Использование средств предупреждения потери данных

51.1

Использование средств предупреждения потери данных

Содержание

2.Современные технологии сетевого резервного копирования на магнитную

51.2

Использование средств предупреждения потери данных

Введение

Самое ценное в любой информационной системе, во имя чего она, собственно, и существует, — это хранящи еся в ней данные. Но как бы ни были надежны аппаратные средства, как бы хорошо ни было протестировано программное обеспечение, всегда существует вероятность потери информации. Опыт компании «Конфидент» показывает, что информация в вычислительных сетях может быть утрачена по следующим причинам (в про центном соотношении):

•аварии аппаратуры и программного обеспечения — 12%,

•ошибки персонала — 75%,

•вирусы — 10%,

•прочие причины (злой умысел, воровство, вандализм или пожар, стихийные бедствия и т.п.) — 3%.

В ряде случаев можно предпринять меры, снижающие вероятность потери данных, например, воспользоваться передовыми техническими средствами, позволяющими достаточно надежно защитить информационную систе му от аварий аппаратуры. Но даже это не исключает риска потери данных. Кроме того, от ошибок персонала защититься вообще невозможно, ибо они обусловлены самой человеческой природой.

Исходя из всего сказанного, можно сделать вывод, что важной частью мер, направленных на обеспечение на дежного функционирования информационных систем, является разработка технологии сохранения и наибо лее быстрого восстановления данных в случае их потери, что позволит свести урон от простоя к минимуму. Решением этой задачи служит создание развитой системы резервного копирования и восстановления дан ных (на магнитных лентах и массивах жестких дисков) , а также применение источников бесперебойного питания (UPS).

1. Требования к системе резервного копирования

Поскольку любая современная информационная система строится на основе сети, система резервного копи рования должна быть также сетевой, т. е. обеспечивать сохранение данных со всех узлов сети. В целом к сетевой системе резервного копирования выдвигаются следующие функциональные требования.

Построение системы по принципу клиент—сервер. В применении к резервному копированию терминоло гия клиент сервер означает следующее: компонент системы резервного копирования, обеспечивающий уп равление всеми процессами и устройствами, называется сервером, а компонент, отвечающий за сохранение или восстановление конкретных данных, — клиентом. В частности, такая система должна обеспечивать:

•управление резервным копированием во всей сети с выделенных компьютеров;

•удаленное резервное копирование данных, содержащихся на серверах и рабочих станциях;

•централизованное использование устройств резервного копирования.

Многоплатформенность. Современная информационная сеть является гетерогенной. Соответственно и сис тема резервного копирования должна полноценно функционировать в такой сети, т. е. предполагается, что ее серверная часть будет работать в различных операционных средах и поддерживать клиенты на самых раз ных аппаратно программных платформах.

Автоматизация типовых операций. Процесс резервного копирования неизбежно содержит много циклов различных операций. Например, копирование может осуществляться каждый день в определенное время. Другой пример цикла — это процесс перезаписи информации на носителях резервных копий. Если ежеднев ная резервная копия должна храниться неделю, то по истечении этого срока соответствующий носитель можно использовать заново. Такой процесс последовательной замены носителей резервных копий называется ро тацией.

К циклическим работам относится и профилактическое обслуживание устройств резервного копирования, например, чистка узлов лентопротяжного механизма стримера по истечении определенного срока работы при помощи специальной кассеты.

Таким образом, система резервного копирования должна выполнять циклические работы в автоматическом режиме и минимизировать число ручных операций. В частности, она должна поддерживать:

•выполнение резервного копирования по расписанию,

•ротацию носителей,

•обслуживание устройств резервного копирования по расписанию.

Следует отметить, что автоматизация работ является одним из ключевых факторов снижения затрат на сопро вождение системы резервного копирования.

Поддержка различных режимов резервного копирования. Предположим, что каждый день необходимо со здавать резервную копию некоторого набора файлов, например, содержащихся в одном каталоге. Как пра вило, в течение рабочего дня изменения вносятся лишь в отдельные файлы и ежедневное копирование ин формации, оставшейся неизмененной с момента создания предыдущей резервной копии, является излишним. Исходя из этого, система должна обеспечивать различные режимы резервного копирования, т. е. поддержи вать возможность сохранения только той информации, которая была изменена с момента создания предыду щей копии.

Быстрое восстановление серверов сети после аварии. Сервер сети может выйти из строя по различным причинам, например, из за аварии системного жесткого диска или вследствие ошибок программного обес печения, приведших к разрушению системной информации. В этом случае его восстановление требует пере

51.3

Использование средств предупреждения потери данных

установки ОС, конфигурирования устройств, инсталляции приложений, восстановления файловой системы и учетных записей пользователей. Все эти операции трудоемки, и на любом из этих этапов данного процесса возможно возникновение ошибок.

Таким образом, для восстановления сервера необходимо иметь резервную копию всей хранящейся на нем информации, включая системные данные, чтобы как можно быстрее привести его в рабочее состояние. Резервное копирование данных в интерактивном (on line) режиме. Зачастую информационная система вклю чает в себя различные приложения клиент сервер, которые должны функционировать круглосуточно. Приме ром тому являются почтовые системы, системы коллективной работы (например, Lotus Notes) и SQL серверы. Осуществить резервное копирование баз данных таких систем обычными средствами невозможно, посколь ку они все время открыты. Поэтому в них часто встроены собственные средства резервного копирования, но их использование, как правило, не вписывается в общую технологию, принятую в организации. Исходя из этого, система резервного копирования должна обеспечивать сохранение баз данных приложений клиент—сервер в интерактивном режиме.

Развитые средства мониторинга и управления. Для управления процессами резервного копирования и от слеживания их состояния система резервного копирования должна иметь графические средства мониторинга

иуправления и широкий набор средств оповещения о событиях.

2.Современные технологии сетевого резервного копирования на магнитную ленту

Общие положения

Наиболее простой и недорогой метод предупредить катастрофическую потерю данных периодическое ре зервное копирование с последующим хранением копий за пределами организации. Это один из немногих способов гарантировать, что данные остаются в безопасности и пригодны для использования.

Опытные администраторы безопасности знают, что система резервного копирования — первая линия обо роны. Надежная стратегия резервирования сводит к минимуму риск потери данных, поддерживая текущую резервную копию в таком состоянии, при котором файлы легко восстанавливаются в случае повреждения оригинальных данных.

Чтобы проводить резервное копирование, необходимо иметь:

•оборудование;

•расписание;

•сотрудника, чья обязанность — реализовать расписание на практике.

Под оборудованием обычно подразумеваются аппаратные и программные компоненты системы резервного копирования. Любые расходы в этой области могут оказаться мизерными по сравнению с теми финансовыми потерями, которые вызовет разрушение данных.

Общее правило гласит: если Вы не можете в дальнейшем обойтись без чего то, сделайте его резервную ко пию. Выбор объектов для резервного копирования — целые диски, отдельные каталоги или файлы — зави сит от того, насколько быстро нужно продолжить работу после потери важных данных, восстановив их. Пол ное резервное копирование может ускорить восстановление конфигурации диска, однако, если имеются боль шие объемы данных, требует значительного числа дополнительных магнитных лент. Резервирование отдель ных файлов и каталогов потребует меньше лент, однако, администратору придется вручную восстанавливать конфигурацию диска.

Критические данные должны резервироваться ежедневно, еженедельно или ежемесячно, в зависимости от степени их важности и от того, насколько часто они обновляются. Самое лучшее время для резервного копи рования — время наименьшей загрузки системы. Сообщите пользователям, когда будет выполняться резерв ное копирование, чтобы они не обращались к серверу в этот период.

Выбор накопителя на магнитной ленте

Поскольку резервное копирование в основном выполняется с помощью накопителей на магнитной ленте, пер вый Ваш шаг — выбор такого накопителя. При этом администратор должен учесть следующие факты:

•объем данных, подлежащих резервному копированию;

•надежность носителя информации;

•емкость носителя информации;

•скорость работы накопителя;

•стоимость накопителя и носителей;

•аппаратная совместимость с операционной системой.

В идеале накопитель на магнитной ленте должен иметь емкость, превышающую емкость наибольшего серве ра в сети. Он также должен обеспечивать поиск и коррекцию ошибок в течение всего процесса резервирова ния и восстановления.

Методы резервного копирования

Эффективная политика резервирования использует комбинацию методов, которые приведены в таблице 1. Методы резервного копирования обычно применимы к накопителям на магнитной ленте. Опытные админис

51.4

Использование средств предупреждения потери данных

траторы безопасности сетей обнаружили, что для резервного копирования больших объемов данных лучше всего использовать несколько отдельных лент при циклическом расписании.

Ленты можно использовать в многонедельном цикле (в зависимости от количества). В первый день цикла ад министратор выполняет полное резервное копирование, а в последующие дни выполняет резервирование с приращением. Когда цикл полностью завершен, процесс начинается снова. Некоторые администраторы при шли к выводу: целесообразно выполнять несколько резервирований с приращением каждый день в установ ленное время.

Таблица 1.

Тестирование и хранение

Квалифицированные администраторы всегда проверяют систему резервного копирования перед тем, как запустить ее в эксплуатацию. Они выполняют резервное копирование, удаляют информацию, восстанавли вают данные, а затем пробуют их использовать.

Администратор должен регулярно тестировать все процедуры резервного копирования, чтобы быть уверенным: все, что должно резервироваться, в действительности резервируется. Чтобы гарантировать быстрое восстанов ление важных файлов, необходимо также проверять процедуры восстановления.

В идеале администратор должен делать две копии каждой ленты. Одну он должен хранить на работе, а дру гую — за пределами организации в безопасном месте. Помните: хранение лент в несгораемом сейфе может уберечь их от пламени, однако высокая температура скорее всего разрушит записанные данные.

Журнал резервного копирования

Ведение журнала окажет Вам существенную помощь при последующем восстановлении файлов. Копии жур нала должны храниться вместе с магнитными лентами, рядом с компьютерами. В журнал вносится следую щая информация:

•дата выполнения резервного копирования;

•номер ленты;

•тип выполненного резервного копирования;

•компьютер, данные которого резервировались;

•имена сохраненных файлов;

•фамилия сотрудника, выполнявшего операцию;

•местонахождение лент с резервной копией.

Установка системы резервного копирования

Накопители на магнитной ленте могут быть подключены к серверу или к любому компьютеру, причем резер вное копирование инициируется с того компьютера, к которому подсоединен накопитель. Если резервное ко пирование выполняется непосредственно на сервере, операции резервирования и восстановления протека ют намного быстрее, так как отсутствует передача данных по сети.

Резервное копирование через сеть — наиболее удобный метод резервирования для множества систем, однако при этом создается значительный сетевой трафик и увеличивается время отклика сети. Сетевой трафик, кроме того, вызывает уменьшение производительности. Это одна из причин, почему так важно проводить резервное копирование во время наименьшей загрузки сервера.

Если несколько серверов расположены компактно, можно уменьшить трафик, вызванный резервным копи рованием, — поместите в изолированный сегмент компьютер, с которого выполняется резервирование. Этот компьютер подключают к отдельной сетевой плате каждого сервера.

Реализация системы резервного копирования

Определив требования, предъявляемые к системе резервного копирования, рассмотрим способ ее реализа ции. Система сетевого резервного копирования состоит из аппаратных и программных компонентов. Аппа ратные компоненты предназначены для записи и хранения резервных записей с целью возможного восста новления данных с них.

51.5

Использование средств предупреждения потери данных

Компьютер с которого инициируется резервное копирование

Сервер

Накопитель на магнитной ленте

Сервер

Изолированный сегмент для резрвного копирования

Сервер

Рис. 1. Сетевой трафик можно уменьшить, проведя резервное копирование через отдельный сегмент

Вся логика сетевого резервного копирования сосредоточена в программных компонентах и реализуется ими. Они управляют устройствами, процессом резервного копирования и восстановления данных, поддерживают расписание работ и реализуют дополнительные сервисные функции.

Аппаратные компоненты системы резервного копирования

Чтобы правильно выбрать аппаратные средства, нужно найти носитель информации, оптимальным образом соответствующий требованиям, предъявляемым к системе, а также устройства управления данным носите лем.

В качестве носителя наиболее часто используются накопители на жестких дисках, магнитооптических дис ках и магнитных лентах. Ниже приведены сравнительные характеристики этих носителей, где также указана удельная стоимость хранения 1 Гбайт данных — см. таблицу. В ней содержатся усредненные данные, поэтому для конкретных моделей цифры могут отличаться от приведенных, но соотношения останутся теми же.

Как видно из таблицы, наиболее «быстрые» носители информации являются в то же время самыми дорогими и наименее емкими. Для разового сохранения данных небольшого объема вполне подойдет жесткий диск или магнитооптический накопитель. Препятствие к использованию жестких дисков — их высокая стоимость. Если же речь идет о выборе аппаратного средства для проведения полного резервного копирования, да еще и в автоматическом режиме, то следует остановиться на ленточных накопителях: по скорости восстановления они не уступают магнитооптическим моделям, а по скорости записи даже превосходят их. Согласно данным таб лицы, стоимость хранения информации на магнитной ленте самая низкая по сравнению с таковой у других носителей. Таким образом, для наиболее эффективного хранения больших объемов данных целесообразнее использовать накопители на магнитных лентах.

Таблица 2

Сравнение эффективности различных типов устройств резервного копирования

51.6

Использование средств предупреждения потери данных

Для работы с магнитными лентами в системах резервного копирования используются так называемые нако пители с магазином автоматической подачи кассет (autochanger), или ленточные библиотеки. Ленточ ная библиотека состоит из двух функциональных устройств:

•устройства чтения/записи, или стримера, предназначенного для записи информации на кассету и чтения с нее. В каждый момент времени стример способен работать только с одной кассетой;

•устройства автоматической подачи кассет, или робота (robot), состоящего из магазина кассет и механиз ма, который выполняет подачу требуемой кассеты в стример и ее последующее извлечение.

Производители ленточных библиотек зачастую разрабатывают только роботы, интегрируя в них стримеры, изготовленные различными фирмами, и продают полученные устройства под своей маркой. Во всех произ водимых в настоящий момент стримерах реализованы технологии чтения/записи, обеспечивающие высокую плотность записи информации и, следовательно, высокую надежность ее хранения и большой объем.

Довольно распространены стримеры, построенные по технологии DLT, которая в последнее время развива ется особенно быстро. Ее отличительные черты — высокая плотность записи, быстрота передачи данных и надежность. В настоящий момент все производители ленточных библиотек в своих новых моделях в основ ном используют DLT стримеры. Другими достаточно распространенными стандартами магнитной записи ста ли DDS 2 и DDS 3.

Одним из наиболее известных производителей ленточных библиотек является американская компания ADIC (Advanced Digital Information Corporation). На протяжении своей десятилетней истории она выпустила пять поколений роботов, сконструированных по принципу минимального числа перемещений по осям координат и отличающихся простотой и надежностью.

В настоящий момент фирма ADIC выпускает широкий спектр ленточных библиотек, самые популярные из ко торых — модели на основе DLT стримера. Простейшая модель, использующая стример DLT4000, имеет мага зин на 7 кассет по 40 Гбайт каждая и обеспечивает скорость чтения/ записи до 180 Мбайт/мин. Самые мощ ные ленточные библиотеки ADIC на базе DLT стримера представлены семейством SCALAR, модели которого содержат до 58 кассет по 40 Гбайт. В них может быть установлено до четырех параллельно работающих DLT стримеров. Таким образом, суммарная производительность устройства достигает 4х180 = 720 Мбайт/мин.

Помимо DLT стримеров, в устройствах фирмы ADIC используются также ленточные накопители на основе стан дартов DDS 2 и DDS 3. Такие библиотеки имеют магазин на 12 кассет по 8 Гбайт каждая и обеспечивают ско рость чтения/записи 90 Мбайт/мин.

Использование библиотек на магнитных лентах отвечает ряду требований, предъявляемых к системе сетево го резервного копирования, перечисленных выше. Так, в них автоматически выполняется ротация носителей. Например, при помощи ленточных библиотек ADIC можно автоматизировать процесс резервного копирова ния без замены кассет на протяжении целого года и более (время определяется регламентом резервного ко пирования, объемом обрабатываемых данных, емкостью кассет и магазина автоподачи). Ленточные библио теки также способны выполнять регулярное обслуживание устройства резервного копирования. С этой це лью в одно или несколько гнезд магазина вставляются чистящие кассеты, которые выполняют чистку узлов стримера по заданному расписанию.

Следует отметить, что библиотеки производства ADIC позволяют загрузить кассету вручную (не из магазина), благодаря чему их можно использовать для переноса информации большого объема. Кроме ленточных биб лиотек, компания ADIC выпускает и одиночные устройства (без магазина), которые прекрасно зарекомендо вали себя при резервном копирования данных небольшого объема.

Программные компоненты системы резервного копирования

Среди программ резервного копирования большой популярностью пользуется система ARCserve компании Cheyenne (подразделение Computer Associates). Рассмотрение функциональных возможностей системы ARCserve сведем к анализу того, как она отвечает требованиям, предъявляемым к системе резервного копи рования, которые изложены выше.

Построение системы по принципу клиент—сервер. Программный пакет ARCserve выполнен в архитектуре кли ент— сервер. На выделенном узле сети устанавливается серверная часть системы ARCserve, отвечающая за управление накопителями, подключенными к данному серверу, организацию всего процесса резервного ко пирования и управление служебными операциями.

Резервное копирование и восстановление информации клиентов осуществляется по запросу от серверной части, клиенты только передают информацию серверу, который осуществляет ее сохранение на внешний но ситель. Клиентами системы ARCserve являются как настольные компьютеры, так и серверы сети.

ARCserve совместим со всеми моделями ленточных библиотек и автономными устройствами компании ADIC, а также со внешними запоминающими устройствами других производителей, включая популярные магнито оптические накопители фирмы Hewlett Packard.

Многоплатформенность. Система ARCserve разработана как многоплатформенная система сетевого резерв ного копирования. Ее серверная часть функционирует под управлением Microsoft Windows NT, Novell NetWare и различных клонов Unix. Клиентами системы могут быть рабочие станции под управлением MS DOS, Windows З.х, Windows 95, Windows NT, NetWare, UNIX, OS/2 и MacOS, а также другие серверы сети. Например, установив ее на сервер NetWare, можно производить резервное копирование данных с серверов под управлением Windows NT или Unix на устройство, подключенное к серверу NetWare.

Автоматизация типовых операций. ARCserve обеспечивает автоматизацию всех процессов, связанных с ре зервным копированием. Прежде всего он выполняет резервное копирование по расписанию, т. е. когда ад

51.7

Использование средств предупреждения потери данных

министратор системы ARCserve задает регламент выполнения работ. Для каждого фрагмента информации (группа каталогов, база данных) регламентом определяются время начала копирования, внешнее устройство и тип копии (например, полная копия или копия изменений).

Система ARCserve поддерживает развитые схемы ротации носителей резервных копий. Самая популярная схе ма из тех, что уже заложены в программном пакете, — GFS (Grandfather Father—Son). Она обеспечивает созда ние и хранение копий данных каждый рабочий день в течение недели, раз в неделю в течение месяца и раз в месяц в течение года. Администратор системы ARCserve по своему усмотрению может модифицировать данную схему, использовать другую из числа предопределенных или же задать свою собственную.

Следует отметить, что при реализации любой схемы ротации носителей ARCserve предварительно проверяет записанную на носитель информацию для предотвращения случайной порчи недавно сделанной копии. На пример, в случае схемы GFS пакет ARCserve не допустит, чтобы была перезаписана вчерашняя кассета с ежед невной копией. Задание схем ротации особенно важно при использовании ленточных библиотек, обеспечи вающих автоматическое управление носителями без вмешательства оператора в течение года и более.

При использовании ленточных библиотек система ARCserve осуществляет чистку лентопротяжного механиз ма по заданному расписанию. С этой целью в одно из гнезд магазина автоподачи вставляется чистящая кас сета. Режимом чистки при этом также управляет ARCserve.

Таким образом, система ARCserve позволяет автоматизировать большинство типовых операций, необходимых для обеспечения резервного копирования.

Поддержка различных режимов резервного копирования. Система сетевого резервного копирования ARCserve поддерживает различные механизмы создания резервных копий данных. В ARCserve существуют три вида ре зервных копий:

•Полная копия (Full Backup), представляет собой точный образ сохраняемых данных.

•Дифференциальная копия (Differential Backup), содержит только файлы, измененные со времени созда ния полной копии.

•Инкрементальная копия (Incremental Backup), содержит только файлы, измененные со времени созда ния последней полной, дифференциальной или инкрементальной копии.

К достоинствам такого подхода относятся уменьшение времени резервного копирования и экономия памяти на внешнем носителе.

Быстрое восстановление серверов сети после аварии. Для эффективного восстановления серверов под уп равлением Windows NT и NetWare после аварии система ARCserve предлагает опцию аварийного восстанов ления (Disaster Recovery Option). Остановимся на ней более подробно.

Использование опции аварийного восстановления сводится к следующему. В случае изменения параметров сервера, например, после установки пакетов исправления ошибок (Service Packs и Patches), для него созда ется комплект дискет аварийной копии. Для восстановления сервера после аварии необходимо подключить к серверу устройство резервного копирования с последней копией данных и произвести загрузку с первой дискеты из комплекта аварийной копии.

При выполнении этих шагов на сервере будут восстановлены файловая система, приложения и все осталь ные ресурсы, в том числе и учетные записи пользователей. После перезагрузки сервер полностью готов к работе, причем он окажется в той же конфигурации, в какой был на момент создания последней резервной копии.

Таким образом, опция аварийного восстановления многократно сокращает время, требуемое для приведения серверов Windows NT и NetWare в рабочее состояние после аварии.

Резервное копирование данных в интерактивном режиме. Для сохранения баз данных прикладных сис тем в интерактивном режиме система ARCserve содержит ряд специальных программ агентов. Каждая из них служит для сохранения баз данных конкретной системы и функционирует как клиент системы ARCserve.

В настоящий момент система ARCserve предлагает агенты интерактивного резервного копирования для сле дующих популярных баз данных и прикладных систем клиент—сервер: Lotus Notes, Microsoft Exchange Server, Microsoft SQL Server, Oracle Server, SAP R/3, Btrieve, Centura (Gupta) SQLBase, Sybase SQL Server.

Кроме интерактивного резервного копирования баз данных, эти агенты обеспечивают и фрагментарное вос становление информации с резервных копий. В частности, агент для системы Microsoft Exchange Server пре доставляет возможность восстановления отдельных папок и сообщений.

Помимо агентов для сохранения открытых баз данных, система ARCserve имеет агент для сохранения от крытых файлов. Используя его, ARCserve может сохранять как сетевые файлы, открытые приложениями, на пример, файлы приложений семейства Microsoft Office, так и базы данных прикладных систем, для кото рых не разработаны специализированные программы агенты.

Развитые средства мониторинга и управления. Управление системой ARCserve и всеми работами резерв ного копирования осуществляется из интерактивной графической программы менеджера, функционирующей под управлением MS Windows З.х, Windows 95 или Windows NT. Она предоставляет администратору и операто рам системы резервного копирования следующие возможности:

•задание регламента резервного копирования, схемы ротаций лент, типов резервных копий, режима чис тки устройств;

•управление устройствами резервного копирования;

•просмотр содержимого архивов и поиск требуемой информации в них;

•контроль за процессом резервного копирования;

•сбор служебной информации и статистики.

51.8

Использование средств предупреждения потери данных

Для оперативного оповещения о событиях, возникающих в процессе копирования, системаARCserve позво ляет автоматически передавать сообщения через сеть, электронную почту, пей джинговую или факсимиль ную связь или же выводить протокол всех событий на принтер.

Программный продукт ARCserve интегрирован с системой Unicenter TNG 2.0 компании Computer Associates, что позволяет включить средства резервного копирования в единую систему управления информационной средой предприятия.

К ПО резервного копирования данных в современных информационных системах предъявляются особые тре бования. Оно призвано обеспечить автоматизацию работ резервного копирования и средства быстрого вос становления узлов сети после аварии. Одним из решений построения полнофункциональной системы резер вного копирования для предприятий является использование накопителей на магнитных лентах компании ADIC совместно с программным пакетом ARCserve компании Cheyenne.

Коротко о продуктах

ArcServeIT 6.61 Advanced Edition for Windows NT Цена: 1395 долл. и выше

Фирма: Computer Associates International

Телефон в Москве: 937 4850 http ://www. сa.соm

Hiback

Цена: 1600 долл. (лицензия на ПО для сервера Windows NT); 600 долл. (клиентские лицензии); 2050 долл. и выше (Unix версия)

Hibars

Цена: 1200 долл. и выше (серверная лицензии для Unix или Windows NT) Фирма: Hicomp Software Systems

http://www. hicomp. com

Legato NetWorker 5 Цена: 1150 долл. и выше Фирма: Legato Systems http://www. legato.com

Veritas Backup Exec 8.0

Цена: 795 долл. (только серверное ПО); 1395 долл. (версия Enterprise Edition) Фирма: Veritas Software

http://www. veritcis.com

3. Отказоустойчивые системы (RAID-системы)

Отказоустойчивые системы защищают данные, дублируя и размещая их на различных физических носителях (например, на разных дисках). Избыточность (redundancy) данных позволяет осуществлять к ним доступ даже в случае выхода из строя части системы. Избыточность — общий отличительный признак большинства от казоустойчивых систем.

Тем не менее отказоустойчивые системы нельзя использовать как замену регулярного резервного копирова ния серверов и локальных жестких дисков. Тщательно спланированная стратегия резервного копирования является лучшей страховкой от потери или уничтожения данных.

Отказоустойчивые системы на основе массивов недорогих жестких дисков (RAID предлагают следующие ва рианты обеспечения избыточности данных:

•чередование дисков;

•зеркализацию дисков;

•замену секторов и др.

51.9

Использование средств предупреждения потери данных

Типы отказоустойчивых систем стандартизованы и классифицируются по уровням: 0 5. Существует уровень 7 (c асинхронной архитектурой), но он является лишь фирменной маркой корпорации Storage Computer, а не стан дартом для других производителей. Storage Computer не продает и не лицензирует архитектуру RAID 7. Соот ветственно, алгоритмы функционирования этих устройств представляют конфиденциальную информацию.

Эти уровни выступают как избыточные массивы недорогих дисков (RAID). Они предлагают различные комби нации производительности, надежности и стоимости. Различные ОС обеспечивают поддержку разных уровней, например, Microsoft Windows NT Server содержит программную поддержку технологии RAID (уровней 0, 1 и 5). Microsoft решила поддерживать избыточное чередование дисков уровня 5, проигнорировав уровни 2, 3 и 4, поскольку уровень 5 эволюционировал из этих уровней и, следовательно, является самой последней и наибо лее совершенной версией.

Таблица 4.

Характеристики протестированного ПО резервного копированияx в корпоративных сетях

Уровень 0 — чередование дисков

При чередовании дисков (disk striping) данные делятся на блоки размером 64 Кб и равномерно распределя ются по всем дискам массива. Однако чередование дисков не обеспечивает повышенной надежности, так как не создает избыточности данных. При повреждении любого раздела будут потеряны все данные. Чере дование дисков объединяет множество областей неформатированного свободного пространства в один

51.10

Использование средств предупреждения потери данных

большой логический диск, распределяя хранилище данных по всем дискам одновременно. В Windows NT для чередования дисков необходимо как минимум два физических диска (максимальное число — 32 диска). При чередовании дисков можно использовать разделы дисков нескольких типов: SCSI, ESDI и IDE.

На рис. 2 показаны три жестких диска, которые служат для чередования дисков. В этом случае данные имеют объем 192 Кб. Первые 64 Кб данных записаны на полосу диска 1, вторые 64 Кб — на диск 2, а третьи 64 Кб — на полосу диска 3.

64K

192K 64K

64K

Рис. 2. Чередование объединяет участки различных дисков

Чередование дисков имеет ряд преимуществ. Во первых, несколько малых разделов образуют один большой раздел, благодаря чему лучше используется дисковое пространство. Во вторых, применяя несколько диско вых контроллеров, можно резко увеличить производительность.

Уровень 1 — зеркализация дисков

Зеркализация дисков (disk mirroring) — дублирование раздела и запись его копии на другом физическом диске. Поэтому всегда есть две копии данных, причем каждая — на отдельном диске. Любой раздел может быть зеркализирован. Эта стратегия — простейший метод защиты одиночного диска от сбоев. Зеркализация дисков выступает как форма непрерывного резервного копирования, так как при этом поддерживается пол ная копия раздела с другого диска.

Дублирование

Дублирование диска (disk duplexing) — это пара зеркальных дисков, каждым из которых управляет отдель ный контроллер. При этом уменьшается трафик через единичный контроллер (увеличивается быстродействие). Дублирование предназначено для защиты не только от сбоев носителей, но и от отказов контроллеров.

Уровень 2 — чередование дисков с записью кода коррекции ошибок

Блок данных — при записи — делится на части, распределяемые по разным дискам. Одновременно генери руется код коррекции ошибок (ЕСС), который также записывается на разных дисках. Для кода коррекции ошибок требуется больше дискового пространства, чем при методе с контролем четности. Хотя последний гораздо эффективнее использует дисковое пространство, он уступает в этом отношении уровню 5.

Уровень 3 — код коррекции ошибок в виде четности

Чередование дисков с использованием кода коррекции ошибок, хранящимся в виде четности, подобно уровню 2. Контролем четности называют процедуру проверки ошибок, при которой устанавливается количество еди ниц в каждой переданной группе битов. Оно должно быть одинаковым — четным или нечетным. В этом случае говорят:

данные переданы без ошибок. При этой стратегии метод с кодами ЕСС заменяется схемой контроля четности, которой необходим только один диск для хранения информации контроля четности. Это приводит к тому, что примерно 85 процентов дискового пространства используется для хранения непосредственно данных.

Уровень 4 — чередование дисков большими блоками

Эта стратегия, основанная на методе чередования дисков, обеспечивает запись цельных блоков данных на каждый диск в массиве. Отдельный контрольный диск используется для хранения информации о четности. При каждой записи соответствующая информация о четности должна быть прочитана с контрольного диска и модифицирована. Из за высоких накладных расходов этот метод больше подходит для операций с крупны ми блоками, чем для обработки транзакций.

51.11

Использование средств предупреждения потери данных

Программа,

обеспечивающая зеркализацию дисков

Рис. 3. Зеркализация дисков дублирует раздел на другом физическом диске

Уровень 5 — чередование с контролем четности

В настоящее время чередование с контролем четности — наиболее популярный метод построения отказоус тойчивых систем. Уровень 5 поддерживает от 3 до 32 дисков и распределяет информацию о четности по всем дискам массива (по всему набору чередования). Данные и информация об их четности всегда размещаются на разных дисках.

Блок информации о четности записывается в каждой полосе (ряде) чередования, распределенной по дискам. Ин формация о четности помогает восстановить данные с отказавшего физического диска. Если отказал один диск, для полного восстановления данных достаточно информации, распределенной по оставшимся дискам. RAID 4 хра нит блок четности на одном физическом диске, тогда как RAID 5 распределяет информацию о четности равномер но по всем дискам.

Замена секторов

Некоторые операционные системы (например, Windows NT Server) предлагают дополнительную возможность для обеспечения отказоустойчивости. Она называется замена секторов (sector sparing) или «горячая заме на» (hot fixing). Эта возможность заключается в автоматическом восстановлении секторов во время работы компьютера.

Если при операции дискового ввода/вывода обнаружен дефектный сектор, отказоустойчивый драйвер по пытается переместить данные на хороший сектор, а дефектный пометить как «bad». Если перенос данных прошел успешно, драйвер не сообщает файловой системе о сбое.

Замена секторов возможна только для SCSI устройств и невозможна для ESDI и IDE дисков.

Некоторые сетевые операционные системы (например. Windows NT Server) имеют утилиты, которые извеща ют администратора обо всех сбоях секторов, а также об угрозе потери данных, если избыточная копия также будет потеряна.

Информация о четности

Рис. 4. Чередование дисков с контролем четности помогает восстановить данные в случае отказа диска

51.12

Использование средств предупреждения потери данных

Помечает дефектный сектор

Рис. 5. Этапы замены секторов, или «горячей замены»

Реализация отказоустойчивой системы

Большинство сетевых операционных систем предлагает утилиты для реализации отказоустойчивости. В Windows NT Server, например, используется программа Disk Administrator. Графический интерфейс програм мы Disk Administrator облегчает конфигурирование, а также помогает управлять разбиением дисков на раз делы и реализацией отказоустойчивости.

Если Вы подключите диск к другому контроллеру или измените его ID (идентификатор), Windows NT не будет воспринимать его как новый, только что появившийся в системе диск.

Программа Disk Administrator создает различные конфигурации дисков.

•Чередование дисков с контролем четности.

Несколько разделов дисков объединяются в один большой раздел, хранилище данных распределяется по всем дискам одновременно, для обеспечения отказоустойчивости добавляется информация о четности.

•Зеркализация дисков.

Дубликат раздела помещается на отдельный жесткий диск.

•Объединение томов.

Несколько разделов дисков объединяются в один большой раздел с последовательной записью данных.

•Чередование дисков.

Несколько разделов дисков объединяются в один большой раздел с «размазыванием» данных по всем дискам одновременно.

Значимость уровня RAID

Выбор уровня RAID — важный вопрос. Дублирование дисков (RAID уровня 1) обеспечивает высокую надеж ность хранения данных, но при использовании более четырех дисков обходится дорого. RAID уровня 5 менее надежен в работе, чем RAID уровня 1, зато при использовании большого числа дисков гарантирует более высокую производительность. В основном выбор уровня RAID определяется требованиями используемых приложений.

Отказоустойчивость

Покупая систему RAID, вы должны определить нужный вам уровень ее надежности. Например, если ваша ин формационная система занимается онлайновой обработкой транзакций, то ее дисковому массиву необходима высокая надежность. В этом случае вам понадобится устройство, подобное SuperFlex 5000 фирмы Storage Dimensions, которое имеет резервные источник питания, контроллер и вентиляторы, заменяемые в “горячем” режиме.

Если же вы используете издательское приложение, то скорость его работы нередко важнее целостности об рабатываемых им данных. Для такого приложения лучше всего подойдет система, конструкция которой в боль шей степени обеспечивает высокое быстродействие, чем надежность работы. Такая система имеет множе ство дисков, что повышает скорость выполнения операций ввода вывода. В любом случае крайне важно иметь управляющее ПО, способное предупредить вас о возможном отказе того или иного компонента системы RAID. Теперь поговорим о кэш памяти контроллера RAID. Прежде всего, вы должны решить, нужна ли она вообще. Здесь есть свои проблемы. С одной стороны, высокоемкая кэш память обеспечивает заметное повышение про изводительности системы. Если в кэш памяти умещается вся полоса данных (т. е. совокупность блоков дан ных, записанных в одни и те же секторы разных дисков массива RAID), то запись данных при этом значитель но ускоряется, так как не происходит считывания их отдельных блоков для последующего расчета контрольных сумм. С другой стороны, при отказе контроллера хранящиеся в его кэш памяти данные могут быть потеряны, и чем больше емкость кэш памяти, тем больший объем данных будет утрачен.

51.13

Использование средств предупреждения потери данных

Производители контроллеров с целью обеспечения сохранности данных в их кэш памяти нередко реализу ют ее резервное питание от батареи. Но не думайте, что это гарантирует вам легкую жизнь. Так, например, при отказе сервера вам придется переместить контроллер в другой сервер и постараться перезаписать со держимое кэш памяти на диск. А что же произойдет в случае поломки самого контроллера? Если конструк цией последнего предусмотрено отсоединение подсистемы кэш памяти, то, чтобы исключить потерю данных, ее можно переместить в другой контроллер. Как бы то ни было, приобретая кэширующий контроллер, удос товерьтесь в наличии в нем памяти с контролем и коррекцией ошибок (ЕСС). Это позволит вам с помощью управляющего ПО получать извещения о назревающем отказе контроллера.

Желательно также, чтобы информация о конфигурации массива хранилась на его дисках, иначе при замене платы контроллера она будет утрачена. Лучше всего хранить эту информацию на каждом из дисков массива, тогда при выходе из строя любого диска она не будет потеряна.

Местоположение контроллера RAID

Один из наиболее трудных вопросов, возникающих при анализе систем RAID, — это вопрос о том, где должен располагаться контроллер RAID: в корпусе дискового массива или на шине PCI сервера. Если контроллер на ходится в дисковом массиве (часто называемом SCSI to SCSI RAID), то, вероятно, его можно поменять в “го рячем” режиме. Кроме того, данная конструкция массива RAID позволяет легко построить высокоемкое хра нилище данных — ведь к обычной SCSI шине сервера вы будете подключать не отдельные диски, а целые массивы их. Недостатком размещения контроллера RAID в дисковом массиве является некоторое снижение производительности последнего, поскольку данные от этого контроллера передаются SCSI контроллеру сер вера через относительно медленное соединение SCSI to SCSI с пропускной способностью около 32 Мбайт/с. При установке контроллера RAID в сервере данные из контроллера перемещаются на шину PCI, которая име ет максимальную скорость передачи 132 Мбайт/с. Однако использование PCI контроллера RAID также имеет свои недостатки. Многие изготовители серверов не полностью поддерживают стандарт PCI, что влечет за собой несовместимость серверов с периферийным оборудованием.

Хотя контроллер RAID и может быть установлен в сервере, управляемые им диски желательно размещать в от дельном корпусе, так как в системе RAID они вращаются непрерывно, а подсистемы питания и охлаждения сер веров часто не рассчитаны на поддержку большого числа внутренних накопителей. В результате могут нару шиться тепловые режимы не только основных электронных компонентов сервера, но и самих накопителей.

Немаловажным фактором, влияющим на работу системы RAID, является ограниченность длины SCSI шины. С ростом быстродействия средств SCSI ее длина уменьшается. Например, максимально допустимая длина шины контроллера SCSI 1 равна 6 м, а контроллера SCSI 2 —Зм. При использовании контроллера Ultra SCSI рас согласование шины возникает при ее длине уже порядка 1,5 м. Если длина вашего соединения Ultra SCSI бо лее 1,5 м, то вы должны перевести накопители в режим Fast SCSI 2.

Расширяемость

Никогда не покупайте систему RAID с максимальной емкостью, соответствующей текущим потребностям ваше го предприятия. Выбирайте системы с возможностью расширения. Если вы считаете, что в будущем вам придет ся довольно часто увеличивать емкость системы, то проследите за тем, чтобы она была оснащена контролле ром, поддерживающим динамическое расширение логических дисков RAID. Покупайте дисковый массив, ем кость которого, как минимум, в полтора раза превышает ваши потребности по части объемов хранимых дан ных на момент покупки.

Следует также учитывать, что для улучшения расширяемости массива в целом стоит использовать более ем кие диски. Применяя современные комплектующие, вы легко построите массив очень большой емкости, од нако с точки зрения надежности хранения данных вряд ли стоит делать это — предпочтительнее распреде лить данные по нескольким серверам и дисковым подсистемам.

4. Бесперебойные источники питания: функции и администрирование

Общие положения

По мере развития предприятия наступает такой момент, когда нужно принять дополнительные меры с целью повышения надежности информационной системы. Это связано с тем, что для комплексного построения ин фраструктуры сразу найти достаточные средства, к сожалению, удается крайне редко: разворачивание ком пьютерной системы происходит постепенно, с неожиданными отклонениями от первоначальных планов.

Вопреки здравому смыслу, первый источник бесперебойного питания (ИБП) появляется в информационной системе только тогда, когда в ней происходит серьезный сбой из за неисправности первичной силовой сети. Следом за первым еще несколько ИБП устанавливают в других местах. Таким образом, через некоторое вре мя “среднестатистическая” сеть превращается в некую хаотичную структуру.

В данном вопросе рассмотрены ИБП “второй” волны, наиболее приемлемые для наведения порядка в такой стихийно сложившейся системе.

Источник бесперебойного питания (UPS) — это автоматический внешний источник энергии, который под держивает работоспособность сервера или других устройств в случае сбоев электрической сети. Системы бес перебойного питания используют способность источников бесперебойного питания взаимодействовать с

51.14

Использование средств предупреждения потери данных

операционной системой, например с Microsoft Windows NT, через специальный интерфейс. Стандартная си стема бесперебойного питания обеспечивает две важнейшие для сети функции:

•питание сервера в течение некоторого времени;

•управление безопасным завершением работы системы.

Источником энергии обычно служат аккумуляторы, однако UPS может быть и ротационной системой, запаса ющей энергию с помощью большого маховика, и двигателем внутреннего сгорания, вращающим генератор переменного тока. В этом случае годовая экономия может составить до 8 тысяч рублей на каждые 20 кВт или 40 тыс. руб. на каждые 100 кВт установленного оборудования.

При нарушении питания UPS извещает пользователей о сбое и предупреждает их о необходимости завершить работу. Затем, выждав предопределенный промежуток времени, UPS организованно закрывает систему. При этом хорошо организованная система бесперебойного питания будет предотвращать доступ к серверу дополнительных пользователей, а также пошлет администратору сети сообщение об аварии.

UPS обычно размещается между сервером и источником питания.

Если подача энергии будет восстановлена до полного разряда батарей источника бесперебойного питания и отключения сервера, UPS известит пользователей о возможности продолжить работу.

Долговечность и надежность источников питания средней мощности, о которых пойдет речь, уже можно срав нивать со структурированными кабельными системами, имеющими гарантию от производителя не менее чем на 15 лет. Действительно, срок жизни некоторых ИБП исчисляется 10—15 годами, включая и срок службы резер вных батарей. Так, согласно документации, ИБП серии Ferrups производства Best Power имеют наработку на от каз до 19 лет. Поэтому для предприятия среднего размера система бесперебойного питания становится важ ной составляющей капитальных затрат в общем проекте создания или обновления информационной системы. Размещение защищаемых ИБП рабочих станции и серверов в обычном офисном помещении допустимо толь ко как временная мера. В последнее время наметилась тенденция к группированию аппаратуры, требую щей особого внимания с точки зрения безопасности и климатических условий, в отдельном помещении, часто называемом серверной комнатой. В нем можно организовать необходимые условия работы, выдержать в допустимых пределах климатические параметры, ограничить к нему доступ посторонних лиц, обеспечив тем самым защиту от несанкционированного доступа. Здесь же удобно установить и другое оборудование, ко торое также требует защищенного питания, например сетевое оборудование: концентраторы, маршрутиза торы, модемные стойки удаленного доступа и т. п.

Òèïû UPS

Лучшие системы бесперебойного питания работают в интерактивном режиме. При сбое питания во внешней сети оно начинает поступать от UPS. Процесс переключения на питание от батарей никоим образом не затра гивает пользователей.

Существуют также резервные системы бесперебойного питания, которые включаются при отсутствии энер гии в основной сети. Они дешевле интерактивных систем, но не так надежны.

Установка UPS

Следующие вопросы помогут администратору сети правильно реализовать систему бесперебойного питания.

1.Хватит ли мощности у системы бесперебойного питания, чтобы удовлетворять основные требования сети? Сколько компонентов она может поддерживать?

2.Может ли UPS известить сервер о том, что произошел сбой питания и сервер работает от аккумуляторов?

3.Имеет ли UPS защиту от перенапряжения и кратковременных выбросов?

4.Какой срок службы у аккумуляторов UPS? На какое время UPS может быть отключен от сети без полной разрядки аккумулятора?

5.Может ли UPS предупредить администратора и пользователей о том, что у него разрядились аккумуляторы?

Мощность и топология

Необходимая мощность ИБП для серверных комнат в зависимости от сложности системы может достигать 5— 6 кВА. Именно этим значением и ограничен выбор моделей, хотя данная граница довольно условна. Нижняя граница мощности соответствует примерно 1 кВА.

В прессе не прекращаются дебаты между производителями ИБП относительно оптимального топологического построения источников питания. Компании, которые появились на рынке с ИБП средней мощности, так сказать “снизу”, т. е. ранее выпускали только сравнительно маломощные модели, например АРС и Tripp Lite, и только недавно довели мощность своих ИБП до 5 кВА продолжают, доказывать (в том числе и практически), что и для ответственных приложений следует использовать ИБП с линейно интерактивной топологией и даже топо логией off line. Им возражают не менее известные производители (Toshiba), пришедшие, как правило, “сверху”. Они утверждают, что для систем с повышенными требованиями к надежности необходимы ИБП, построенные по топологии on line. Например, фирма Exide очень успешно продвигает на рынке свою онлайновую серию Prestige, куда включена модель с необычно низким для этой топологии значением мощности 600 ВА.

Радикальные перемены в развитии информационных технологий определенным образом влияют на произ водителей ИБП. Отмечаются значительный рост продаж маломощных моделей, стабильное повышение спро са на модели средней мощности и насыщение сектора рынка системами питания высокой мощности. Произ водители реагируют на эту ситуацию расширением номенклатуры выпускаемой продукции и изменением маркетинговой политики

51.15

Использование средств предупреждения потери данных

Однако на рынке ИБП остается место и для небольших фирм производителей. Интересно с этой точки зре ния отметить появление на российском рынке производителя ИБП из Словакии — фирмы ELTECO.

Она выпускает полную номенклатуру ИБП, в том числе и модели средней мощности, внешнее исполнение и техническая оснащенность которых находятся “на уровне”.

Несмотря на непрекращающиеся усовершенствования линейно интерактивных ИБП и ИБП типа off line, на блюдается увеличение выпуска моделей с топологией online. Это можно объяснить повышением стоимости защищаемой аппаратуры, а следовательно, и ростом цены дополнительного оборудования, к которому мож но отнести и ИБП.

Администрирование ИБП

Как правило, доступ к серверным комнатам ограничен, поэтому совершенно необходимым становится про цесс администрирования системы питания. О нарушении работы в первичной сети система должна немед ленно оповестить администратора безопасности всеми возможными способами: звуковым сигналом, предуп реждением по сети, вызовом на пейджер, автоматическим набором номера телефона, по которому админис тратор может отреагировать на тревогу. С этой целью все без исключения ИБП оснащены соответствующи ми средствами.

Для подключения к защищаемому серверу ИБП имеет разъем последовательного порта. На сервере устанав ливается специальная программа, реагирующая на сигналы со входа последовательного порта. С любой ра бочей станции сети с помощью программы клиента можно наблюдать за состоянием ИБП и получать от него сигналы предупреждения. Это самое популярное на сегодняшний день решение, поскольку более или менее экономно позволяет реализовать систему бесперебойного питания в небольшой сети.

Многие ИБП оснащены дополнительными средствами для управления сразу несколькими серверами, что необ ходимо в том случае, если один из серверов — ведущий — при необходимости подает команду “торможения” другим серверам — ведомым. Обычно число ведомых серверов не превышает пяти шести. Другой, более слож ный, а следовательно, универсальный способ управления системой питания заключается в использовании про стого протокола управления сетью (Simple Network Management Protocol — SNMP). Для реализации работы в таком режиме ИБП должен быть оснащен специальным SNMP модулем, который включает ИБП в разряд сете вых устройств. Со станции, оснащенной системой управления с протоколом SNMP, администратор может наблю дать за всеми ИБП, установленными в распределенной сети, независимо от их физического расположения, из менять их параметры, получать от них сообщения и даже дистанционно перезапускать серверы. Но такой спо соб управления приемлем лишь для сети, где уже применено администрирование по протоколу SNMP и система бесперебойного питания распространена на все сетевое оборудование. К тому же для запуска подобной систе мы администрирования требуется определенная квалификация администратора и значительные инвестиции.

Как показал специальный опрос пользователей ИБП, популярность SNMP управления не так высока, как пред полагалось первоначально. Возможно, это связано с относительной его сложностью, но, может быть, и с тем, что производители ИБП никак не придут к единому мнению относительно перечня параметров управления SNMP модулей ИБП. Поэтому, кроме стандартного, часто поставляются и “фирменные” перечни параметров, что мешает распространению SNMP управ ления.

Еще один способ администрирования системой питания, который становится популярным в связи с гранди озным расширением Интернет и интрасетей, основан на технологии WWW. Если корпоративная сеть с уста новленной системой бесперебойного питания подключена к Интернет, то появляется новая, исключительно эффективная возможность управления системой питания. Чтобы получить доступ к ней из Интернет, нужно соединиться с сервером предприятия, зарегистрироваться, загрузить специальное мини приложение с сер вера и начать работу прямо из браузера (Navigator или Internet Explorer). Таким способом можно проверять параметры источника питания и состояние первичной сети, просматривать журнал регистрации событий в системе, перезагружать сервер или несколько серверов и т. п. Для работы в таком режиме в блоке питания вместо SNMP модуля устанавливают специальную сетевую карту.

Предложенное выше решение идеально подходит для серверных комнат, где собрано оборудование Web сер веров и может полностью отсутствовать обслуживающий персонал. Правда, для этого нужно выбирать ИБП с увеличенным временем (по сравнению с нормальным для корпоративных сетей его значением) автономной работы. Ведь даже корректные остановки Web серверов крайне нежелательны, так как исключают доступ к серверу пользователей Интернет.

Дополнительные функции ИБП

Как правило, серверы стоят недешево и требуют от помещений, в которых устанавливаются, определенных климатических условий. Поэтому в состав технического оборудования серверных комнат целесообразно вклю чать устройства контроля за температурой, влажностью и чистотой воздуха. Помимо своих основных функ ций, многие ИБП могут выполнять еще и некоторые вспомогательные, например, обрабатывать сигналы климатических датчиков в помещении и контролировать состояние контактов на дверях шкафов, вход ных дверях и окнах. В случае отклонения параметров от допустимых пределов или при срабатывании контак та на двери или окне подается сигнал тревоги.

Следующий шаг в развитии систем — размещение ИБП и серверов в специальных шкафах с системой конди ционирования. В нерабочие дни, когда (в некоторых странах) в целях экономии электроэнергии выключают систему отопления или охлаждения, в таких шкафах поддерживаются оптимальные условия работы серве

51.16

Использование средств предупреждения потери данных

ров. В частности, подобные шкафы предлагает фирма Liebert, которая, помимо производства ИБП, занима ется и выпуском систем кондиционирования. Почти все продукты ведущих фирм — производителей ИБП в той или иной мере оснащены приспособлениями контроля дополнительных параметров.

Таким образом, при проектировании современных серверных комнат можно создать систему жизнеобес печения, к климатическим условиям и к обеспечению защиты которой можно предъявить довольно жест кие требования.

Масса, форма, исполнение

Рассмотренные выше дополнительные функции ИБП позволяют сделать вывод, что устройства средней мощ ности совсем не похожи на маломощные модели.

Во первых, по мере увеличения мощности стремительно растет и масса блоков питания. Становится целесо образным разнесение внутренних элементов по нескольким модулям. И хотя многие ИБП имеют небольшие размеры (их можно поставить на стол), это перестает быть правилом. Например, сейчас удобнее использо вать напольные модели в корпусе на “колесиках” и устанавливать их рядом с рабочими столами.

Во вторых, требования к повышению “системной” надежности привели к появлению тенденции модульного построения резервной батареи. Соответственно этому, многие фирмы начали выпуск моделей, батареи кото рых допускают наращивание емкости за счет подключения дополнительных блоков без остановки работы системы.

И наконец, вновь вернулась “мода” на размещение оборудования в стойках, что вполне удобно по многим техническим и эстетическим соображениям. Если несколько серверов, кондиционер, маршрутизатор, концен тратор и прочее сетевое и телекоммуникационное оборудование установлены в стойке, то почему бы не по местить туда же и ИБП? Кроме того, “стоечное” исполнение намного надежнее, поскольку кабели, силовые и сигнальные провода защищены от воздействия извне. По этой же причине в программы многих фирм вклю чено производство моделей ИБП, устанавливаемых в стандартные 19 дюймовые стойки. Созданы и так назы ваемые интегрированные системы, в которых на одной из полок шкафа располагают блоки, отвечающие за поддержание климатических условий в шкафу, а на другой — предназначенные для защиты от импульсных помех линий передачи данных.

Как уже отмечалось, новые технологические достижения привели к увеличению срока службы батарей до де сяти лет, а в некоторых случаях и больше. Поэтому системы бесперебойного питания теперь можно считать долгосрочным ресурсом информационной системы предприятия, от правильного выбора которого зависит его полное благополучие.

Следует также отметить, что система бесперебойного питания работает от первичной сети. И какими бы хорошими ни были ИБП, включенные в систему питания, несовершенная первичная силовая сеть будет создавать проблемы. В связи с этим до выбора и установки ИБП целесообразно проверить качество пер вичной сети и усовершенствовать ее, даже если это повлечет за собой дополнительные расходы.

Резервирование ИБП

При повышенных требованиях к качеству электропитания приходится применять системы, состоящие из не сколько мощных ИБП, объединяемых по той или иной схеме для совместной работы. Применяют следующие системы:

•с параллельным и последовательным резервированием,

•с резервированием шины питания нагрузки (Power Tie™),

•с синхронизацией выхода (LBS).

Одномодульные системы

Наибольшее распространение в сетях с централизованной топологией защиты нагрузки получили одномо дульные ИБП, построенные по схеме с двойным преобразованием напряжения (on line). Они способны обес печить нормальное питание нагрузки в автономном режиме в течение некоторого (обычно не более 30 мин) времени.

Основными элементами одномодульного ИБП с двойным преобразованием являются выпрямитель, инвер тор, батарея, зарядное устройство и переключатели цепи bypass (путь для питания нагрузки в обход схемы двойного преобразования). Одномодульные ИБП идеально подходят для питания нагрузок, допускающих кратковременные запланированные отключения для обслуживания ИБП. Если же питание нежелательно отключать даже на время технического обслуживания ИБП, его переводят в режим bypass и нагрузка в это время питается непосредственно от электросети. При непрерывном технологическом процессе такой, пусть даже кратковременный, способ питания для некоторых видов нагрузок недопустим. Кроме того, несмотря на исключительно высокую надежность ИБП, нельзя также исключать возможность выхода из строя само го блока. Для решения вышеупомянутых задач было разработано несколько схем резервирования.

Параллельное резервирование

Система с параллельным резервированием (рис. 6) включает два или более модулей ИБП, работающих на общую нагрузку. Система должна иметь определенный запас по выходной мощности. Как правило, каждый

51.17

Использование средств предупреждения потери данных

входящий в систему модуль оснащен собственной батареей, хотя не исключено и использование общего ком плекта батарей для всей системы в целом.

.Вход

Нагрузка

Рис.6. Упрощенная схема с параллельным резервированием: 1 блок синхронизации; 2 ведущий ИБП; 3 ведомые ИБП;

4 переключатели bypass

При нормальном состоянии сети нагрузка равномерно распределяется между всеми модулями системы, а в случае выхода из строя одного из них или преднамеренного его отключения — между остальными модуля ми. Параллельная схема резервирования обеспечивает высокую степень защиты (99, 99 %). При техничес ком обслуживании отдельных модулей нагрузка никогда не питается от «грязной» сети. Однако при необ ходимости ремонта общей шины питания или оборудования, расположенного между ИБП и нагрузкой, пос леднюю все таки приходится отключать.

Несмотря на простоту параллельной схемы резервирования, ее конкретные реализации заметно различают ся, прежде всего механизмом распределения нагрузки между модулями. В большинстве ИБП используются инверторы с широтно импульсной модуляцией (ШИМ) и высокими динамическими характеристиками, но для параллельной работы их на общую нагрузку нужны дополнительные устройства синхронизации. Один из мо дулей системы выполняет функцию ведущего модуля, по выходному напряжению которого синхронизируют ся все остальные, ведомые модули. Однако слабое звено в такой схеме — это ведущий модуль. При появле нии неисправности в нем или в цепях синхронизации нарушается функционирование всей системы.

Для преодоления этого недостатка в модулях ИБП серии 600Т, выпускаемых компанией Liebert, применена гибридная технология, сочетающая в себе высокие динамические характеристики ШИМ инверторов и надеж ность инверторов с пошаговой аппроксимацией.

Без каких либо дополнительных цепей согласования между параллельно соединенными однотипными моду лями достигается равномерность распределения мощности нагрузки с точностью до 15 %. При добавлении в схему несложных цепей управления точность разбалансировки по мощности уменьшается до 5 %.

Параллельную схему из двух модулей совсем не обязательно строить с номинальной мощностью каждого из них, равной мощности нагрузки. Например, для питания нагрузки 600 кВА можно использовать два модуля по 600 или три модуля по 300 кВА. Последний вариант системы обладает полуторной избыточностью по мощ ности, следовательно, ее общая стоимость лишь в 1,5 раза превышает стоимость отдельного модуля, что с эко номической точки зрения является удачным решением.

Схемы с параллельным резервированием позволяют производить техническое обслуживание отдельных мо дулей ИБП без прерывания питания критической нагрузки. Однако для обслуживания системы в целом или ее переконфигурирования, а также для проведения регламентных работ с элементами шины питания все таки приходится переводить ее в режим bypass или отключать нагрузку полностью.

Последовательное резервирование

Система с последовательным резервированием (рис. 7) включает один или несколько основных моду лей и один резервный. Каждый основной модуль работает ня собственную нагрузку. Резервный модуль используется в качестве первичного источника питания входов bypass основных модулей системы. Обычно применяются резервные ИБП типа off line.

Такая схема резервирования позволяет обслуживать основные и резервные модули, не отключая нагрузку или не ослабляя ее защиту. При этом выходы основных модулей системы и резервного синхронизированы. Если напряжение на входе одного из основных модулей пропадает, данный ИБП начинает работать в авто номном режиме. Если к моменту ее разряда питание не восстанавливается, автоматически включается цепь bypass, т. е. питание подается от резервного блока. Разумеется, в этом случае резервный блок питания ста новится недоступным для остальных основных модулей, и при вынужденном переходе в режим bypass вто рого основного модуля подключенный к нему сегмент нагрузки запитывается уже от незащищенного входа системы.

51.18

Использование средств предупреждения потери данных

3

Рис.7. Простейшая схема с последовательным резервированием: 1 резервный модуль; 2 основные модули; 3 переключатели.

Последовательная схема резервирования хорошо подходит для модернизации уже работающих одномодуль ных систем путем подключения дополнительного, резервного модуля.

Еще одно преимущество этой схемы — возможность комбинировать в одной системе модули различных про изводителей, имеющих различную выходную мощность.

Однако этой конфигурации системы питания присущи и некоторые недостатки по сравнению с параллельной схе мой — ей требуется большее число коммутационных устройств. Так, для схемы с четырьмя модулями (тремя ос новными и одним резервным) требуются три независимые линии bypass, имеющие отдельные защитные автоматы и, как следствие этого, теоретическое среднее время наработки на отказ системы с последовательным резервиро ванием может оказаться ниже, чем у одномодульных ИБП или систем с параллельным резервированием.

Система с последовательным резервированием нуждается в дополнительной цепи коммутации источника пита ния входов bypass основных модулей (для систем, состоящих из трех и более модулей). И наконец, мощность каждого сегмента нагрузки ограничена номинальной мощностью соответствующего «основного» модуля ИБП. Таким образом, применение схемы последовательного резервирования, с одной стороны, облегчает обслу живание модулей и переконфигурирование системы, а с другой — несколько снижает ее надежность. Наи более эффективен вариант с двумя модулями (с одним основным и одним резервным). При увеличении чис ла основных модулей рекомендуется использовать другие схемы резервирования.

Резервирование шины питания нагрузки (Power-Tie™)

Сущность технологии Power Tie (рис. 8) компании Liebert заключается в использовании двух независи мых систем бесперебойного питания.

2

Рис.8. Конфигурация системы типа Power Tie:

1 блок ИБП;

2 переключатель режимов работы.

51.19

Использование средств предупреждения потери данных

Каждая из них должна иметь мощность, достаточную для питания критической нагрузки полностью. Для повышения надежности систем рекомендуется подключать их к фидерам независимых трансформатор ных подстанций. Нагрузка разбивается на два сегмента, каждый из которых соединен отдельной шиной со «своей» системой бесперебойного питания. Автоматический переключатель и устройство управления, установленные в непосредственной близости от нагрузки, переводят систему в один из следующих ре жимов:

•каждый ИБП питает свой сегмент нагрузки,

•оба ИБП подключаются параллельно и обеспечивают питание всей нагрузки в целом,

•вся нагрузка питается от одного ИБП.

Преимуществом данной конфигурации является использование в схеме резервирования двойного выходного фи дера, т. е. система может поддерживать две независимые выходные цепи питания.

Таким образом, резервирование схемы питания, когда элементы управления приближены к нагрузке, макси мально повышает надежность системы. Появляется возможность технического обслуживания шины питания нагрузки без отключения ее.

Оборудование, имеющее дублированные электрические входы, может непосредственно подключаться к двой ному фидеру данной системы. В то же время использование распределительных устройств с двойным вхо дом (например, Liebert «Smart Switch» и др.) позволяет также подключать нагрузку с единственным входом. Основное преимущество технологии Power Tie — отключение любого из ИБП или любого участка цепи без потери напряжения на выходе системы и без перевода нагрузки на питание в режиме bypass.

Системы с синхронизацией выхода (LBS)

Схема с синхронизацией выхода LBS похожа на технологию Power Tie. В ней используются две независимые системы бесперебойного питания с двумя независимыми выходными шинами. Системы обладают достаточ ной мощностью, чтобы питать всю нагрузку целиком, но в отличие от технологии Power Tie в них отсутствуют силовые соединения на выходе модулей (рис. 9). Синхронизация модулей во всех режимах (включая запрещен ный bypass и автономный режим работы ИБП) осуществляется с помощью дополнительной цепи синхрониза ции с точностью до трех градусов.

1 1

Рис.9. Конфигурация системы типа LBS:

1 блок ИБП;

2 блок синхронизации

Система LBS предназначена для питания нагрузки от двух электрически независимых синхронных фидеров. Нагрузка с дублированным электрическим входом подключается к ним непосредственно, а для подключения нагрузки с единственным входом требуются дополнительные быстродействующие статические переключате ли (например, Liebert «Static Transfer Switch»). В отличие от остальных схем резервирования (кроме Power Tie) данная система не имеет уязвимых участков.

Наличие дублирующей шины питания нагрузки делает систем LBS более яффективной и надежной по срав нению с одномодульными системами и системами с параллельным или последовательным резервированием. Отсутствие электрической связи между выходными фидерами обеспечивает полную независимость одной цепи питания от другой. Допускается даже подключение ИБП к независимым трансформаторным подстанциям.

При формировании системы LBS в каждый ИБП устанавливается интерфейсная карта синхронизации и монти руется небольшая настенная панель управления В нормальном режиме блок синхронизации минимально взаи

51.20

Использование средств предупреждения потери данных

модействует с ИБП и активизируется только при появлении фазового рассогласования между фидерами. Си стемы с синхронизацией выхода (LBS) являются самой экономичной реализацией топологии с двойной шиной питания нагрузки.

Распределительные устройства

После выбора топологии с двойной шиной питания нагрузки (Power Tie или LBS) остается лишь выбрать устройство распределения мощности, отвечающее конкретным требованиям. Конфигурация их может быть любой:

•с двумя вводами и ручной коммутацией нагрузки с единственным вводом;

•с двумя вводами и автоматическим выключением резервного модуля;

•с двумя вводами и со статическим переключателем (например, Liebert «Static Transfer Switch» или Liebert «Smart Switch»), обеспечивающим мгновенную коммутацию;

•с двумя резервными вводами через два распределительных устройства, когда нагрузка с единственным вводом подключена к статическому переключателю с двумя резервными входами, что позволяет прово дить профилактику одного ИБП и одного распределительного устройства, не отключая нагрузку;

•нагрузка с двойным электрическим вводом подключается через два распределительных устройства, что позволяет проводить профилактику одного ИБП и одного распределительного устройства, не отключая нагрузку.

При построении систем бесперебойного электропитания уже недостаточно полагаться только на надеж ный одномодульный ИБП. Теперь все чаще необходимы действительно бесперебойные схемы, допускаю щие техническое обслуживание без отключения нагрузки и исключающие риск, связанный с питанием от «грязной» сети. Приведенные в данном обзоре схемы резервирования имеют свои преимущества и недостатки. Одномодульная система оптималъна в тех случаях, когда допустимы плановые отключения нагрузки. Параллельная система обладает большей надежностью и допускает обслуживание не преры вая нормального питания нагрузки. Система с последовательным резервированием пригодна для модер низации уже существующей одномодульной установки.

Заключение

Средства предупреждения потери данных: резервного копирования на магнитную ленту, RAID массивы, бес перебойные источники питания сегодня должны стать “штатным” инструментом администратора безопас ности.

51.21

Использование средств предупреждения потери данных

51.22