Podstawowym elementem, który decyduje o niezawodności działania i dostępności systemu IT jest zasilanie gwarantowane. W serwerowniach w powszechnym zastosowaniu wykorzystywane są UPS’y. Jednak najbardziej strategiczne systemy stawiają na zasilanie gwarantowane wygórowane wymagania wynikające z wymaganych wskaźników dostępności systemów IT.

Tabela 1. Dostępność sytemu IT wyrażona w procentach oraz związana z tym maksymalna niedostępność w skali roku.

Wybór struktury systemu zasilania jest uzależniony od wymaganego przez biznes wskaźnika dostępności systemu IT.

Klasyfikacja The Uptime Institute

The Uptime Institute (UI) zdefiniował klasyfikację systemów zasilania serwerowni wg poziomu dostępności.

• Poziom I (Tier I) składa się z pojedynczej linii dystrybuującej zasilanie bez nadmiarowych komponentów, zapewniający 99,671% dostępności.
• Poziom II (Tier II) składa się z pojedynczej linii dystrybuującej zasilanie z nadmiarowymi komponentami zapewniający dostępność 99,741% dostępności.
• Poziom III (Tier III) składa się z wielu aktywnych instalacji zasilających, lecz tylko jedna z nich ma elementy zapewniające redundancję oraz jest utrzymywana konkurencyjnie – zapewnia 99,982% dostępności.
• Poziom IV (Tier IV) składa się z wielu aktywnych instalacji zasilających, posiada komponenty nadmiarowe i jest odporna na uszkodzenia, zapewnia 99,995% dostępności.

Obecnie, według informacji udostępnianych przez producentów systemów zasilania gwarantowanego osiągane są znacznie wyższe poziomy dostępności niż wymaga to klasyfikacja UI. Np. firma APC dla Poziomu I osiąga dostępność 99,92%, dla Poziomu II – 99,93%, dla Poziomu IV – 99,99997%.

Kategorie odbiorów zasilania

Struktura systemu zasilania uzależniona jest również od kategorii zasilanych odbiorów. Rozróżnia się:

• odbiory I kategorii zasilania – odbiory krytyczne wymagające bezprzerwowego zasilania (UPS, agregat prądotwórczy)
• odbiory II kategorii zasilania – odbiory mniej krytyczne, które dopuszczają krótkie przerwy zasilania np. do kilkunastu sekund, mogą być zabezpieczone rezerwowym źródłem zasilania przez agregat prądotwórczy.
• odbiory III kategorii zasilania – odbiory niewymagających ciągłości zasilania, które zwykle nie są zabezpieczane rezerwowym źródłem zasilania

Systemy komputerowe serwerowni należą do odbiorów I kategorii zasilania. System klimatyzacji i wentylacji serwerowni zalicza się do odbiorów II kategorii zasilania.

Pojęcia wykorzystywane w projektowaniu systemów zasilania

W projektowaniu systemów zasilania używa się następujących pojęć:

• MTBF (Mean Time Between Failure) – uśredniony czas międzyawaryjnej pracy
• MTTR (Mean Time To Repair) – uśredniony czas naprawy
• Dostępność, dyspozycyjność (ang. Availability) – A=MTBF / (MTBF + MTTR)
• System mocy (N) – zestaw N modułów UPS zapewniający krytyczne, czyli 100% mocy wymaganej przez obciążenie przez określony czas rezerwowania zasilania. Na określenie „systemu mocy” używa się literki N oznaczającej ilość modułów UPS.
• System redundantny (nadmiarowy) N+1 – zestaw N+1 modułów UPS dobrany w taki sposób, aby przy awarii jednego modułu pozostałe N modułów automatycznie zapewniło krytyczną ilość mocy do zasilania odbiorów.
• Single point of failure – wspólne elementy decydujące o pracy całego systemu.
• Zewnętrzny układ obejściowy (external bypass) - umożliwia wyłączenie i obsługę poszczególnych jednostek UPS bez przerw w zasilaniu odbiorów.

Systemy zasilania serwerowni i Data Center

Poniżej przedstawione są charakterystyczne systemy zasilania serwerowni i centrów danych.

1. Podstawowy system zasilania serwerowni   Podstawowy system zasilania posiada jeden moduł UPS. Jest to najtańsze i najczęściej stosowane rozwiązanie, zaliczane jest do I poziomu dostępności systemów IT wg Uptime Institute (UI). Zapewnia ono w stopniu podstawowym bezprzerwowe zasilanie systemów komputerowych. Jednak w przypadku uszkodzenia UPS’a, albo nawet w przypadku serwisowych prac konserwacyjnych, system komputerowy pozostaje bez zasilania gwarantowanego. W takim układzie jest wiele miejsc (single point failure), w których awaria powoduje brak zasilania całego systemu IT.	Powiększ
2. Równoległy redundancyjny system UPS’ów (N+1)   System pracy UPS’ów w układzie równoległym z redundancją umożliwia: - zwiększenie mocy systemu zasilania gwarantowanego, - zapewnienie redundancji (bezpieczeństwa), - prowadzenie prac obsługowo-naprawczych bez przerwy w zasilaniu odbiorów. W takim układzie pracy UPS’ów zwiększa się dyspozycyjność zasilania (II poziom wg klasyfikacji UI). Kiedy UPS_1 ulega uszkodzeniu, to zasilanie dostarcza UPS_2. Taki system umożliwia rozbudowę systemu wraz ze wzrostem obciążenia. Pomimo redundancji modułów UPS ten system zasilania nie eliminuje punktów, których awaria doprowadzi do braku zasilania całego systemu IT.	Powiększ
3. Redundacja System+System - (S+S) lub 2(N+1)   To jest najbardziej niezawodne i jednocześnie najdroższe rozwiązanie. Ten system plasuje się na IV poziomie wg klasyfikacji UI. W systemie tym doprowadzone są dwie niezależnie linie zasilania zawodowego, zasilanie rozprowadzone jest w dwóch niezależnych oraz aktywnych instalacjach pracujących w systemie redundancji UPS N+1. Również odbiory posiadają niezależne dwustronne zasilanie. Dwa niezależne źródła zasilania odbiorów powodują, że system nie posiada (single point of failure) wspólnych elementów decydujących o niezawodności systemu.	Powiększ

Literatura:

[1] Five nines: chasing the dream?

[2] Wytyczne do projektowania systemów zasilania gwarantowanego – EST Energy

[3] Comparing UPS System Design Configurations – APC White Paper #75

[4] Industry Standard Tier Classifications Define Site Infrastructure Performance – The Uptime Institute