نحوه عملکرد یوپی اس در دیتاسنترها (مرکز داده)

عملکرد یو پی اس در دیتاسنتر (Data Center) یا همان مرکز داده یکی از مهم ترین بخش های کنترل ایمنی و زیرساخت این مجموعه ها است. تصور کنید که یک دیتاسنتر که داده های زیادی را ذخیره سازی کرده است، در اثر یک نوسان کوچک برق دچار مشکلات جدی شود. این مشکل می تواند باعث از بین رفتن کل اطلاعات و از دست رفتن همه دسترسی ها شود. 

در بازار، دستگاه های زیادی برای تامین برق در زمان قطع جریان شهری در دسترس هستند که برخی از آن ها به نام یوپی اس شناخته می شوند و برخی دیگر  نیز که در واقع که در گستره UPS ها قرار نمی گیرند، اغلب با نام نوسان گیر شناخته می شوند. 

برای یک توسعه دهنده زیرساخت دیتاسنتر یا مرکز داده این سوال مطرح می شود که نحوه عملکرد یوپی اس در دیتاسنتر چگونه است؟ و این دستگاه چه تاثیری بر راندمان کاری و سلامت دیتاسنترها خواهد داشت؟ در ادامه ضمن بررسی بیشتر در این مورد، در خصوص اهمیت تهیه یک یوپی اس برای مراکز داده صحبت خواهیم کرد.

مرکز داده یا دیتاسنتر چیست؟

اگر یک جستجوی کوچک در وب سایت های شبکه، تکنولوژی و هاستینگ داشته باشید با مفهومی تحت عنوان مرکز داده یا دیتاسنتر مواجه می شوید. در واقع این مراکز، یک سری طبقات و سازه های فیزیکی هستند که درون آن ها سخت افزارهای شبکه مانند هارد، پردازنده، رم و ... تعبیه شده است. 

این سیستم ها برای ذخیره اطلاعات، انجام محاسبات در لحظه و پشتیبانی نرم افزاری و سخت افزاری و حتی ریموت مورد استفاده قرار می گیرند. در مراکز داده، اطلاعات مربوط به اشتراک گذاری پرونده ها، ذخیره سازی فایل ها، مدیریت ارتباط با مشتری و خدمات هوش مصنوعی و محاسبه ماشین و یادگیری ماشین ذخیره سازی می شود. از آنجایی که دستگاه های برقی و محاسبه گر هیچ میانه ای با اختلال و نوسان برقی ندارند،در نتیجه انتظار می رود که استفاده و آشنایی با عملکرد یو پی اس در دیتاسنتر جدی گرفته شود.

چه بخش هایی از مرکز داده نیاز به یوپی اس دارند؟

یک مرکز داده از قسمت های مختلفی تشکیل می شود که هرکدام از آن ها به صورت جداگانه نیاز به یک مدیریت منبع برق ویژه خواهند داشت. اگر بخواهیم به زبان ساده در این مورد توضیح دهیم باید به این موضوع اشاره داشته باشیم که یک دیتاسنتر، در صورت بروز نوسان برق ممکن است کاملاً از کار بیفتد. 

تصور کنید که داده های یک وب سایت و یا سرویس نرم افزاری و یا حتی سرور بازی، درون دیتاسنترهایی ذخیره شده است که نوسان برق موجب قطع جریان و اتصال به این سرورها می شود ودر موارد حادتر نیز، کل شبکه را از کار می اندازد و درصورتی که بک آپ وجود نداشته باشد به طبع هیچ گاه اطلاعات قابل ریکاوری نیست یا مدت زمان زیادی به طول می انجامد که ریکاوری انجام شود. 

انتخاب یو پی اس غیراستاندارد

عدم استفاده از یوپی اس های قدرتمند نیز یکی دیگر از مشکلاتی است که متاسفانه دیتاسنترها پس از بروز مشکل و یا در زمان اضطرار متوجه آن می شوند. در این شرایط عدم بهره گیری از مشاوره های تخصصی و یا انتخاب بر اساس حدس و گمان از جمله بزرگترین عواملی است که سبب بروز مشکلات مادی و بی اعتمادی مشتریان نسبت به خدمات یک شرکت، مجموعه، کسب وکار و یا حتی استارتاپ و سازمان می شود.

به هرحال تمامی وب سایت ها، اپلیکیشن ها و سرویس های آنلاین که در طول روز با آنها سروکار داریم به نوعی از سرورها، دیتاسنترها و داده های مبتنی بر ذخیره آنلاین در شبکه استفاده می کنند. هر اختلالی در اثر قطع برق می تواند عملکرد کل سیستم های شبکه را تحت ثاثیر منفی خود قرار دهد. به جهت رفع این گونه مشکلات، خرید یوپی اس استاندارد نیز موضوع مهم و حیاتی خواهد بود که باید نسبت به آن حساس بود.

یوپی اس برای سرورها

سرورها بخش های اصلی و مهم در یک دیتاسنتر هستند. معمولاً ذخیره دیتاها و پشتیبانی از بخش های مختلف بر عهده این سیستم ها است. همین متن و مقاله که در حال مطالعه آن هستید، روی یک دیتاسنتر در داخل یا خارج از ایران ذخیره سازی شده است. قطع برق دیتاسنتر به معنای عدم اتصال به شبکه اینترنت خواهد بود. 

یو پی اس یا منبع تغذیه بدون وقفه (UPS)

پو پی اس ها در واقع سیستم های ذخیره و تامین اظطراری برق در دیتاسنترها هستند که موجب می شوند که زمان وجود اختلال در شبکه برق محلی، داده ها از بین نرود و یا اطلاعات به صورت ناگهانی در اثر قطع برق حذف نشود. در واقع نقش کلیدی این دستگاه ها زمانی نمایان می شود که برق قطع می شود یا یک اپیدمی ساختاری پدید می آید. 

خنک کننده ها یا فن ها

فن ها نیز یکی از مهم ترین بخش ها در سیستم های دیتاسنتر هستند. حتی دما را تا حدی پایین می آورند که اگر در دیتاسنترها حضور داشته باشید به عنوان یک انسان عادی احساس سرما می کنید. در صورتی که این دستگاه ها به دلیل هر قطع شوند، ممکن است برای چند ساعت و یا حتی چند روز سیستم پایگاه داده مشکلی نداشته باشد اما در نهایت این ریسک وجود دارد که همه چیز کارافتاده و یا در اثر افزایش دما، کل دیتاسنتر آسیب ببیند. بخش پشتیبانی

بخش پشتیبانی، یکی از مهم ترین قسمت ها در هر پایگاه داده خواهد بود. یکی از مهم ترین مباحث در عملکرد یوپی اس در دیتاسنتر مربوط به همین قسمت خواهد بود. اگرچه فردی مداوم باید در این بخش حضور داشته باشد و ناظر کل عملکرد دیتاسنتر باشد. اما به هرحال قطع جریان برق باعث می شود که مدیر سرور نیز کاری از دستش برنیامده و بسیاری از سیستم ها با مشکلات عمده و بزرگی مواجه می شوند. بنابراین، خرید یوپی اس برای دیتاسنتر از لازمه های اصلی کار است.

معیارهای کنترل برق در عملکرد یوپی اس در دیتاسنتر

به طور کلی عملکرد یوپی اس در دیتاسنتر بسیار حیاتی است و میزان نوسان و یا اختلال جریان برق بر اساس مقیاس های متریک محاسبه می شود. برای این کار، از سه واحد عمده در دنیای الکتروتکنیک یعنی آمپر، وات و ولت کمک گرفته می شود.

آمپر

آمپر، در واقع واحد اندازه گیری جریان برق عبوری از یک نقطه مشخص است . دستگاه هایی  مانند سرورها، لپ تاپ ها، موبایل ها و آداپتورها که شما از آن ها استفاده می کنید، همگی در ورودی خود، جریان مصرف می کنند.  جریان الکتریکی، در حقیقت به صورت فیزیکی، برابر خواهد بود با تعداد بارهای الکتریکی که در یک زمان مشخص و از یک مسیر مشخص، عبور می کنند. 

وات

وات، واحد اندازه گیری توان الکتریکی می باشد کهتوان الکتریکی، در واقع نیرویی است که دستگاه شما نیاز خواهد داشت تا از آن تغذیه کند. مثلاً در مورد هر سرور یا دستگاه گفته می شود که میزان مصرف N وات خواهد بود. البته که این میزان در دستگاه های بزرگ، سیستم های رک و سرورها و مراکز داده عددی بزرگ است.

ولت

ولت، واحد اندازه گیری اختلاف پتانسیل الکتریکی بین دو نقطه (ولتاژ) است. در حقیقت هرگاه، اختلاف پتانسیلی بین دو نقطه در یک مدار الکتریکی وجود داشته باشه، با شرط بسته بودن آن مدار، جریان در آن جاری می شود. پریز برقی  که در اتاق و یا محل کار شماست نیز همین جریان را از خود عبور می دهد.

نقش باتری یوپی اس در مراکز داده

باتری یو پی اس در واقع یک منبع ذخیره کننده انرژی است که به کمک دستگاه یو پی اس از که از آسیب های سخت افزاری و حتی نرم افزاری در اثر جریان برق به وجود می آید جلوگیری می کند. سیستم های یوپی اس یکی از مهم ترین پیش نیازهای هر مرکز داده هستند. بدون استفاده از این سیستم ها قطعی برق بخصوص در کشوری مانند ایران می تواند سبب ازبین رفتن و یا حتی قطع لحظه ای دسترسی به اطلاعات شود.

جلوگیری از قطع برق سخت افزار مرکز داده

در این مورد جالب است بدانید که یوپی اس ها می توانند از بروز ضررهای مالی بزرگ و وسیع جلوگیری کند. زمانی که یوپی اس را به برق شهر متصل می کنید، شروع می کند به شارژ شدن و سیکل شارژ باتری های موجود در آن یا باتری هایی که به صورت اکسترنال به آن دستگاه، متصل شده اند پر و کامل می شود. البته این دستگاه ها در حالتی که برق شهر قطع نیست نیز یک روند نظارتی روی عملکرد دستگاه ها دارند. هرجا که ولتاژ از حد معمول کمتر شود، وارد مدار می شوند و می توانند نوسانات به وجود آمده را کنترل کنند. به همین دلیل است که صرفاً استفاده از ژنراتور نمی تواند مشکل را رفع کند. بدلیل اینکه گاهی ممکن است جریان برق در لحظه قطع نشود اما اندازه ولتاژ به حدی برسد که به دستگاه های برقی آسیب برسد. مثل مشکلاتی که معمولاً برای لوازم خانگی، تلویزیون ها و یخچال ها در منازل مسکونی ایجاد می شود و نوسان گیر یا محافظ برق، آن را کنترل می کند. در واقع عملکرد یوپی اس ها تا حد زیادی شبیه به همین دستگاه ها خواهد بود. با این تفاوت که با اتصال باتری به یوپی اس ها، دیگر نیازی به راه اندازی مجدد مصرف کننده های برقی نخواهد بود. یعنی سیستم های متصل به یو پی اس، ری استارت نمی شوند، بلکه به محض این که برق قطع می شود، یوپی اس وارد مدار شده و کارکرد دستگاه ها به صورت بی نقص ادامه پیدا می کند.

جلوگیری از قطع جریان فن و خنک کننده

در اتاق های سرور عملکرد یوپی اس فراتر از چیزی است که فکرش را می کنید. حتی فن ها و خنک کننده ها که یک واحد مجزا هستند نیز، نیاز به یوپی اس خواهند داشت. مبحث خنک کردن سرورها آن قدر حیاتی است که حتی اگر چند دقیقه جریان خنک کننده و سیستم کولر قطع شود، می تواند موجب آتش سوزی و یا افت راندمان عملکردی آنها شود. قطع برق باعث اختلال در سیستم های خنک کننده و در نهایت موجب بروز خسارت های مادی و معنوی به اپلیکیشن ها، نرم افزارها، سیستم های توسعه، مراکز هاستینگ و سرورهای اختصاصی و مجازی نیز می شود.

افزایش سطح ایمنی تجهیزات

یکی دیگر از ویژگی هایی که در اتصال های شبکه باید به آن دقت ویژه ای داشت، عدم وقفه در عملکرد خواهد بود. علاوه بر این،  دستگاه هایی که در دیتاسنترها مورد استفاده قرار می گیرند، عمدتاً گران و وارداتی هستند. بنابراین، جبران خسارت و خرید دوباره این تجهیزات می تواند سبب بروز مشکلات جدی شود که در نتیجه آن، خرید یوپی اس سرور اهمیت بیشتری پیدا می کند.

افزایش کیفیت برق شهری

همان طور که اشاره شد، صرفاً استفاده از این دستگاه ها و عملکرد یوپی اس در مراکز داده مختص زمان قطع برق نیست. در تابستان و بخصوص در ایران، ما مدام با نوسان برق مواجه هستیم. به شکلی که اگر نگاهی به نوسان گیر و محافظ برق لوازم برقی خانه و محل کار خود بیندازیم، مدام ال ای دی مربوط به کنترل نوسان، زرد و قرمز خواهد شد. این نوسان در بحث تجهیزات دیتاسنترها حتی اگر عملکرد آن ها را دچار مشکل لحظه ای نکند، در درازمدت می تواند سبب بروز اختلالات جدی در راندمان کاری آن ها شود.

چرا باید از یو پی اس استفاده کرد؟

سوال مهم دیگری که مطرح می شود این است که آیا کنترل عملکرد یوپی اس در دیتاسنتر صرفاً مبنی بر همان قطع جریان های لحظه ای خواهد بود؟ آیا می توان از این دستگاه ها حتی در نمونه های ضعیف و یا معمولی و یوپی اس آفلاین برای توزیع جریان برق در مراکز داده استفاده نمود؟ در پاسخ به این سؤالات باید با قاطعیت بگوییم که: خیر! شما در مراکز داده نیاز به یوپی اس های با توان بالاتر خواهید داشت.

این یوپی اس ها در مدل های سه فاز تولید می شوند و قطعاتی که برای کارکرد به این یوپی اس ها استفاده می شوند نیز عمدتاً ولتاژ بالایی دارند. امروزه دیتاسنترها نیاز به یوپی اس هایی با توان بالاتر از 10 کیلووات دارند. البته این دستگاه ها حتی در صنایع نفت، گاز، پتروشیمی، شرکت ها و کارخانه ها نیز مورد استفاده قرار می گیرند. 

ویژگی های مهم در انتخاب و خرید باتری یوپی اس مرکز داده

در بحث خرید یوپی اس برای مراکز داده و دیتاسنترها، چند مبحث مهم وجود دارد که باید نسبت به آن ها حساس بود. به هر حال اگر قصد تهیه یوپی اس   و با اطلاع از مفهوم کارکرد این دستگاه ها را دارید، بهتر است که با مشخصه های فنی مهم و همین طور ویژگی هایی که موجب بهبود عملکرد یوپی اس در مرکز داده می شود آشنا شوید. اعتماد به برند و همینطور راندمان کاری عالی نیز از جمله کلیدیترین و اساسی ترین مواردی است که باید به آن توجه داشته باشید. عدم بروز نوسان خروجی و اعوجاج از جمله دیگرموارد مهم در هنگام خرید و انتخاب یو پی اس برای سرور خواهد بود. علاوه بر این، دستگاه پو پی اس انتخابی باید قادر باشد تا پاسخ مناسبی به بارهای پله ای که وارد مدار می شوند، دهد. 

این روز ها، برندهای زیادی در بازار ایران در زمینه ساخت و طراحی انواع دستگاه های یوپی اس فعالیت می کنند که شرکت تکام از جمله ی شرکت های پیشرو در این زمینه است. این شرکت علاوه بر ارائه محصولات ایرانی ساخت خود، نمایندگی انحصاری برند پاروترونیکس ایتالیا را نیز بر عهده دارد. این شرکت، تولید کننده انواع دستگاه های UPS از توان 1 تا 500 کیلوولت آمپر در ایتالیا می باشد. 

یوپی اس دیتاسنتر یا اتاق سرور؟

در هنگام خرید یوپی اس حتماً باید نسبت به حوزه دقیق استفاده از آن آگاه باشید. این دستگاه ها در اتاق های سرور و مراکز داده مورد استفاده قرار می گیرند. اتاق های سرور مربوط به دانشگاه ها، بیمارستان ها و مراکز اداری و سازمان ها خواهد بود. منبع تغذیه، پردازنده، ارتباط شبکه و رم از جمله اصلی ترین بخش هایی هستند که نیاز به سرور خواهند داشت. البته  اندازه توان مصرفی مورد نیاز آنها به اندازه دیتاسنترهای بزرگ نیست. در نتیجه خرید دیتاسنتر اتاق سرور با هزینه کمتری انجام می شود.

در مقابل، مراکز داده یا دیتا سنترها با داشتن سرورهای قوی، پاورهای بزرگ و رم های پرتعداد، نیاز به ساپورت لحظه ای توان برق دارند. تجهیزات مورد استفاده در سرورها به صورت پیوسته به هم متصل هستند و گاهی قطع یکی از آن ها سبب بروز مشکلات جدی می شود.

نکات مهم و تأثیرگذار هنگام انتخاب یوپی اس مرکز داده

اگر مایل به خرید یوپی اس مرکز داده هستید، باید به این موضوع دقت داشته باشید که این دستگاه ها در نمونه های مختلف از جمله رک مونت، ایستاده و ... عرضه می شوند. بسته به حوزه استفاده، معمولاً فروشندگان به شما در هنگام انتخاب از این دستگاه ها کمک می کنند. ظرفیت باتری و زمان پشتیبانی نیز اهمیت زیادی دارد. دیتاسنترها نیاز به توان بالا دارند و شما برای رک ها، سرورها و دیتاسنترها نیاز به یوپی اس های بزرگ دارید. به همین دلیل بهتر است که بتوان از آن ها در کنار باتری اکسترنال نیز استفاده کرد. 

یوپی اس یا استابلایزر؟

استابلایزر ها تنها قادر هستند که اندازه ولتاژ را اصلاح کنند. این در حالی است که دستگاه های UPS، می توانند هر دو کمیت ولتاژ و فرکانس تحویلی به بار را کنترل و کیفیت آن تا اندازه بسیار زیادی افزایش دهند و علاوه بر این، در زمان بی برقی، توان مورد نیاز مصرف کننده ها را فراهم نمایند. 

به طبع استفاده از دستگاه های یوپی اس به جهت روشن ماندن سیستم های ذخیره سازی و دیتاسنتر به انواع استابلایزر ارجحیت دارد.

سوالات متداول