Redundancja centrum danych zapewnia nieprzerwaną pracę dzięki duplikacji kluczowych podzespołów, takich jak źródła zasilania, serwery i układy chłodzenia. Konfiguracje takie jak N, N+1, 2N lub nawet 3N2 zapewniają różny poziom redundancji i optymalizacji poziomu bezpieczeństwa oraz stabilności. Dzięki redundancji centra danych mogą działać bez obaw, ponieważ ich infrastruktura jest zabezpieczona przed potencjalnymi awariami.
Podtrzymywanie pracy dzięki redundancji
W branży infrastruktury elektronicznej redundancja centrum danych od zawsze była najskuteczniejszą metodą zwiększania dostępności mocy i tym samym usług. Teoria i praktyka zapewniania niezawodności wskazują, że dodanie redundantnych podzespołów zwiększa niezawodność systemu.
Zasada jest prosta: jeśli podzespół redundantnego systemu ulega awarii, pozostałe podzespoły podtrzymują płynną pracę systemu.
Redundancja centrum danych zakłada duplikowanie krytycznych podzespołów w celu zapobiegnięcia zakłóceniom działania. Można to zagwarantować na kilka sposobów:
- Redundancja sprzętu: duplikacja serwerów, dysków twardych i innego sprzętu.
- Redundancja toru mocy: utworzenie wielu obwodów elektrycznych w celu zapewnienia ciągłości zasilania.
- Redundancja sieci: wiele połączeń sieciowych.
Wspomniane strategie zapewniają wysoką dostępność usług.
Uptime Institute dzieli centra danych na cztery poziomy (od Tier I do Tier IV), z których każdy kolejny zapewnia większy stopień redundancji i niezawodności. Przyjrzyjmy się różnym poziomom redundancji
Poziomy redundancji: Tier 1, Tier 2, Tier 3 i Tier 4
Poziomy redundancji centrum danych różnią się w zależności od klasyfikacji Tier.
Tier 1 to najbardziej podstawowy poziom obejmujący pojedyncze źródło zasilania i układ chłodzenia. System nie jest redundantny, co wiąże się z przerwami w pracy trwającymi łącznie około od 28 do 29 godzin rocznie.
Tier 2 to redundancja częściowa, obejmująca podzespoły takie jak awaryjne generatory i sprzęt do chłodzenia. Dostępność jest zwiększona.
Tier 3 zapewnia pełną redundancję. Każdy krytyczny podzespół taki jak źródło zasilania lub układ chłodzenia jest redundantny w konfiguracji N+1. Oznacza to, że dla każdego niezbędnego podzespołu zapewniony jest dodatkowy podzespół. Taka konfiguracja zapewnia niezakłócone zasilanie i dostępność na poziomie 99,982% lub około 1,6 godziny przestojów w ciągu roku.
Tier 4 to poziom, na którym dostępność centrum danych wynosi 99,995%, co odpowiada około 26 minutom przestojów w ciągu roku. Taka redundancja gwarantuje nadzwyczajną tolerancję usterek. Każdy krytyczny podzespół jest w pełni redundantny w konfiguracji 2N+1.
Redundantne źródła zasilania w centrach danych
Elementy dobrego źródła zasilania
W celu zagwarantowania niezawodnego zasilania centrum danych niezbędnych jest kilka podzespołów.
Generatory mają krytyczne znaczenie. Są aktywowane w razie awarii zasilania. Takie generatory są często zasilane silnikami na olej napędowy i muszą być regularnie testowane w celu zagwarantowania sprawności w razie sytuacji awaryjnej.
Zasilacze UPS, nazywane też falownikami, mają kluczowe znaczenie dla zapewnienia zasilania w razie awarii.
System przełączników statycznych (STS) bez zakłóceń zarządza przesyłem z jednego źródła do drugiego. W razie awarii głównego źródła zasilania natychmiast przełącza układ na zasilanie awaryjne.
Jednostki dystrybucji mocy (PDU) rozprowadzają energię elektryczną do różnego sprzętu w centrum danych.
Zasilacz UPS: Kluczowe dla zapewnienia redundancji zasilania
zasilacze UPS zaczynają działać natychmiast po wystąpieniu awarii zasilania, dzięki czemu zapewniają nieprzerwaną pracę krytycznego sprzętu.
W celu zwiększenia redundancji często używane są konfiguracje N+1 i N+X. W konfiguracji N+1 do każdej grupy zasilaczy UPS dodawany jest jeden dodatkowy zasilacz, podczas gdy konfiguracja N+X zakłada dodanie kilku redundantnych zasilaczy UPS.
Zasilacze UPS przeważnie pracują w trybie podwójnej konwersji, przekształcając prąd zmienny na prąd stały i odwrotnie, umożliwiając stabilizację napięcia dostarczanego do serwerów w celu ochrony obciążeń.
Delphys XL to zasilacz UPS o wysokiej wydajności zaprojektowany specjalnie z myślą o zabezpieczaniu większości krytycznych zastosowań. Posiada następujące funkcje:
- nadzwyczajna wbudowana ochrona
- unikalna koncepcja bloku pozwalająca wyeliminować wszystkie potencjalne punkty awarii
- rozwiązanie odpowiednie dla wszystkich architektur centrum danych, zapewniające kontrolę nad dystrybucją energii dzięki niezależnej pracy każdego z bloków.
Ten zasilacz UPS posiada innowacyjny tryb pracy: tryb inteligentnej konwersji.
Tryb inteligentnej konwersji opiera się na zaawansowanym algorytmie,
który nieustannie monitoruje jakość sieci i wybiera optymalny tryb pracy spośród dwóch opcji, konwersji podwójnej (VFI) i technologii „line interactive”, w czasie rzeczywistym.
W razie wystąpienia zakłócenia w sieci zasilacz UPS jest automatycznie przełączany w tryb podwójnej konwersji z czasem przełączenia wynoszącym 0 ms zgodnie z wymogami klasy 1 normy IEC 62040-3.
Ten tryb nawet 5-krotnie ogranicza straty i pozwala zaoszczędzić 350 MWh rocznie bez ryzyka dla ciągłości zasilania.
Redundancja 2N, 3N2 i Catcher: Co to jest?
2N: Definicja i korzyści
Redundancja 2N oznacza, że centrum danych jest wyposażone w dwukrotność potrzebnej liczby krytycznych podzespołów każdego typu. Taka konfiguracja pozwala zagwarantować, że awaria w żadnym z punktów nie może zakłócić pracy całego układu.
Taka architektura ma wiele zalet. Przede wszystkim zapewnia nadzwyczajną niezawodność. Nawet w razie awarii podzespołu system kontynuuje pracę bez zakłóceń.
Jednak do zapewnienia wszystkich możliwych korzyści ta konstrukcja wymaga redundancji wszystkich sprzętów elektrycznych (generatory, falowniki, zasilacze UPS, przełączniki itp.), co wiąże się z koniecznością zainwestowania w dwukrotnie większą ilość sprzętu.
3N2: Definicja i korzyści
Celem architektury rozproszonej, np. „4N3” lub „3N2”, jest optymalizacja redundancji zasilania poprzez rozdzielenie go między różne systemy. W przypadku tej konfiguracji z całkowitej liczby czterech systemów tylko trzy są potrzebne do zasilania obciążenia. Oznacza to, że na każdą parę pracujących jednostek zawsze dostępny jest zapasowy podzespół.
Korzyści są oczywiste: Optymalizuje wdrażanie zasilaczy UPS i ogranicza konieczność inwestycji. Niestety odbywa się to kosztem złożoności. Ta architektura wymaga wcześniejszego zamontowania wszystkich zasilaczy UPS, co wiąże się z ograniczeniami dotyczącymi kabli oraz zmniejsza zgodność z wymogami modułowości centrów danych.
Catcher: Definicja i korzyści
Architektura Catcher pozwala utworzyć architekturę N+1 lub N+2 w ramach układu zasilacza UPS przy jednoczesnym utrzymaniu tolerancji usterek i możliwości jednoczesnego przeprowadzania konserwacji dzięki wykorzystaniu systemu przełączników statycznych (STS) znajdujących się między zasilaczem UPS a obciążeniem. W tej konfiguracji jednostki STS są używane w następujących celach:
- Przesyłanie krytycznego obciążenia między głównym lub aktywnym systemem a jednostką Catcher.
- Odizolowanie obwodu w razie zwarcia.
System dystrybucji energii za jednostkami STS może zostać zaprojektowany w podobny sposób jak układ o architekturze 2N.
W ramach takiej konfiguracji zasilacz UPS może pracować pod obciążeniem wynoszącym 75% lub więcej, podczas gdy w normalnych warunkach układ Catcher pozostaje nieobciążony.
Architektura Catcher jest obecnie wykorzystywana przez duże i średnie centra danych, m.in. placówki odpowiadające za hosting usług w chmurze i centrach kolokacyjnych, jako alternatywa dla tradycyjnej architektury 2N. Takie podejście zapewnia podobny poziom dostępności przy jednoczesnym zwiększeniu efektywności i obniżeniu kosztów kapitałowych.
Model Catcher wyróżnia się dzięki możliwości optymalizacji redundancji i ograniczenia kosztów inwestycji. W odróżnieniu od konfiguracji 2N i 3N2 model Catcher opiera się na elastycznym podejściu, co ułatwia dostosowanie do konkretnych potrzeb danego centrum danych. Ta elastyczność jest szczególnie korzystna podczas rozbudowy placówki.
Model Catcher ma wiele zalet:
- Kontrola kosztów: Mniejsze zapotrzebowanie na redundantne podzespoły, co przekłada się na obniżenie kosztów początkowych.
- Lepsze dopasowanie wielkości zasilaczy UPS
- Uproszczona konserwacja: Wymiana poszczególnych modułów jest możliwa niezależnie, bez zakłócania pracy.
Przykład: w przypadku architektury Catcher przed pomieszczeniem wymagającym zasilania na poziomie 1 MW musi znajdować się zasilacz UPS 1 MW oraz STS ok. 1600 A. W razie awarii zasilacza UPS system STS przekieruje obciążenie do zapasowego zasilacza UPS lub systemu Catcher, które pełnią też funkcję redundantnego sprzętu dla innych pomieszczeń.
Dzięki wdrożeniu tego modelu firmy mogą zagwarantować dużą dostępność swoich usług przy jednoczesnym utrzymaniu kontroli nad kosztami.
Rola systemu przełączników statycznych
System przełączników statycznych (STS) umożliwia przekierowanie krytycznego obciążenia ze źródła zasilania, które uległo awarii, do innego źródła bez zakłócania pracy.
W odróżnieniu od przełączników ATS system STS wykorzystuje półprzewodniki, np. tyrystory, do przełączania między dwoma źródłami zasilania. To umożliwia niemal natychmiastowe przełączenie w ciągu zaledwie kilku milisekund. Ta prędkość ma ogromne znaczenie w przypadku krytycznych zastosowań, w których zasilanie nie może zostać zakłócone nawet na krótką chwilę. W związku z tym system STS szczególnie dobrze sprawdza się w sektorach, w których ciągłość zasilania ma ogromne znaczenie, np. w sektorze bankowym, finansowym, służby zdrowia lub centrów danych.
Ponadto przełączniki STS można też zamontować bezpośrednio w szafach w centrach danych. To kompaktowe i efektywne rozwiązanie do zarządzania zasilaniem. W związku z tym firmy mogą zagwarantować niezawodność swojej infrastruktury, jednocześnie optymalizując wykorzystanie dostępnej przestrzeni.
„Technologia STS umożliwia osiągnięcie wysokiego poziomu dostępności zasilania oraz kontrolowanie kosztów”
Xavier Mercier – dyrektor ds. marketingu, EMEA, Socomec
STATYS – system przełączników statycznych Socomec
W sytuacji, w której ciągłość zasilania ma kluczowe znaczenie dla utrzymania konkurencyjności, system przełączników statycznych STATYS firmy Socomec jest szczególnie przydatny.
Dzięki ponad 35-letniemu doświadczeniu i milionom godzin użytkowania Socomec może nieustannie ulepszać swoje produkty i usługi. Czwarta generacja przełączników STATYS gwarantuje nieprzerwaną dostępność zasilania dla zastosowań w zakresie od 32 do 1800 A.
Ten zakres został określony specjalnie z myślą o środowiskach, w których działanie sieci nie może zostać zakłócone.
- Przełączniki statyczne STATYS gwarantują maksymalną wytrzymałość w celu zapewnienia dostępności całkowitej mocy i spełnienia wszystkich wymogów w zakresie integracji.
- Redundancja mikroprocesora, oddzielonego fizycznie w celu zwiększenia bezpieczeństwa.
- Napęd SCR z niezależnymi, redundantnymi źródłami zasilania.
- Redundantny układ chłodzenia z systemem monitorowania.
Ponad 8000 jednostek pracujących obecnie na całym świecie.
Chcesz dowiedzieć się więcej? Skontaktuj się z naszym zespołem, wypełniając niniejszy formularz.
