Два блока питания в сервере как работают
Обновлено: 05.07.2024
Вполне возможно,что два блока потому ,что там HOT SWAP(горячая замена),т.е если один полетел, можно его вынуть и заменить, а тем временем автоматом включиться второй. все это без перезагрузки сервака.
То-есть реально работает только один блок?
Я вот тоже думал про разные потенциалы, но вот принтер к примеру имеет свой блок питания и USB-порт не выгорает при подсоединении.
А была ещё мысль, что серверное оборудование дорогое и поэтому при падении одного блока питания, вместе с ним может погореть только половина железа, таким образом ущерб 50%.
В том случае который описал я - да. Реально работает только один, а второй на подхвате.То-есть реально работает только один блок?
Возможно существуют и такие решения,как ты предполагаешь
.. вот принтер к примеру имеет свой блок питания и USB-порт не выгорает при подсоединении.
Вообще-то все устройства должны быть заземлены или хотя бы соединены по общему проводу - тогда ничего выгорать не будет. А USB-разъем сделан так, что сначала соединяются общие провода, а затем уже - сигнальные линии. Поэтому, как только коснулся разъема, девайсы соединяются по общему проводу, и дальнейшее уже не страшно. Правда, при незаземленном оборудовании и подключении к разным фазам при такой ситуации может и кабель расплавиться..
А была ещё мысль, что серверное оборудование дорогое и поэтому при падении одного блока питания, вместе с ним может погореть только половина железа, таким образом ущерб 50%.
Два блока питания в серверах делаются для возможности питания от разных источников - на одном фидере пропало питание - можно питаться от другого. Блоки питания в таком случае должны работать одновременно, ибо включение и вхождение в режим блока, особенно мощного - это процесс достаточно длительный, поэтому идея включения второго блока при выходе из строя первого без перезагрузки сервера никак не возможна. Да и выход блока питания из строя не всегда проходит бесследно для питаемых компонентов..
По-моему, в таких серверах либо системная плата должна предусматривать подключение двух источников, либо еще какая-то дополнительная система аппаратного мониторинга должна быть - может, ее оттуда вытащили вместе с родными блоками, и засунули фуфло какое-нибудь - оттого корпус и стОит так дешево?
Продолжаем статью, цель которой — поделиться опытом и показать ключевые особенности и частые ошибки возникающие при проектировании и организации подсистем электроснабжения ИТ-инфраструктуры и ЦОД в целом. Но хотелось бы немного расширить аудиторию и посвятить несколько разделов базовым элементам обеспечения электробезопасности и защиты оборудования и людей.
Тем, кто пропустил первую часть или хочет вспомнить первую часть можно пройти сюда.
Для тех кто понимает, что такое автомат и УЗО, для чего они необходимы, что и от чего защищают – переходите к разделу Нужны ли УЗО для IT-оборудования, серверной, ЦОДа?.
Часть вторая
Посмотрим какая взаимосвязь между энергетикой и конечным ИТ-оборудованием, будем разбираться в вопросе- в каких случаях перебоев в сети питания операционная система гарантированно должна работать без сбоев.
Вопросы переключения на резервный источник питания
Электроснабжение информационного оборудования организовывается с резервированием. Рассмотрим организацию электроснабжения в части ЩБП-БРП-БП (щит бесперебойного питания-блок распределения питания- блок питания). Типы резервирования бывают следующих типов:
- Резервирование кабелей к стойке, оборудованию, с использованием отдельных блоков распределения питания, БРП (рисунок 1)
- Резервирование шин питания в щите электроснабжения, с использованием отдельных блоков распределения питания, БРП (рисунок 2)
Для переключения между основным и резервным вводом могут использоваться:
- в сфере информационных систем: шкафы АВР/STS (Static Transfer Swith) для систем большой мощности, для перехода на питание от резервного ИБП в момент работы полноценной системы 2N или комбинаций систем N+1;
- в сфере систем электроснабжения различного вида схемы АВР (на контакторах, на контроллерах);
- на уровне серверной стойки: автоматические быстродействующие стоечные АВР\ATS (Automatic Transfer Switсh);
- на уровне конкретного информационного оборудование: дублированные блоки питания.
Заказчик внедряет локальную серверную вместе с IT-инфраструктурой двух этажей под офис фирмы. На этапе обсуждения системы электропитания у него возникает желание поставить все информационное оборудование с одним блоком питания (БП), а второй слот под БП серверов оставить свободным, и на всю стойку смонтировать единый ATS стоечного исполнения. (рис.4, схема).
Внешний вид тыльной стороны сервера с дублированными блоками питания
Как Заказчик аргументировал свое желание:
- Экономия средств ($500-800 с каждого устройства в стойке)
- Можно поставить два простейших БРП и применить их уже для распределения питания после ATS
- Абсолютно аналогичный уровень надежности системы, по сравнению с классическим способом распределения
- стоимости (экономии) капитальных затрат при внедрении (CAPEX)
- стоимости затрат на амортизацию, содержание ЗИП, трудозатрат персонала клиента (OPEX)
- сравнения алгоритмов работы и времени переключения на резервную линию в обоих вариантах, проверка на «единые точки отказа»
- уровня рисков зависания и/или перезагрузки операционных систем информационного оборудования, падения информационных сервисов, которые на них работают.
Согласно нормативной базе ГОСТ 32144-2013 (Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электроэнергии в сетях общего назначения. Дата введения – 1 июля 2014 года), основной причиной сбоев в работе информационного оборудования могут стать провалы напряжения, которые
обычно происходят из-за неисправностей в электрических сетях или в электроустановках потребителей, а также при подключении мощной нагрузки
длительность провалов напряжения может быть до 1 минуты
Эта фраза говорит нам, что информационное оборудование должно обеспечиваться ИБП и/или быстродействующими АВР, так как провалы напряжения подобной длительности являются допустимыми и нормальными с точки зрения большой энергетики, но будут являться фатальными для ИТ-оборудования и сервисов.
В последние годы государственные стандарты в области измерений параметров электрической энергии, относящихся к КЭ, активно развивались и были неоднократно переработаны
"
Важным изменением стала замена ГОСТ 13109-97 «Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения» [16] на ГОСТ 32144-2013. Данные стандарты определяют различную номенклатуру показателей качества электроэнергии.
А вот насколько быстродействующим? Как определить то время в миллисекундах, за которое сервис (и сервер) заказчика не упадет, а операционная система не уйдет в «critical error»?
Существует стандарт CBEMA (Computer and Business Equipment Manufacturers Association), который после некоторых корректировок ныне известен как «кривые ITIC» (Information Technology Industry Council), а ее варианты включены в стандарты IEEE 446 ANSI. Согласно этим нормативам, электронные схемы блоков питания должны сохранять работоспособность в течение 20 мс (или 0,02 секунды, то есть период).
Те самые кривые ITIC
Согласно требованиям к блокам питания серверных и компьютерных систем Server System Infrastructure можем сказать, что параметр блока питания Tvout_holdup во время провала напряжения питающей сети обеспечивает работу информационного оборудования минимум 21 мсек. То есть, полный период сети – это гарантированное время нормальной работы сервера или коммутатора. Параметр Tpwok_holdup определен минимально 20мсек.
некоторые подробности по параметрам SSI можно посмотреть тутСправка: Hold-up time (время удержания) — это временной промежуток, в течение которого блок питания может поддерживать выходные напряжения в определенных пределах после пропадания на его входе питающего напряжения. В большинстве компьютерных блоков питания Hold-up time характеризует еще и через какой промежуток времени power good сигнал (PWR_OK) скажет системе, что напряжения, вырабатываемые блоком питания, нестабильны (для компьютерных блоков питания этот параметр обычно более 16 мс).
Вот одна из таблиц из документа
А это диаграмма (time-line) с регламентируемыми алгоритмами работы БП
Можем сделать вывод, что время переключения на резервный ввод для стоечного переключателя нагрузки соответствует спецификации работы блока питания серверного оборудования. Получается, что сбоев в работе информационного оборудования не будет.
А что у нас с экономической составляющей и какой из вариантов более выгоден и отказоустойчив?
Предположим, у нас в стойке имеются три небольших сервера, в которые можно поставить по два блока питания и три устройства с недублированными блоками питания. Все критически важны и отказ любого из устройств выведет в отказ всю систему заказчика в целом. Стоечный переключатель нагрузки нам в любом случае понадобится. Это порядка 18 тыс. рублей.
Заказчик заявляет, что PDU (БРП) им не нужны, значит, в бюджете будет лишь стоимость ATS – те же 18 тыс. рублей. В качестве замены блокам распределения питания (PDU) Заказчик предлагает использовать распределение питания «на борту» стоечного переключателя нагрузки. Также Заказчик планирует купить сервера с двумя слотами под блоки питания, но в комплектации с одним БП ради экономии. (рисунок 4)
Классический вариант (рисунок 3) предполагает комплект из 2-х PDU – около 32 000 рублей, 3 дополнительных блока питания в серверы по $500 каждый за 84 тыс. рублей итого. ATS за те же 18 тыс. рублей. Сложив все, мы понимаем, что классическое решение обойдется Заказчику примерно в 134 тыс. рублей.
Вроде бы действительно, Заказчик прав, деньги совершенно другие. Но давайте посмотрим с точки зрения отказоустойчивости и удобства обслуживания обоих вариантов:
Вариант заказчика: Единая точка отказа – стоечный переключатель нагрузки. Если с ним что-то случится, то мы теряем всю стойку целиком. Значит, надо иметь ЗИП прямо на площадке, что прибавляет к смете 18 000 рублей. Блоки питания в серверах стоят по одному, они тоже являются точками отказа. Значит, желательно иметь хотя бы один, а лучше все три блока питания в резерве на площадке. Примем, что нужны три БП в ЗИП – это еще плюс 36 тыс. рублей. Нужно проверять мощность, которую может коммутировать стоечный ATS. Cейчас мы исходим из того, что 3 кВт или 16А нам хватит на все оборудование стойки. Если нам понадобится ATS на 32А (7кВт), то это будет уже значительно дороже (более 100 тыс. руб). То есть бюджет варианта Заказчика при детальном рассмотрении надежности вырастает до 160 тыс. рублей. При этом в случае ЧП несмотря на то, что запасные части будут на площадке понадобится down-time для замены устройства.
Единая точка отказа (SPOF, Single Point Of Failure) — узел, линия связи или объект системы доступности данных, отказ которого может вывести из строя всю систему, или вызвать недоступность данных
Вариант Открытых Технологий: По рисунку 3, но при необходимости добавляется ATS для мелкого сетевого оборудования с единственным блоком питания.
Точка отказа – тот самый ATS. Если с ним что-то случится, то мы теряем всю стойку целиком. Согласны с тем, что надо иметь ЗИП прямо на площадке. Но в нашем случае, если отказывает только ATS, то это может повлиять лишь на работу коммутаторов и вспомогательного оборудования. Сами серверы спокойно продолжат работу. Блоки питания в ЗИП не нужны. Так как при выходе из строя одного из дублированных блоков питания сервер продолжит работу на оставшемся, и, скорее всего, дождется нового блока питания от вендора, вне зависимости от удаленности площадки.
Интерпретация термина SPOF применительно к ИТ-системам Единая точка отказа (SPOF, Single Point Of Failure) – узел, устройство или точка схемы, отказ которого может вывести из строя всю систему, вызвать недоступность данных и сервисов. Рассматривается при разработке и проектировании любых критически важных систем. Полное отсутствие единых точек отказа ведет к значительному увеличению капитальных затрат при внедрении, поэтому критичность работы той или иной системы, сервиса определяется на этапе проектирования исходя из бюджета проекта, а также пожеланий и требований Заказчика. Мы всегда находим вариант идеального решения для каждого Заказчика, определяя несколько вариантов реализации проекта, и предлагая их Заказчику. В результате на этапе сдачи проекта заказчик получает именно то решение, которое он хотел видеть по соотношению цена/качество/надежность.Таким образом, подключать все оборудование стойки на единый ATS можно, но не рационально, так как в этом случае получаем единую точку отказа по питанию. Закупка серверов с дублированными блоками питания предпочтительна в любом случае, так как отказоустойчивость на уровне информационного оборудования увеличивается в разы.
Стоечный переключатель нагрузки обеспечивает корректное и почти мгновенное переключение на резервный ввод, информационное оборудование даже не почувствует этого, программные продукты и операционные системы продолжат корректно работать. Стоечные блоки распределения питания в любом случае нужны и экономить на них не надо. Видимая экономия на капитальных затратах по распределению питания может обернуться нерешаемыми проблемами при эксплуатации, например, необходимости «гасить» всю стойку только для того, чтобы переместить ATS в другой юнит или провести ревизию стоечного переключателя нагрузки. В любом случае для дублированных блоков питания должен быть ЗИП, а он не всегда возможен или имеется.
Внешний вид съемного блока питания сервера:
Работа информационного оборудования с двумя блоками питания была хорошо описана в статье Вадима Синицкого @dimskiy . Как видим, есть свои достоинства и недостатки. И наличие резервных блоков питания для информационного оборудования в любом случае необходимо, особенно если объект находится вне зоны быстрой поставки блока питания от вендора. Кроме того, хотим заметить, что онлайн калькуляторы расчета мощности новых серверов от вендоров могут применяться лишь как ориентир для системных администраторов, персонала Заказчика.
Реальные возможности подключения нового мощного сервера к существующей стойке должны оцениваться с учетом изначального проекта электроснабжения, текущего состояния и нагрузки электросети стойки, серверной, ИБП, генератора…. С точки зрения подключения в стойке также стоит учитывать:
- текущие возможности PDU, типа свободных разъемов в них
- номиналов автоматов в щитах и сечения и фазность кабельной линии к стойке.
А как у вас построена система распределения в стойке?
Каков ресурс БП для ИТ-оборудования и алгоритм их программного резервирования?
Какие вы предпочитаете БРП использовать: базовые, с мониторингом? насколько полезна в практике функция «управляемый БРП/PDU» и помогла ли она вам когда либо?
В первой части статьи мы начали знакомиться с серверами и узнавать, чем они отличаются от обычных офисных компьютеров. Мало того, что эти машины здоровенные и дорогие, так им еще и нужно отдельное помещение!
Для сервера – серверная!
Через корпус сервера постоянно протягивается воздушный поток, содержащий пыль. И эта пыль накапливается в блоке питания и других укромных местах. Поэтому хороший сервер обязательно содержит воздушные фильтры, частично задерживающие пыль. Множество вентиляторов создают большой шум.
Поэтому серверы, как правило, устанавливаются в специальные комнаты (серверные). К таким комнатам предъявляется целый ряд специфических требований:
- необходимость охлаждения (кондиционирования) воздуха,
- дополнительный ввод питания,
- наличие отдельного контура заземления,
- отсутствие пыли,
- наличие аварийного освещения,
- удобный доступ и т. д.
Блоки питания
Блоки питания серверов, как и все остальное «железо», должны быть весьма надежными.
Они могут иметь повышенную — до 1 кВт и более — мощность.
Почти всегда имеется резервирование, которое осуществляется различными путями.
Может устанавливаться дополнительный питающий блок, который в нормальном режиме не принимает участия в работе, но пребывает «начеку».
Как только с основным блоком питания начинаются проблемы, схема управления отключает его и подключает другой, который до этого был «настороже».
Коммутация происходит таким образом, что перебоев в подаче энергии не происходит. Может применяться другая схема резервирования — когда оба блока питания работают, но «вполсилы». Когда один из них выходит из строя, другой тащит на себе «весь воз».
Серверные питающие блоки обычно битком набиты всякими «железками». Емкости конденсаторов и их число увеличены по сравнению с обычными блоками. Никаких проволочных перемычек вместо дросселей (как это бывает в дешевых поделках) там не бывает!
Вентиляторы, применяемые в серверных блоках также весьма качественны (и дороги), с подшипниками качения. Все эти меры по обеспечению надежности усложняют конструкцию, поэтому серверные источники питания стоят существенно дороже обычных.
Вентиляторы, применяющиеся в блоках питания 1U имеют размер 40х40 мм (как впрочем и все остальные).
Лопасти у них невелики, варьировать диаметром крыльчатки нельзя, можно только увеличить толщину вентилятора. Для достижения нужного объема воздушного потока можно увеличить обороты вентилятора. Поэтому такие вентиляторы могут иметь скорость вращения до 10 000 об/мин.
При этом они издают шум более 40 дБ, что достаточно заметно на слух. Но на максимальных оборотах вентиляторы работают при наивысшей нагрузке БП. Когда нагрузка снижается, схема управления снижает обороты.
Серверные блоки питания позиционируются со сроком службы более 100 000 часов. Если учесть, что в сутках 24 часа, то БП будет кормить сервер «диетическими блюдами» не менее 4167 дней. Это более 11 лет. Неплохо!
Конструктивное исполнение
Сервера могут иметь различно конструктивное исполнение. Встречается исполнение «desktop» (настольный) — как у офисного компьютера.Но корпус может иметь гораздо большие габариты. Вентиляторы, радиаторы, блоки питания — все сделано основательно, поэтому сервер может иметь значительный вес. Одному человек таскать такую штуковину затруднительно!
Традиционное исполнение не всегда удобно, так как площадь серверной используется не очень эффективно. Вычислительной мощности одного-двух-трех серверов может оказаться недостаточно. Городить какую-то стойку с полками тоже не очень красиво.
Для таких случаев предусмотрено другое исполнение — стоечное.
При этом сервер имеет вид плоского и широкого коробка толщиной 1U или 2U (Unit, единица). 1U — это 1,75 дюйма или около 44 мм.
Несмотря на столь малую толщину этот «сундук» все равно тяжелый, как и положено серверу.
Все вентиляторы имеют малый размер (40 мм), но достаточно мощны. Питающие блоки также имеют плоское исполнение и не предназначены для использования в офисных компьютерах. Такие вторичные источники питания зачастую не прикручиваются к корпусу, а имеют рычажок сбоку.
С помощью этого рычажка блок можно легко и быстро вынуть из корпуса. Это ускоряет замену и уменьшает простои сервера. Вместе с возможностью горячей замены винчестеров это увеличивает удобство обслуживания, так как не надо открывать крышку корпуса.
Впрочем для того, чтобы открыть крышку корпуса в стоечном сервере, не надо прилагать больших усилий и времени, чтобы открутить винты.
На крышке в большинстве случаев установлен специальный замок. И, сделав, пару движений, ее можно легко снять и получить доступ к компонентам сервера. Корпус имеет элементы для крепления серверов к стойке, в частности, «салазки», на которых от «выезжает» со штатного места.
Сервер имеет, конечно же, порты ввода-вывода, разъем для подключения монитора и разъем LAN (их может быть несколько) для подключения к локальной сети.
И в заключение скажем несколько слов
О серверных процессорах
Чаще всего в серверах применяются процессоры XEON фирмы «Intel. Они также могут быть многоядерными (иметь до 10 ядер!), но имеют некоторые отличия в архитектуре. Это позволяет им работать «в одной упряжке» с себе подобными.
У серверных процессоров увеличен внутренний кэш, что ускоряет работу. Но и удорожает процессор! Кэш — это сверхбыстрая память внутри процессора, посредством которой ядро процессора обменивается информацией с внешним миром.
На сегодня все. Надеюсь, вы не очень устали, и информация была для вас полезной.
На форумах все чаще звучат разговоры о том, что майнинг на видеокартах отмирает, что у него нет будущего. Но мы то живем сейчас, а не в будущем, и видеокарты пока еще приносят нам доход. Кому-то побольше, кому-то поменьше. В моем арсенале появилось несколько новых видеокарт типа HD7870. Одну пристроил сразу, а со второй получился "затык". Имеющийся в наличии системник не мог дать достаточную мощность для работы сразу двух видеокарт. Вкладываться в новый мощный блок питания сейчас нет возможности, поэтому решил обойтись тем, что есть. А есть у меня еще один блок питания на 350 Вт. И так, что можно сделать?
Поиск по Интернету дал противоречивые результаты. Одни говорят, что параллельно работать в системе блоки питания (далее БП) не могут, другие говорят, что это возможно. Мои познания в электронике на уровне человека получившего диплом Энергетического факультета говорили о том, что все-таки возможно заставить работать БП в тандеме. Главное правильно их включить. И руки при этом у меня сильно чесались побыстрее добавить лишние 410 Mhash.
Пока начал писать статью пришел новый мощный БП. Но бросать начатое описание жалко. Данное решение у меня проработало месяц. Может и еще кому-нибудь оно поможет выкрутиться в случае нужды.
Делаю фотки уже не на подключенных БП, но зуб даю, что работало :smile:
1. Два блока питания друг на дружке. Только стояли они на системном блоке снаружи:
Нижний блок ведущий. От него идет питание на материнскую плату. К нему же подключаем второй блок питания. К сожалению на главном БП нет выключателя, поэтому включал я все хозяйство с пилота.
2. Подключаем сигнальный провод от главного БП к ведомому. Для этого зачищаем изоляцию на зеленом проводе главного БП идущем на материнскую плату. К зачищенному участку приматываем кусок провода сантиметров 20. Место соединения изолируем.
3. Примотанный провод подключаем к большому разъему второго блока питания. Я поступил просто. Воткнул зачищенный конец провода прямо в разъем. В контакт к которому подключен зеленый провод:
Рекомендую все это дело зафиксировать изолентой.
4. Так, что еще необходимо? Да! Нужно обеспечить согласование БП по питанию. Нам необходимо соединить "Землю" - черные провода и +12В - желтые провода. Для этого я использовал молекс от видеокарты такого типа:
В белые разъемы молекса я воткнул разъемы от каждого из блоков питания.
5. Еще раз проверяем надежность всех соединений, качество изоляции. Включаем ведущий БП. Второй блок питания получает сигнал через зеленый провод и тоже включается.
Читайте также: