электропитания Дата-Центра, длительностью 59 минут, привело к затратам приблизительно 258 000$.

Основным фактором, влияющим на выбор архитектуры построения ИС организации (ИТ ландшафта), является оценка потенциальных рисков. По данным статистики большую опасность для ИС представляют не крупномасштабные катастрофы, а незначительные локальные инциденты, сбои приложений, неисправности оборудования, проблемы безопасности и человеческие ошибки. Оценка потенциальных рисков бизнес-процессов позволяет понять бизнес-требования и определить критерии обеспечения непрерывности бизнес-процессов, благодаря оценке вероятности инцидентов различных типов и величин ущерба.

Требования к персоналу ЦОД

Несмотря на правильно проведенные проектирование и реализацию международных обязательств на внутригосударственном уровне при построении ЦОД и его имплементацию, дальнейшая его эксплуатация более чем на 90% определяет возможность поддержания заданных к нему требований. Поэтому наличие всех необходимых сертификатов, опыт работы и др. у персонала являются решающими факторами успешности работы ЦОД.

Примечание: (от лат. implere - выполнять, исполнять; англ. implementation) - реализация государством международно--правовых норм на своей территории.

Сообщение успешно послано!

Мы свяжемcя с вами в ближайщее время!

Закрыть

Отправка Сообщения

Фамилия Имя:
Компания:
E-mail:
Телефон:
Сообщение: