UPS nabízejí rozšířené možnosti pro virtualizovaná prostředí

Díky pokračující virtualizaci se přepracovávají i projekty týkající se UPS – na scénu se derou modulární modely slibující vysokou škálovatelnost, energetickou účinnost či spolehlivost.


Systémy UPS (nepřerušitelných zdrojů napájení) pro podniky procházejí od šedesátých let, kdy se poprvé objevily u sálových počítačů, neustálým vývojem. V osmdesátých letech si nová třída intelovských počítačů a serverů vyžádala odpovídající stolní a serverové varianty.

Vývoj UPS je v současné době ovlivněn především fenoménem virtualizace serverů i celých datových center a také takzvanými zelenými technologiemi, tedy nezbytným požadavkem na úspory nákladů v oblasti spotřeby elektrické energie a snížení emisí oxidu uhličitého.

Možné ztráty
Ve firemním použití velmi často náklady spojené s odstraněním následků po výpadku energie převyšují pořizovací náklady na UPS pro danou firmu. Podle průzkumů bezpečnostních incidentů je výpadek napájení v poslední dekádě nejčastějším problémem postihujícím české firmy.

V roce 2009 postihl 82 % firem a vede v 31 % firem k největším přímým finančním škodám, jejichž průměrná hodnota byla 123 000 Kč. Pouze 11 % organizací nemělo s výpadkem žádný problém, třeba 55 % jeho následky odstraňovalo do 4 hodin a ještě 6 % více než 1 den. Navíc typický počítač je měsíčně vystaven přibližně dalším 120 problémům spojeným s napájením – napěťovým špičkám, rázovým vlnám, elektromagnetickému rušení, krátkodobým poklesům napětí a občasným výpadkům napájení.

V popředí virtualizace
To vše klade na UPS vysoké nároky a jejich vývojáři je proto permanentně zdokonalují. V poslední době je velkým hnacím motorem v této oblasti virtualizace serverů i celých datových center, za níž se skrývá snižování nákladů na management serverů a též snižování celkové spotřeby energie – současné studie stále ukazují velké rezervy ve využívání kapacity serverů – zhruba třetina serverů je využita jen minimálně. Na tyto změny musí reagovat i fyzická infrastruktura, ke které UPS bezesporu patří.

Virtualizační studie ukazují nutnost správného postupu při virtualizaci, hlavně následného přizpůsobení výkonu UPS a chlazení. Představte si například datové centrum s kapacitou 120 kW, které má celkovou IT zátěž 90 kW, z toho servery 59 kW. Na obr. je spotřeba před virtualizací označena 100 %. Tři čtvrtiny serverů jsou následně virtualizovány, a to v poměru 20:1. Celková IT zátěž pak činí 53 kW, z toho serverová 22 kW. Úspora energie je tedy v tomto případě 27 %.

Pokud by se současně snížil celkový výkon UPS a klimatizací ze 120 kW na 60 kW, dají se celkové úspory zvýšit o 54 %. Proto je nesmírně důležité mít správnou možnost škálování výkonu pro UPS i pro klimatizační systémy.

Virtualizace v této oblasti dnes skutečně hýbe světem. Podle různých průzkumů a měření v datových centrech stále zůstává až 60 procent jejich celkové výpočetní kapacity nevyužito, a tímto řešením dochází k jejímu efektivnějšímu nasazení.

UPS pro podniky
·    Inteligentní systémy

UPS určená pro podniková nasazení se neskládají z pouhých baterií dodávajících elektrickou energii po dobu případného výpadku napájení. Jedná se o komplexní elektronická zařízení, která umožňují řešit nejrůznější problémy související s napájením, jako jsou třeba podpětí i přepětí.

Z existujících technologií typů, to znamená jednoduchého záložního napájení z baterií (off-line), s podporou elektronických obvodů boost a buck (line-interaktivní) či trvale pracujícího střídače (on-line), se ve firmách používají zejména dvě poslední varianty. Přitom i princip on-line UPS s dvojí konverzí je prostý: Usměrňovač nabíjí akumulátorovou baterii a současně napájí stejnosměrným proudem střídač, který do zátěže trvale dodává regulovaný výkon střídavého proudu.

V případě výpadku rozvodné sítě je potřebná energie odebírána z baterie. Po obnovení dodávky ze sítě usměrňovač znovu nabíjí baterii a převezme napájení střídače. Všechny přechody ze síťového provozu na provoz z baterií a naopak probíhají bez jakéhokoliv přerušení dodávky energie na výstupu z UPS. Zátěž je tedy napájena nepřetržitým regulovaným střídavým napětím.

V UPS je zpravidla používán bezúdržbový olověný zatavený akumulátor se suspendovaným (netekoucím) elektrolytem. Automatický self test pravidelně kontroluje stav baterií, které je možné vyměnit za chodu, což zajišťuje nepřetržitý provoz. Studený (cold) start umožňuje záložní zdroj zapnout, i když není zapojen v zásuvce, což je třeba výhodné pro krátké přenesení mimo dosah elektrické sítě.   

·    Úsporné funkce
UPS pro kancelářské nasazení, kde se počítá se zálohováním počítačů i jejich periferií, mívají funkci pro úsporu elektrické energie. Hlavní výstupní zásuvka UPS totiž dokáže rozeznat, zda je připojený počítač vypnutý nebo v režimu „spánku“, a pak dokáže odpojit od elektřiny i nepoužívané periferie připojené ke kontrolovaným zásuvkám. Na úspory má také vliv typ zapojeného přístroje i délka nečinnosti – v případě správného napájení z elektrické sítě dokážou zejména line-interaktivní UPS obejít své „boost/buck“ obvody a dosáhnou účinnosti provozu až 99 %.

·    Management
V souladu s tím, jak se podnikové sítě stávají topologicky složitými a geograficky rozlehlými, vzrůstá u softwaru význam funkcí dálkového ovládání. Správci sítí chtějí  možnost testování vlastní činnosti UPS a uživatel má možnost UPS dálkově ovládat a přizpůsobit akce a činnost při případných problémech s napájením. Samozřejmostí jsou plná podpora virtualizace a vysoká úroveň zabezpečení komunikace s UPS.

Navíc dnešní UPS jsou součástí širšího přístupu k řešení rozsáhlých systémů ochrany napájení a úpravy napájecího napětí v celé síti spolu s implementací nových funkcí včetně softwaru pro správu napájení a pro ovládání přes SNMP kartu. Tyto programy běžně umožňují i graficky znázornit data v reálném čase, například stav UPS, nabití baterií, výkonovou kapacitu, napětí, případně teploty. Dále obsahují funkce zajišťující řízené odstavení více připojených serverů s různými operačními systémy a umožňují rovněž spouštění příkazových souborů, které si uživatel sám vytvořil.

Pro ty, kteří upřednostňují práci přímo na konkrétní UPS, jsou zařízení jistých tříd vybavena alfanumerickým displejem. Ten umožňuje přístup ke všem funkcím a parametrům i na UPS nepřipojené k datové síti.

·    Umístění ve stojanech
Protože je stále více používaných serverů montovaných do stojanů, následně je upřednostňována jejich ochrana pomocí UPS umístěných rovněž ve stojanech. UPS vyšších tříd umožňují stejnou jednotku provozovat jako samostatně stojící nebo po otočení o 90 stupňů a přidání příslušných kolejniček a jednoduchém pootočení displeje také ve stojanu.

Pokud chce uživatel použít UPS montované do stojanu, měl by si ověřit, zda splňují dále uvedené požadavky. Prostor ve stojanu je drahý: čím menší výšku UPS zabere, tím lépe. Baterie by měl být schopen snadno vyměnit koncový uživatel, aniž by se vystavoval nějakému riziku. Možnost přidání externích baterií a tím prodloužení doby zálohování může být také vhodná.

·    Flexibilní a vysoce spolehlivé
V oblasti ochrany a zálohování napájení se začínají prosazovat stejné trendy jako ve zbytku IT. Zákazníci stále více požadují flexibilní, a přitom vysoce spolehlivé, nejlépe redundantní UPS. Vývoj požadavků uživatelů spojený s rozvojem nebo reorganizacemi firem je ve všech oblastech natolik dynamický, že řešení, které si uživatel vytvořil před rokem či dvěma, je v lepším případě potřeba znovu měnit. V horším případě je pak nedostačující rostoucím nárokům samotného uživatele.

Modulární modely
Jak se tedy v podnikové sféře při rozhodování o nákupu UPS rozhodnout? Možností je několik. Například nákup menších typů UPS vždy ke konkrétnímu zařízení, což znamená s každým dalším zařízením přikoupit další UPS, dále pořízení předimenzovaných UPS s vidinou rostoucí zátěže hned v počátku - z toho ovšem plynou relativně vysoké pořizovací náklady a již zaplacená kapacita UPS zůstává leckdy dlouhou dobu nevyužita.

Investičně nejvýhodnějším trendem současnosti je ale pořízení modulárních UPS, které lze pružně rozšiřovat a provozovat také s redundancí.  Tyto modely se skládají ze tří typů modulů: řídicích, výkonových a bateriových. Všechny jsou v případě závady vyměnitelné za běhu, bez nutnosti speciální kvalifikace obsluhy, tedy i běžným uživatelem. Počet výkonových a bateriových modulů je možno za běhu rozšiřovat, a tím navyšovat výkon i dobu zálohy. Řídicí moduly jsou zdvojené, takže v případě výpadku jednoho z nich druhý přebírá správu.

Pro výkonové moduly je možná i vyšší redundance než N+1, proto pokud je nakonfigurována dostatečná výkonová rezerva, je možné mít v záloze třeba 2–3 moduly. Všechny moduly jsou přitom neustále rovnoměrně zatíženy, což znamená, že v případě závady si zbývající menší počet modulů zátěž plynule rozdělí bez výpadku. Po vyjmutí vadné části a jejím nahrazením novou se vše vrátí do původního stavu. Pouze v případě závady bateriového modulu se o něco sníží doba zálohování.

Výkony modulárních UPS se pohybují v širokém rozmezí od jednotek kW do tisíců kW, navíc větší modulární UPS je možno nasazovat i v paralelním provozu, a tím dále zvýšit zálohovaný výkon a spolehlivost řešení.

Autor je IT Business Vice Presidentem ve společnosti APC by Schneider Electric ČR.











Komentáře