В настоящее время информационная безопасность представляет собой вполне самостоятельное мощное направление корпоративной автоматизации. Естественно, что в таких условиях направление это все теснее связывается с вопросами прикладной информационной …
На сегодняшний день обеспечение безопасности корпоративных ресурсов является одной из наиболее приоритетных целей для любой компании вне зависимости от масштабов и сферы деятельности. Рынок информационной безопасности развивается, а это значит, что и …
Туристический бизнес, за счет развития которого качество жизни населения должно повышаться, хорошо вписывается в концепцию «умного города». К тому же уровень использования информационных технологий в данной отрасли за последние пятнадцать-двадцать лет …
Поводом для написания этого блога стала уже вторая в течение года массовая вирусная эпидемия. И это стало очень неприятным прецедентом. Ведь столь масштабных заражений не было уже очень давно.
Впрочем, данная ситуация была ожидаемой. Эпидемию вызвали …
Архитектура InfraStruXure для систем высокой готовности
12.09.2003
Автор: Андрей Борзенко
Современные реалии бизнеса предполагают очень высокие требования к готовности сложных корпоративных систем. Часто эти требования достигают такого уровня, что само выживание компании может зависеть от того, насколько ей удалось сократить внеплановые простои. Как известно, основная идея готовности состоит в том, чтобы предоставить пользователям системы возможности работать с их приложениями и получать требуемые результаты в разумные сроки. Особую роль при этом играют такие показатели, как время безотказной работы (Mean Time Between Failures, MTBF) и среднее время восстановления (Mean Time To Recovery, MTTR). Первый параметр должен быть максимальным, второй — минимальным.
Прежде компаниям, разрабатывавшим информационные системы, приходилось проектировать соответствующую инфраструктуру и закупать составные части у разных производителей. В таких случаях руководители центров данных и инженерных служб, пытавшиеся предсказать устойчивость оборудования к отказам, часто были склонны переоценивать риски и закладывать в расчет слишком большой запас надежности. Это приводило к чрезмерному увеличению расходов и превышению бюджета. С другой стороны, неверная оценка потребностей системы в развитии грозила неудовлетворенностью пользователей, простоями оборудования и снижением роста доходности.
Корпорация APC (http://www.apc.com) предложила сбалансированное решение этой проблемы. Оно подразумевает, что компания-поставщик берет на себя все вопросы клиента, связанные с прокладкой кабеля, охлаждением компьютерного оборудования в шкафах и обеспечением техники бесперебойным электропитанием.
Уровни готовности PowerStruXure
В начале этого года APC анонсировала интегрированную архитектуру InfraStruXure, регламентирующую физическую инфраструктуру ответственных сетей (Network Critical Physical Infrastructure, NCPI). Распространяя за пределы сферы электропитания модульный подход к построению систем, InfraStruXure объединяет шкафы для установки оборудования, средства кондиционирования, электропитания, управления и сервисного обслуживания — т. е. все основные составляющие NCPI — в открытое адаптивное интегрированное решение.
Здесь в качестве исторической справки следует отметить, что годом ранее корпорация предложила новый подход к реализации NCPI на основе архитектуры PowerStruXure. Эта архитектура ориентирована на упрощение инфраструктуры электропитания за счет использования готовых модульных «строительных блоков», включающих средства электропитания и управления. Такой способ технической поддержки компьютерных центров упрощает планирование, построение и администрирование инфраструктуры любого центра обработки данных — заказчику теперь предлагается профессионально спроектированная и протестированная система. Архитектура PowerStruXure позволяет приобретать и устанавливать компоненты по мере необходимости расширения (по принципу детского конструктора), что сокращает бремя капитальных вложений, необходимых для реализации любого ИТ-проекта.
PowerStruXure легко адаптируется к разнообразным условиям и требованиям центров данных по уровню готовности. Например, конфигурация PowerStruXure класса 1, использующая схему резервирования N+1, обеспечивает статистическую готовность на уровне не ниже 99,99% и строится на основе единого силового ввода. Избыточность N+1 достигается за счет построения внутреннего массива на основе источника бесперебойного питания (ИБП) APC. Питание от одного источника подается в каждую отдельную стойку.
Конфигурация класса 2 (резервирование N+1 с внешней избыточностью) гарантирует статистическую готовность уже на уровне 99,999%. В этой конфигурации используются два силовых ввода (A+B), причем ввод A обеспечивает питание для резервируемого ИБП (N+1), а ввод B обеспечивает кондиционирование питания на стороне B. Энергия от обоих источников подается в каждую стойку. Если в стойке расположены устройства с одним шнуром питания, то специальный переключатель (уровня стойки) выберет для использования наилучший из источников.
В конфигурации класса 3 (резервирование N+1 с матрицированной избыточностью) значение статистической готовности превышает 99,99999% (!). Здесь также используются два силовых ввода (A+B), а матрицированная избыточность достигается за счет подачи питания от двух источников (A+B) на два ИБП с резервированием N+1. В этом случае питание на каждую стойку подается от двух отдельных источников. Если в стойке расположены устройства с одним шнуром питания, то переключатель выберет для использования наилучший из источников.
За последний год на предложенную APC архитектуру перешли более 100 компаний из списка Fortune 1000. Специальные издания по вопросам компьютерных, электрических и телефонных сетей многих стран отметили подход APC как новаторское и перспективное решение. Теперь, опираясь на приобретенный позитивный опыт, корпорация развивает архитектуру PowerStruXure — технологии следующего поколения воплощены в InfraStruXure. Предполагается, что новая архитектура позволит сетевым администраторам строить решения по специальному заказу на основе широкого набора стандартных компонентов. При этом сохраняется надежность, доступность по цене и предсказуемость стандартных решений, и в то же время обеспечивается полный учет особых потребностей заказчика. InfraStruXure дает также возможность наращивать конфигурацию строго по мере необходимости, не требуя неоправданных расходов. Примечательно, что одной из первых технологию InfraStruXure применила корпорация Microsoft, оснастив ею свой Technology Center.
InfraStruXure: штрихи к портрету
Оптимальное распределение интенсивности охлаждения в стойке и отвод нагретого воздуха предотвращают перегрев оборудования.
Возможность наращивания конфигурации по мере необходимости оптимизирует капиталовложения и снижает эксплуатационные издержки.
Интегрированная стоечная конструкция позволяет эффективно использовать пространство, и — в отличие от распределенной по помещению системы — эффективно решать вопросы повышения уровня готовности.
Увеличенная глубина шкафа создает условия для рационализации схем укладки кабелей и распределения электропитания.
Интернет-средства подбора конфигурации заменяют сложное проектирование интегрированного решения.
Использование собранного в заводских условиях интегрированного решения устраняет целый ряд рисков, связанных с возможными ошибками операторов, сокращает сроки возможного ремонта.
Контроль параметров электропитания и окружающей среды на уровне стойки помогает избегать простоев.
Элементы готовности InfraStruXure
APC InfraStruXure — это всеобъемлющая стратегия построения компьютерного центра, подразумевающая непрерывность электропитания, защищенность среды и интегрированные средства управления. Выбор надежного источника бесперебойного питания — один из первых стратегических шагов для обеспечения готовности систем. В рамках этой стратегии APC предлагает следующие составляющие решения:
широкий спектр ИБП (от одиночных устройств мощностью 300 В.А до параллельных систем с резервированием мощностью 1 МВт);
ПО для корректного завершения работы приложений и серверов, позволяющее максимально сократить потери и время повторного запуска систем;
возможность управления ИБП по сети.
Мощные средства распределения электропитания позволяют свести к минимуму простои из-за ошибок оператора. Этой цели служат распределительные блоки для установки в стойку (включают встроенные средства измерения тока и сигнализации), розетки с индивидуальным дистанционным управлением (позволяют включать, перезагружать и отключать устройства в заданной последовательности) и автоматические переключатели нагрузки (обеспечивают резервирование электропитания подключенного оборудования).
Современные ИТ-системы чрезвычайно чувствительны к состоянию окружающей среды. В стойке, заполненной серверами и другим оборудованием, выделяется огромное количество тепла, что создает опасность повреждения данных. Для решения этой проблемы APC предлагает:
стоечные системы для размещения всего разнообразия аппаратуры ИТ;
средства управления температурным режимом для сред с высокой плотностью мощности (от 3 до 5 кВт и более для стойки высотой 42U);
широкий спектр стоек для оборудования компьютерных центров и коммутационных зон (высотой 13U, 25U, 40U, 42U и 47U) — обеспечивается совместимость стоек с оборудованием различных производителей и гарантия соответствия;
различные аксессуары, в том числе переключатели клавиатуры/монитора/мыши, распределительные устройства для стоек, жидкокристаллические мониторы, приспособления для прокладки кабелей и т. п.;
системы контроля параметров окружающей среды и предупреждения при появлении огня, дыма, воды и т. д.;
средства обеспечения безопасности с использованием видеокамер, датчиков открывания дверей и датчиков движения.
Интеллектуальные устройства и ПО сетевого управления, оснащенные средствами визуализации и обработки исключительных ситуаций, обеспечивают значительное сокращение времени восстановления MTTR. Величина MTTR включает время, необходимое для локализации неисправности в рамках всей инфраструктуры электропитания и быстрого ее устранения. Авария может произойти в любом месте — от ввода электросети в здание до каждого из отдельных устройств. Предлагаемые технологии помогают избежать многих проблем, а в случае неизбежных сбоев — быстро получить сообщение о возникшей неисправности и ее точном положении. Решения APC, масштабируемые от индивидуальных устройств до систем уровня предприятия, включают поддержку платформ управления на основе браузера, протокола Telnet или SNMP, а обработка исключительных ситуаций может проводиться с оповещением по электронной почте, пейджеру, протоколам SNMP и Syslog. Предусмотрены также сетевые средства установки и обслуживания.
Комбинируя эти элементы, можно построить интегрированную инфраструктуру, соответствующую конкретным требованиями компании и предусматривающую масштабирование при расширении бизнеса.
Предлагаемые решения
В настоящее время АРС предлагает три типа систем на базе архитектуры InfraStruXure. Первый тип (А) предназначен для обслуживания небольших информационных систем. Если число стоек не превышает трех, в качестве системы резервного питания применяются обычные ИБП Smart-UPS RM, которые укладываются в нижней части шкафа. Если же стоек от 3 до 10, то предлагается более мощное решение Symmetra RM. Стандартный шкаф для одной—трех стоек содержит блок распределения питания (PDU), монтируемый в стойку, блок мониторинга состояния внутренней среды, желоба для кабелей питания и передачи данных, а также карту сетевого управления. Блок откачки воздуха с хорошо продуманной системой воздушных патрубков осуществляет температурное кондиционирование. Кроме того, в системе имеются достаточно удобные кабельные лестницы, позволяющие развести кабели по местам комплекса, не преграждая потоков воздуха.
В резервно-контрольном блоке InfraStruXure Type A при числе стоек от 3 до 10 используется более сложная система охлаждения на базе кондиционера NetworkAIR PA, способного поддерживать стабильную внутреннюю температуру даже при достаточно сильных колебаниях внешней. Управление системой контроля ведется при помощи карты сетевого управления, которая комплектуется управляющим ПО.
Системы InfraStruXure второго типа (Type В) предназначены для более сложных информационных систем с числом стоек от 10 до 100. Если систему на базе InfraStruXure Type A клиент может собрать самостоятельно, с учетом индивидуальных требований пользовательской группы, то для подготовки работы InfraStruXure Type В обязательно следует приглашать специалистов компании-интегратора: система достаточно сложна и имеет ряд функций, настройка которых под силу только профессионалам.
Системы InfraStruXure типа В также подразделяются на два подтипа, ориентированных на число стоек 10—60 и 60—100 соответственно. В первом варианте используются ИБП типа Symmetra RM, уже давно ставшие базовым решением для многих корпоративных ИС. В этом случае мощность системы может наращиваться путем простой установки дополнительных модулей ИБП данного типа. За распределение энергопотоков электрической системы в данном решении отвечает блок PDU мощностью 40 кВт. Кроме того, система содержит стандартные стоечные шкафы NetShelter VX, которые комплектуются блоком мониторинга состояния среды, желобами для кабелей питания и передачи данных, а также кабельными лестницами.
Система поддержания внутренней температуры представляет особый интерес. В ней одновременно использован и кондиционер NetworkAIR FM, и блок откачки воздуха со сложной системой патрубков. Это повышает надежность системы благодаря дублированию функций и их эффективному сочетанию.
Комплекс InfraStruXure Type В, рассчитанный на обслуживание 60—100 стоек, представляет собой еще более сложное решение. Вместо массива электропитания Symmetra PX 40 кВт в нем задействован комплекс мощностью 80 кВт, которым управляют несколько блоков PDU. Важный элемент системы InfraStruXure Type В — наличие удаленного распределительного щита.
Система поддержания микроклимата в InfraStruXure Type В (60—100 стоек) организована аналогично, за исключением того, что составных частей и дублирующих друг друга комплексов в ней в два раза больше. Структурная особенность системы охлаждения данного комплекса в том, что он содержит систему воздушных каналов под покрытием пола «серверной комнаты». Холодный воздух при помощи кондиционера NetworkAIR FM закачивается в подпольную систему каналов и распространяется по шкафам снизу вверх. Такое решение следует признать весьма эффективным.
Комплекс InfraStruXure Type С также рассчитан на обслуживание 100 стоек (впрочем, структура комплекса позволяет несколько увеличить количество обслуживаемой техники). Основное отличие этого комплекса от предшествующих в том, что он может быть установлен в помещении не только со стандартной, но и с уменьшенной высотой потолков, например, на чердаках или в подвалах старого типа. Как и в предыдущем решении, холодный воздух к компонентам ИС подводится через подпольную систему воздушных каналов, а горячий — через специализированные воздушные патрубки, расположенные на шкафах. Это, собственно, и позволяет устанавливать резервно-контрольный комплекс InfraStruXure Type С в любых помещениях.
Пример из практики
В Центре компетенции по Unix-технологиям, созданном компаниями Sun Microsystems (http://www.sun.ru) и Lynx BCC (http://www.lynx.ru), установлена система защиты электропитания АРС на базе архитектуры InfraStruXure, которая обеспечивает полную интеграцию электропитания, управления и обслуживания.
Система полностью адаптирована к условиям Центра — как и любое решение InfraStruXure, она может в дальнейшем наращиваться путем добавления стандартных модулей и компонентов. В настоящее время система состоит из шкафов NetShelter VX, установленного в шкаф ИБП Symmetra 40 кВ.А c тремя батарейными и тремя силовыми модулями по 10 кВ.А (включенными по схеме резервирования N+1), шкафа распределения питания (PDU). В состав решения также входят необходимые аксессуары и ПО АРС для комплексного управления системой.
Резюме
Активное продвижение системы InfraStruXure на рынке вызвано возрастающими требованиями заказчиков к оснащению серверных комнат и центров обработки данных. Традиционные методы создания инженерной инфраструктуры таких помещений уже устарели. Так, специалисты полагают, что прежние решения не обеспечивают возможностей масштабирования; оставляет желать лучшего и их надежность. Кроме того, из-за использования разрозненных решений возможен рост числа ошибок персонала. Все это негативно сказывается на отказоустойчивости информационной системы и сети связи в целом.
По оценкам экспертов, прямых аналогов InfraStruXure на рынке не существует. Были лишь попытки со стороны отдельных производителей продвигать некоторые компоненты, аналогичные тем, что используются APC. Законченных же решений по инфраструктуре центров данных у конкурентов просто нет.
Кондиционирование
Необходимость точного соблюдения требований к условиям среды сегодня выходит за рамки традиционных компьютерных центров и распространяется на более широкий спектр приложений. Система NetworkAIR FM представляет собой ключевой компонент новой архитектуры InfraStruXure. Эта модульная напольная система прецизионного кондиционирования обеспечивает надежное, эффективное и экономичное охлаждение в условиях различных центров обработки данных. NetworkAIR FM — базовый строительный блок, обеспечивающий кондиционирование помещения и поддерживающий любую инфраструктуру ИТ независимо от ее размера или плотности тепловой нагрузки. Работая в комплексе с другими компонентами архитектуры InfraStruXure, данная система позволяет предотвратить перегрев и увеличить общий уровень готовности ответственного оборудования центра обработки данных.
Применение в NetworkAIR FM вентиляторов с прямым приводом вместо традиционных конструкций с приводным ремнем и барабаном позволяет резко сократить частоту сбоев, увеличить надежность и снизить затраты на обслуживание.
Карта сетевого управления APC Network Management Card, которая является частью NetworkAIR FM, обеспечивает интеллектуальные функции и возможность управления по сети. Администратор службы ИТ или центра обработки данных может удаленно контролировать состояние и работоспособность устройства с помощью системы управления зданием, системы управления сетью, ПО APC Enterprise Manager или стандартного Web-браузера.
При проектировании NetworkAIR FM большое внимание уделялось стоимости эксплуатации устройства. Современные электрические средства управления уменьшают потребность в обслуживании и помогают сократить возможные простои из-за сбоев оборудования. Конструкция змеевика обеспечивает высокую эффективность и низкую стоимость эксплуатации благодаря использованию специального цикла обезвоживания. Кроме того, сервисный доступ спереди ускоряет регулярное обслуживание и экономит дефицитную площадь.
Система прецизионного охлаждения APC NetworkAIR FM выпускается в виде модулей мощностью 35, 40 и 50 кВт, причем можно соединять до трех устройств вместе для обеспечения необходимой дополнительной мощности охлаждения. NetworkAIR FM можно применять в системах с компрессором при воздушном, водяном или гликолевом охлаждении, в том числе с дополнительно установленным экономайзером или средствами множественного охлаждения. Все системы доступны в вариантах с выбросом воздуха вверх или вниз.
