השפעת תיקני אמינות/זמינות חדשים על תכנון חשמל במרכזי מיחשוב )(UPTIME INSTITUTE TIER STANDARDS אבי פינס M.Sc. MBAאביאם מערכות בע"מ .1מבוא סיווג מרכזי מיחשוב ( )DATA CENTERSלפי ( TIERSרמות) הוגדר ע"י UPTIME INSTITUTEבאמצע שנות ה 09-ועבר עדכון משמעותי בשנים האחרונות. המטרה העיקרית של סיווג לפי TIERSהינה להדריך בתכנון טופולוגיה של התשתיות אשר תבטיח רמת זמינות ( )AVAILABILITYגבוהה במרכזי מיחשוב כפי שנגזר מהדרישות העיסקיות של בעלי מרכז המיחשוב. אין בסיווג לפי TIERSנוסחאות או רשימת מכולת והערכת האתר נקבעת לפי יכולתו לאפשר תחזוקה ולעמוד בפני תקלות .סיווג לפי TIERSמאפשר הערכה אפקטיבית וקונסיסטנטית של זמינות מרכזי מיחשוב שונים (והשוואה ביניהם). בשנים האחרונות הגישה של UPTIME INSTITUTEהינה להגדיר מסגרות כלליות לפתרונות כדי לעודד יישומים חדשניים ויצירתיים .ה UI-בפירוש אינה מגדירה "רשימת מכולת" שאם רוכשים אותן מקבלים אוטומטית רמת TIERמסוימת .ההערכה מתבצעת לפי ניתוח זמינות כמתואר לעיל. מאמר זה מתיחס להגדרות ולהנחיות החדשות של UIשפותחו בשנים 8992עד 8902ולהשלכותיהן על תכנון החשמל של מרכזי מיחשוב. .2הגדרת טופולוגיה של ( TIERSרמות) ההגדרות של רמות ( )Tiersבמרכזי מיחשוב מתארות את דרישות המבנה (טופולוגיה) לתשתיות באתר מיחשוב ב 4-רמות .ההגדרות מתפתחות כך שרמה גבוהה יותר כוללת את כל הדרישות של הרמות הנמוכות יותר. • – TIER Iיכולת בסיסית – נדרשות הפסקות עבודה נרחבות לצורך ביצוע תחזוקה או תיקונים. תקלות בציוד ההזנה והחלוקה תגרומנה להפרעות בפעילות האתר. • – TIER IIרכיבים בעלי יתירות – עדיין נדרשות הפסקות עבודה נרחבות לצורך ביצוע תחזוקה או תיקונים .תקלות בציוד ההזנה עלולות להפריע לפעילות האתר .תקלות בציוד החלוקה יגרמו להפרעות בפעילות האתר. • – TIER IIIתחזוקה בו זמנית ( – )CONCURRENT MAINTAINABILITY-CMכל רכיב בציוד ההזנה והחלוקה ניתן להסרה לצורך תחזוקה מתוכננת או החלפה בלי להפריע לעבודה תקינה. האתר עדין חשוף לתקלה בציוד או טעות משתמש. • – TIER IVחסין לתקלות ( – )TOLERANT FAULT-FTתקלה בציוד הזנה או בציוד חלוקה לא תפריע לעבודה תקינה .בנוסף לכך האתר מאפשר תחזוקה בו זמנית. הערה :במונח "תשתיות" ( )INFRASTRUCTUREאנו מתיחסים לרכיבי הזנה (הזנות החשמל ,שנאים, גנרטורים ,אל פסק ,מיזוג וכו') ולרכיבי חלוקה (לוחות חשמל ,מפסקים ,מפסקי העברה ,כבילה וכו'). דרישות הרמות השונות מסוכמות בטבלה מס' .0 טבלה 1 ציוד הזנה אקטיבי למיחשוב מסלולי הזנה ()Distribution תחזוקה בו זמנית ()CM חסין לתקלות (( )FTארוע אחד) הפרדה Tier I Tier II Tier III Tier IV N 0 לא לא לא N+1 0 לא לא לא N+1 0אקטיבי 0 ,חלופי כן לא לא Nאחרי כל תקלה 8אקטיביים בו זמנית כן כן כן הערה :בטבלה זו אין התיחסות ישירה לדרישות יכולת מיזוג דוגמאות למימוש הרמות השונות מבחינת מערך החשמל מובאות באיורים 0עד .4 איור : 2דוגמה אופיינית למימוש Tier I איור :1דוגמה אופיינית למימוש Tier II .3הגדרת שרידות מבצעית ( )Operational Sustainabilityביחס לרמות השונות עמידה בתקן TIERברמה זו או אחרת עדין לא קובעת את הזמינות והאמינות של האתר .כדי להבטיח תפעול רציף ואמין יש לוודא שהאתר מנוהל נכון (נהלים ,טיפולים שוטפים ,הדרכה וכו') ,שהאתר מסוגל ומתוכנן לעמוד בסיכונים (גניבה ,שריפה ,תקלות) ושהאתר מנוהל ביעילות ותוך שמירה על עלויות נמוכות. הגדרת השרידות המבצעית ( )OSמיחסת לעלויות ,רמת ניהול האתר ולניהול סיכונים לאחר שהטופולוגיה כבר נבחרה .הדרישות של שרידות מבצעית מתגברות ונעשות מורכבות יותר ככל שרמת ה TIER-גבוהה יותר. שלושת הרכיבים של שרידות מבצעית הם: .0ניהול ותפעול (איוש ,תיעוד ,הדרכה ,ארגון ,נהלים ,תחזוקה ,עלויות וכדו') .8תכונות המבנה (תכנון ,ביצוע ,בדיקות ,התאמת הבניין ,ביטחון וגישה ,מחסנים) .2מיקום האתר (סיכוני שיטפון ,אסונות טבע ,קירבה לשד"ת ומפעלים כימיים וכו') איור : 3דוגמה אופיינית למימוש Tier III איור : 4דוגמה אופיינית למימוש Tier IV בטבלה 8מסוכמים מאפיינים עיקריים של רמות ( )Tiersשונים מבחינת טופולוגיה ,שרידות מבצעית ומאפייני ביצוע .הטבלה מבוססת על נתונים שנאספו בשטח. טבלה : 2מאפיינים עיקריים של רמות ()Tiers סוג הבניין איוש/משמרות נקודת כשל משותפות ()SPF הפסקה לטיפולים Downtimeלשנה* זמינות* תכנון העמסה זמן תכנון והקמה קיים מאז Tier I Tier II Tier III Tier IV רגיל שעות עבודה רבות +טעות אנוש רגיל 0למשמרת רבות+טעות אנוש ייעודי 0-8למשמרת* מעט+טעות אנוש 8בשנה 82.2שעות 00.19% 099% 2חודשים 0019 8לשנה 88שעות 00.99% 099% 2-1חודשים 0099 אין 0.1שעות 00.02% 09% 09-89חודשים 0029 ייעודי רציף+8 , אש ,כיבוי חרום, מעט טעות אנוש אין 9.2שעות 00.00% 09% 09-29חודשים 0009 *בד"כ 5.1-2משמרות .4 השפעת תיקני ה Tiers-החדשים על תכנון חשמל במרכזי מיחשוב .4.1האם מותר להשתמש במפסק סטטי ב?Tier IV- כבל היציאה מהמפסק הסטטי לעומס הינו בודד ואינו ביתירות כנדרש ב , Tier IV -ולכן אינו עומד בדרישת היתירות של כל רכיב חלוקה ברמה .IV במקרה זה התקן "מוותר" ומאפשר שימוש במפסק סטטי אשר מותקן בתוך הכונן (”( .)Rack 19תשובה פורמלית של .)UIמשום שזו הדרך היחידה להתאים עומסים עם כניסה בודדת להזנה כפולה .שימוש במפסק סטטי בתוך כונן מקטין את החשיפה לתקלה בכבל הבודד מכיון שהוא קצר ומותקן בתוך הכונן. יש כמובן לבחור במפסק סטטי עם הגנה מפני "יצוא" קצר בין שתי ההזנות וכן אפשרות לביצוע עקיפה פנימית ללא הפסקת העומס. איור : 5מפסק סטטי בכונן " 11כולל עקיפה לתחזוקה .4.8האם התקנת ,EPOכנדרש לפי תקנים מקומיים רבים אינה מותרת לפי תקני ?Tier על פי נתוני שטח ,תפעול שגוי של כיבוי חרום ( )EPOהינו אחד הגורמים העיקריים להפסקות ( )SHUTDOWNSבפעילות של מרכזי מיחשוב קריטיים .לפיכך UIאינה מעודדת התקנת .EPO למרות האמור לעיל ,כאשר התקנת EPOנדרשת ע"י תקנות או חוקים מקומיים ,יש לבצע את ההתקנה תוך תכנון למניעת טעויות בתפעול (תשובה פורמלית של )UI .4.3האם ניתן להשתמש בהזנה מרובת מסלולים באתרי ? Tier IV הזנה מרובת מסלולים ( )MFRעונה להגדרות של ( Tier IVראה דוגמה באיור .)1גישת התכנון החדשה פתוחה ומעודדת תכנונים חדשים ומשופרים. שיקולים בעד הזנה מרובת מסלולים: • חיסכון בהשקעה ובגודל המתקן MULTI FEED REDUNDANCY • • • חיסכון בעלויות תפעול הפרדה טובה יותר באתר ניצול טוב יותר של הציוד שיקולים נגד שימוש בהזנה מרובת מסלולים: • אתר מורכב יותר ומחייב רמת ניהול והדרכה גבוהה יותר יש לשקול את היתרונות והחסרונות בעת בחירת הטופולוגיה המתאימה לאתר. 167kVA 333kVA UPS 1 500kVA 167kVA 1/3 DATA CENTER 167kVA 333kVA 167kVA UPS 2 500kVA 1/3 DATA CENTER 167kVA 333kVA 167kVA UPS 3 500kVA 1/3 DATA CENTER איור : 4הזנה תלת מסלולית .4.4האם מומלץ לחבר צד אחד של עומסים עם הזנה כפולה לרשת החשמל כמתואר ב?Tier III- אנו איננו ממליצים על חיבור צד אחד של העומסים לרשת מהסיבות הבאות: • צד העומסים המחובר לרשת חשוף להפרעות חשמל (ניסיון שלנו שספייקים ( )Surgesגבוהים ברשת גרמו לקילקול עומסים ואף לנפילת האתר כולו בשל "יצוא" של התקלה לאל פסק דרך עומסים שנפגעו. • ברגע הפסקת חשמל כל העומסים עוברים לאל פסק (מכת עומס גדולה ברגע קריטי). • סיכון של עומס יתר סמוי. • ניתן לממש את היתירות ע"י העברת המערכת השניה לצד הרשת או ע"י שימוש בהזנה מרובת מסלולים (.)MFR .4.5הפרדה ( )Compartmentalizationבאתרי Tier IV הפרדה הינה דרישה של Tier IVויש לה יתרונות גם ביישומי .Tier IIIנדרשת הפרדה פיזית ובידוד פיזי בין ציודים אקטיביים וחלוקת חשמל כדי למנוע השבתה של האתר בעת ארוע. דוגמאות: • מערכות אל פסק יותקנו בחדרים נפרדים כדי למנוע השבתה של מערכות בעת ארוע שריפה למשל • מסלולי כבלים נפרדים יותקנו במרחק זה מזה ועם בידוד פיזי ביניהם (נדרש גם ב Tier III-כדי לאפשר שימוש במסלול החילופי בעת ארוע שריפה במסלול הראשי). • צ'ילרים יותקנו בחדרים נפרדים ומבודדים פיזית כדי למנוע הפרעה לפעילות של ציוד תקין בעת זליגת גז למשל. איור 7 .4.4האם כדאי להקים מרכזי מיחשוב בבניינים רבי קומות? ובאיזו קומה? בד"כ עדיף שלא להקים מרכזי מיחשוב בבניינים רבי קומות מהשיקולים הבאים: • • • • • • • • תשתיות אספקת מתח וקירור למרכז המיחשוב יקרות ומסובכות יותר בשל מרחק ,עומס רצפה וכו' קיים סיכון נוסף במקרה של רעידות אדמה ,שריפות וכו'. יש לבדוק השלכות על ביטחון/בטיחות/גישה אם הבנין אינו מותאם במיוחד ( )PURPOSE BUILTלמרכז מיחשוב הקשיים עלולים להיות ללא פתרון. יש לוודא שהבנין נבנה בהתאם או (רצוי) מעבר לתקן הבניה השפעה על יכולת התרחבות (לפעמים דווקא מאפשר ולפעמים מגביל יכולת התרחבות) קירבה לגורמי סיכון בקומות סמוכות במבנה (מתקנים שעלולים לגרום לשריפה ,למשל). השפעה שלילית על הפרדה. " .4.7עומס יתר סמוי" במתקני Tier IIIוTier IV- "עומס יתר סמוי" הינה אחת התקלות שעלולה להיגרם עקב ניהול לקוי באתר שבו יש הזנה כפולה לעומסים. כל אחד מקוי ההזנה לכל עומס מסוגלות לשאת זרם כפול מזה שזורם בהן במצב תקין. אם העומס באחת ההזנות עולה מעל ,99%המערכת נמצאת ב"עומס יתר סמוי" .הכל מתנהג תקין עד אשר נפסקת הזנה אחת עקב השבתה מתוכננת או תקלה .העומס בהזנה השניה יעלה מעל 099%וההגנות יפלו וינתקו את הציוד הקריטי. CB 32A HIDDEN OVERLOAD 20A .4.4חיבורי הזנה לא נכונים במתקני Tier IIIוTier IV- זוהי דוגמה נוספת לניהול לא תקין. אם עקב חוסר ניהול/חוסר מעקב שתי ההזנות של עומס קריטי חוברו לאותו מקור הזנה (ראה איור .)2 הפסקה של אותה הזנה לצורך תחזוקה או במקרה של תקלה תגרום לנפילת העומס הקריטי CB 32A 20A איור : 4עומס יתר סמוי CB 32A איור : 1חיבורי הזנה לא נכונים ביבליוגרפיה .0 .8 .2 .4 .9 .1 Data Center Site Infrastructure, Tier Standard: Topology. Uptime Institute, LLC, updated 2014. Data Center Site Infrastructure, Tier Standard: Operational Sustainability. Uptime Institute, LLC, updated 2014. Tier Myths and Misconceptions. Uptime Institute, LLC, 2014 Tier Classifications Define Site Infrastructure Performance. (White Paper) by W.Pitt Turner & others, an Uptime Institute Publication, 2008 Data Center Design and Implementation Best Practices. ANSI/BICSI 002-2011. Systems for supplying power… US Patent 8330297B2 , 2012 CB 32A
© Copyright 2024