Спаситель по имени ИБП

Падения и выбросы напряжения неизбежны, однако неприятности при этом вещь необязательная. ИБП помогут оградить важную информацию и дорогую аппаратуру от опасностей, связанных с нарушением энергоснабжения.

Для организаций, рассчитывающих на использование сетевых ресурсов, залогом успеха является стабильность параметров внешней среды. Производительность - и, в конечном счете, прибыльность - в значительной степени зависит от возможностей пользователя получать через сеть доступ к приложениям и файлам на серверах. Когда серверы и другие сетевые устройства выходят из строя, огромных финансовых потерь, как правило, не предотвратить - падает производительность сотрудников, страдают аппаратные средства и теряется информация.

Зачастую источником проблем в сети становятся капризы природной силы, известной как элек-тричество: причина многих загадочных сбоев аппаратуры кроется в изменении величины электрического тока. Несмотря на то что ни один администратор сети не в состоянии обуздать причудливые выходки электрической энергии, он может свести к минимуму влияние отклонений напряжения на особо чувствительные ре-сурсы сети, при-держиваясь одного простого правила: все ресурсы сети должны быть защищены ИБП (uninterruptible power supply - UPS). Именно ИБП обеспечивают сопряжение между электрическими розетками и компонентами сети, ограждая последние от различных проблем, связанных с энергоснабжением.

ПАДЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЕ НЕ ДОЛЖНО ПОРТИТЬ ВАМ НАСТРОЕНИЕ

Наиболее распространенные виновники неприятностей, связанных с энергоснабжением, - шум линии, выбросы и падения напряжения, повышенное напряжение и отключение питания.

Понятие "шум линии" используют для обозначения случайных, нежелательных электрических импульсов, налагающихся на переменный ток или волны напряжения правильной формы. Переменный ток имеет вид синусоиды с частотой 50 Гц и амплитудой 220 В; график переменного тока сам по себе гладкий, однако шум линии приводит к тому, что форма сигнала оказывается с зазубринами. Как правило, причинами шума линий являются электромагнитные и радиопомехи. Вещание близлежащей радиостанции способно вызвать интерференцию радиоволн и переменного тока, включение флуоресцентных ламп - привести к интерференции электрического тока и электромагнитных волн.

Шум линии приводит зачастую к появлению на мониторах компьютеров статического электричества, вызываемого перекрестными помехами между трансформатором питания и схемотехникой видеосистемы. Возникающая рябь изображения крайне раздражает и при длительном воздействии может привести к усталости глаз.

ИБП, содержащие блоки подавления шума, которые уменьшают шум линии, возникающий из-за интерференции электро-магнитных или радиопомех, помогут нейтрализовать эту проблему. Такие блоки подавления шума работают аналогично частотному фильтру, пропускающему 50 Гц и гасящему все другие частоты. На входе блока подавления шума может быть "зазубренная" волна, однако на его выходе будет "чистая" синусоида с частотой 50 Гц. В результате изображения на этапе станут четче, а нагрузка на глаза меньше. Подавление шума измеряется в децибелах на конкретной частоте. Чем значение в децибелах выше, тем лучше защита от шума.

Еще одной распространенной проблемой, связанной с напряжением, являются скачки напряжения. Скачки проявляются в двух формах: пиковые выбросы - напряжение резко увеличивается в течение короткого времени (менее 0,008 сек) - и продолжительные повышения напряжения. И в том и в другом случае электрический ток заметно увеличивается, в результате чего блоки компьютера, спроектированные для работы при гораздо более низких напряжениях, могут перегреться. Разряд молнии неподалеку вызывает иногда пиковые выбросы, могущие попасть в оборудование через шнур питания или модемные соединения. Продолжительные скачки происходят чаще; зачастую это результат выключения находящегося поблизости кондиционера и других бытовых приборов. Источник питания сетевых компонентов может, как правило, гасить небольшие скачки (более 300 В), однако пиковые выбросы и продолжительные скачки требуют лучшей защиты. В данном случае проблема решается подавлением этих скачков.

Подавление скачков ограждает компьютеры и другие устройства от выбросов путем ограничения напряжения до приемлемого уровня. Блоки подавления скачков напряжения, имеющиеся в составе большинства ИБП, оцениваются с точки зрения того максимального напряжения, которое они пропускают к компьютеру. Практика показывает, что чем меньше уровень пропускаемого напряжения, тем лучше.

Падение и повышение напряжения образуют следующую категорию разрушительных воздействий: падение означает, что напряжение уменьшается до непри-емлемого уровня (эта ситуация заставляет источники питания компенсировать такое уменьшение), повышение же эквивалентно продолжительным скачкам напряжения, которые могут, едва ли не буквально, "поджарить" компоненты сети.

Вина за возникновение обеих ситуаций зачастую возлагается на компании, предоставляющие коммунальные услуги. Такого рода обвинения, разумеется, небеспочвенны, поскольку повышение напряжения вызывается большей частью ошибками коммунальных компаний (например проблемами в электроэнергетической системе), а падение напряжения возникает обычно из-за вызванного высоким спросом на электроэнергию систематического занижения коммунальной компанией уровня напряжения. Например, жаркая погода заставляет многих людей включать кондиционеры, а это, в свою очередь, побуждает коммунальные службы снижать напряжение для того, чтобы справиться с увеличивающимися потребностями в электроэнергии. Если падение напряжения произошло не по вине коммунальных служб, можно держать пари, что оно явилось следствием использования энергоемких устройств и бытовых приборов. Как правило, высокий уровень применения воздушных кондиционеров, персональных компьютеров и сетевого оборудования обуславливает падение напряжения, сохраняющееся достаточно долго для того, чтобы появились проблемы.

Регуляторы напряжений, являющиеся стандартными компонентами ИБП, ослабляют подъемы и спады напряжения путем стабилизации его колебаний. Главная цель регуляторов - поддержка напряжения на постоянном уровне. Когда напряжение падает, регулятор увеличивает его, а в случае повышения напряжения уменьшает до приемлемого уровня.

Наиболее серьезная из всех проблем, связанных с энергоснабжением, - отключение питания. Плохая погода, дорожные аварии и другие происшествия, приводящие к разрушению электроэнергетической системы, могут надолго прервать подачу энергии к вашему оборудованию и сети. Отключение фактически останавливают работу, гася лампы, ослепляя экраны компьютеров и разрушая информацию на серверах (если сервер неожиданно выходит из строя, информация, размещенная в его оперативной памяти, будет потеряна, а головки магнитного диска могут быть повреждены).

Согласитесь, что утерянные файлы данных и поврежденные компоненты, даже при желании, малорентабельными последствиями отключения энергии не назовешь. О невозможности работать и говорить не приходится - во время продолжительной паузы в подаче энергии, компании, чьи ежедневные коммерческие операции в значительной степени зависят от исправности сети, вынуждены отправлять людей по домам. Другая проблема, с решением которой приходится сталкиваться в подобной ситуации, состоит в том, что после того как питание будет восстановлено, сеть необходимо привести в прежнее состояние: неожиданное включение питания может сопровождаться скачками напряжения. В качестве меры предосторожности администраторам сетей следует проследить за тем, чтобы все персональные компьютеры, нагреватели и кондиционеры были выключены после прекращения подачи энергии. В противном случае включение напряжения чревато повышенными нагрузками на компоненты сети.

Когда питание прекращается, аккумулятор ИБП начинает подавать энергию защищаемому устройству, например серверу. Используя инвертор, ИБП преобразует постоянный ток в переменный с напряжением 220 В и подает его на сервер. Насколько долго ИБП может обеспечивать подачу энергии, зависит от емкости его аккумуляторов: чем больше батарея, тем дольше ИБП может вырабатывать энергию. Есть ИБП, которые обеспечивают резервное питание от аккумуляторов в течение нескольких часов. Тем не менее ИБП не предназначены для продолжительного резервного питания в случае сбоев энергоснабжения. Скорее, они предназначены для улучшения условий подачи электроэнергии и обеспечения резервного питания от батарей, достаточного для того, чтобы пользователи смогли выключить серверы при продолжительных отключениях и избежать перезагрузки во время коротких отключений. Если продолжительное резервное питание необходимо постоянно, то следует рассмотреть возможность использования резервных генераторов.

ЗАЩИТИТЕ СВОИ ИНВЕСТИЦИИ

Каждая сеть должна обеспечивать некоторый уровень защиты питания. Однако уровень защиты конкретного оборудования зависит от качества энергоснабжения и возможных затрат, которые компания понесет в случае утраты информации и снижения производительности.

Если условия подачи электричества нестабильны - например, если оборудование подвергается постоянным отключениям (12 и более раз в год) или ему больше 10 лет - сеть оказывается сильно уязвимой со стороны электропитания. В такой ситуации следует подумать о повышении степени защиты (количество и тип защищаемых компонентов сети), а также о типе развертываемых ИБП. Более высокий уровень защиты необходим также в случае, когда повседневная жизнь организации зависит в значительной степени от работы сети.

Как минимум, нужно защитить серверы, использующие кэширование данных при чтении и записи в энергозависимой памяти. Если сервер выходит из строя из-за нестабильности электропитания, вся информация, находящаяся в кэш-памяти, - и, возможно, многочасовая работа, - будет потеряна. Ни одна компания не может позволить себе рисковать, когда речь идет об основных операциях по обработке данных и об информационной базе.

Потребность защиты станций-клиентов и других сетевых устройств зависит от характера конкретной сетевой среды. В общем случае источник питания клиентской рабочей станции обеспечивает адекватную защиту электропитания. Однако, если в клиентской среде выполняются важные приложения типа расчета платежной ведомости, мониторинга ухода за больными и учета продаж, им может потребоваться защита средствами ИБП, особенно если программное обеспечение клиента локально запоминает в оперативной памяти данные, используемые для последующей обработки. При решении вопроса о защите концентраторов и коммутаторов выясните, насколько критичен каждый компонент для общего функционирования сетевой структуры. Если уж вам нужно защищать клиентов, то следует также защитить и сетевую магистраль для сохранения взаимодействия между клиентами и сервером. Даже если вы решите не защищать клиентов, все равно стоит обдумать возможность установки ИБП для обеспечения электропитания магистрали, тем более если серверам необходимо сопряжение посредством сети. Но предположим, вы сочли, что острой нужды в защите станций-клиентов и устройств на магистрали сети средствами ИБП все-таки нет, - тогда, по крайней мере, обеспечьте их защиту с помощью предохранителей и регуляторов напряжений.

КАК ВЫБРАТЬ НУЖНЫЙ ТИП УСТРОЙСТВА?

Как только вы определили, какие компоненты следует защищать, нужно также принять решение о типах развертываемых ИБП. Для выбора имеются три типа устройств: автономные, интерактивные или линейно-интерактивные. Все типы ИБП обеспечивают базовые функции защиты, однако более изощренные интерактивные и линейно-интерактивные системы предоставляют средства для компенсации отклонений напряжения. Повторимся, тип выбираемого ИБП зависит от капризов электропитания конкретной среды и чувствительности компонентов сети и циркулирующей в ней информации.

Автономные ИБП обеспечивают минимальную защиту сетевых устройств только на случай отключения питания (см. Рисунок 1). Исчезновение напряжения приводит к активизации батарей автономного ИБП, тем самым обеспечивая работу оборудования до исчерпания заряда аккумуляторов. Являясь, по сути дела, только резервным источником питания, эти устройства дешевле двух других типов ИБП. Если электропитание оборудования хорошего качаства, то автономные ИБП способны предоставить необходимый уровень защиты.

Интерактивные ИБП - наиболее дорогие устройства бесперебойного питания - защищают критически важное оборудование посредством непрерывной регенерации синусоидальной волны источника питания (см. Рисунок 2). Эта опера-ция аналогична функции, выполняемой повторителем, получающим и регенерирующим цифровые сигналы перед дальнейшей их отправкой по каналу связи. По существу, эти устройства "очищают" напряжение, подаваемое компонентам сети. Интерактивные ИБП обеспечивают питание защищаемых ими устройств при любых условиях и непрерывно перезаряжают свои батареи; они всегда готовы среагировать на проблемы, связанные с подачей питания. Интерактивные ИБП также улучшают качество источника питания за счет регулировки напряжения, что необходимо в случае, если планируется использовать резервные генераторы.

Линейно-интерактивный ИБП представляет собою гибрид интерактивных и автономных ИБП (см. Рисунок 3). При нормальной работе инвертор фильтрует ток в цепи, подаваемый на вход защищаемого устройства, и поддерживает батареи в полностью заряженном состоянии. Если напряжение пропадает, инвертор выполняет обратную операцию, преобразовывая постоянный ток батареи в переменный. Линейно-интерактивные модели ИБП лучше всего приспособлены для поддержки не особенно важных элементов сети, например файловых и принт-серверов.

ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ ИБП

Итак, ИБП - это весьма важные компоненты любой сети; но мало установить ИБП, необходим еще и контроль над правильностью их работы. Администраторы сетей должны постоянно проверять заряд батарей, а также контролировать температуру и качество проводки. Управление электропитанием является составной частью системы защиты питания.

Если ИБП больше десятка, то эффективный способ их контроля и управления насущно необходим. К счастью, большинство производителей ИБП предоставляет вместе со своими системами управляющее ПО. Управляемые источники бесперебойного питания обычно называются интеллектуальными (smart). Подобные устройства могут регис-трировать события, непрерывно контро-лировать качество энергоснабжения, сообщать о состоянии батарей и выполнять другую диагностику. Они также автоматически выгружают с сервера операционную систему в случае, когда продолжительность отсутствия напряжения превышает время автономной работы ИБП. С помощью управляющего ПО при отключении питания работу сети можно автоматически свертывать.

Большинство управляющих программ способно строить полезные диаграммы различных характеристик, описывающих качество электропитания, в частности, частоты и уровня напряжения. Используя программы управления ИБП, необходимые характеристики можно отображать или сохранять в базе данных для дальнейшего просмотра. Возможность контроля напряжения удобна для предотвращения и диагностирования сбоев в сети. Например, повышенное напряжение распознается и корректируется до того, как оно "сожжет" серверы и коммутаторы.

Обычно программы управления ИБП выполняются на рабочих станциях, подсоединенных к сети, и используют собственные уникальные протоколы для взаимодействия с ИБП, подключенными к рабочей станции через последовательный порт. Эта схема работает только с продуктами одного производителя. Однако, если в сети установлены продукты различных производителей, управлять ими приходится посредством протокола SNMP.

Некоторые производители ИБП реализуют интерфейс с протоколом SNMP в своих продуктах, благодаря чему управляющие станции типа Spectrum компании Cabletron и OpenView компании Hewlett-Packard могут применяться для контроля и управления ИБП. Для реализации SNMP ИБП необходимо подсоединить к сети, чтобы он мог взаимодействовать с сетевой управляющей станцией.

Группа инженерной поддержки Internet (IETF) разработала проект стандарта, определяющий структуру информационной базы MIB для источников бесперебойного питания, управляемых посредством протокола SNMP. Этот стандарт является частью в RFC 1628, и его можно просмотреть на Web-узле (http://www.es.net/pub/rfcs/rfc1628.txt).

Примером производителей ИБП, предлагающих в настоящее время интерфейсы SNMP, служат компании ViewSonic и Exide Electronics. ViewSonic предлагает адаптер SNMP, позволяющий осуществлять удаленный контроль и управление источником переменного тока в сети TCP/IP. Этот адаптер специально приспособлен для работы с интеллектуальными системами управления питанием Opti-UPS, однако он совместим и со станциями управления сетью на базе протокола SNMP. Программа OnliNet Vista компании Exide управляет сетевым адаптером ConnectUPS компании Exide, а также SNMP-адаптерами других производителей, отвечающими стандарту RFC 1628.

СДЕЛАЙТЕ ПРАВИЛЬНЫЙ ВЫБОР

Прежде чем купить какой-либо ИБП, проверьте, есть ли у вас план адекватной защиты сети на случай перебоев с энергоснабжением. Если нет, то тянуть с этим вопросом не стоит. План должен определять требования по защите таких компонентов сети, как серверы, клиенты, концентраторы и коммутаторы. Составив подобный план, займитесь оценкой состояния электрической сети, а именно определите периодичность и продолжительность отключений питания, а также наличие выбросов, шума линии и падений напряжения. Затем, оценив влияние этих перебоев на сетевое оборудование и информацию, решите, какие компоненты больше всего нуждаются в использовании ИБП. Лишь имея основательное представление о сетевой среде, вы сможете реально оценить рынок ИБП и выбрать устройство, отвечающее вашим потребностям. (См. Таблицу 1, содержащую список основных производителей ИБП.)

Ниже рассмотрен список критериев, которые следует учитывать при определении требований и выборе конкретного ИБП.

Величина нагрузки. Наиболее простым критерием выбора ИБП является величина нагрузки (мощность), измеряемая в киловольт-амперах (kVA). Этот показатель представляет собой количество энергии, необходимое защищаемому устройству для нормальной работы. Мощность устройства можно грубо оценить, используя следующую формулу: кВА = вольты?амперы/1000. Вольты обозначают величину напряжения, требуемого для работы устройства (например, 110 вольт); амперы обозначают величину постоянного тока, указанную в паспорте устройства. Чем выше значение кВА, тем более мощный и дорогой ИБП вам необходим. Надежный ИБП - тот, у которого значение мощности (кВА) выше вычисленного значения на 20-50%.

Время работы батареи. Этот показатель обозначает период времени, в течение которого ИБП обеспечивает электропитание (при определенной величине нагрузки) защищаемого устройства. В общем случае время работы батареи следует принять равным, по крайней мере, 15 минутам. Иначе гарантировать работу компонентов сети в течение периода, превышающего обычную продолжительность отключения питания, весьма проблематично. Если этого недостаточно, выберите ИБП с возможностью наращивания емкости батарей - и рассмотрите возможность приобретения резервного генератора.

Требования к качеству питания. В случае отключения энергоснабжения все ИБП обеспечивают питание от батарей в течение непродолжительного периода времени. Однако убедитесь в том, что ИБП надлежащим образом улучшают характеристики напряжения переменного тока в случае подачи питания от электросети. Если шум линий имеет место, выбранный ИБП должен содержать блок подавления шума; если напряжение подвержено спадам, ИБП должен обеспечивать регулировку напряжения. В любом случае встроенная защита от скачков напряжения для ИБП обязательна. Даже если выбросы напряжения, происходящие по вине обслуживающей коммунальной компании, в вашей практике редкость, позаботиться о защите от скачков напряжения все-таки стоит, поскольку при возникновении скачков оборудование может сгореть.

Контроль и управление ИБП. Если ваша сеть охватывает несколько этажей здания, купите серию ИБП, которой можно управлять с единой консоли, и тогда распознавание и преодоление перебоев с энергоснабжением будет менее проблематичным. Если ИБП какого-либо производителя уже установлены, дополнительные ИБП следует приобретать или у того же производителя, или у другого поставщика, продукты которого поддерживают стандарт SNMP MIB.

Совместимость с сетями. Если вы выбрали ИБП, управляемый с помощью протокола SNMP, убедитесь в том, что они предоставляют интерфейс с вашей сетью (для того, чтобы он мог взаимодействовать с сетевыми управляющими станциями, ИБП должен быть подсоединен к сети). ИБП необходим порт для подключения к локальной сети, соответствующий ее типу, например Ethernet или Token Ring. Кроме того, если надо управлять удаленным ИБП, не подсоединенным к сети, выясните, поддерживает ли этот источник бесперебойного питания возможность управления посредством модема.

Техническая поддержка. Важным аспектом, который необходимо учитывать при покупке ИБП, является выбор производителя, предоставляющего техническую поддержку, отвечающую вашим потребностям. Вспомнив свой опыт в энергоснабжении и ИБП, приготовьте для производителя список вопросов типа: какие затраты повлечет модернизация программного обеспечения, какие типы поддержки доступны?

Гарантии. Многие производители ИБП дополняют техническую поддержку гарантийными обязательствами. Скажем, условия Ultimate Lifetime Insurance компании Tripp Lite гарантируют замену или ремонт любого оборудования, защищенного источниками Tripp Lite, которое было повреждено в результате перебоев с питанием - от любого источника.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Ни одна сеть не обладает иммунитетом к проблемам, связанным с питанием. Если сеть не защищена от таких опасностей, как шум линии, отключения питания, скачки и падения напряжения, то вы рискуете столкнуться с огромными потерями информации, производительности и оборудования. Этот риск сам по себе достаточен для того, чтобы убедить любого руководителя в необходимости защиты электропитания. Никогда не забывайте старую истину: "Предупреждение лучше лечения". Это относится не только к душевному здоровью, но и к состоянию сети. Небольшой план по защите питания избавит вас от головной боли и бессонных ночей, когда электричество вновь выйдет из-под контроля.

ТАБЛИЦА 1 - ПРОИЗВОДИТЕЛИ ИБП