Блоки питания для коммутаторов для чего
собственно практика
Итак, что ж такого в этой витой паре? – спросите вы. Давайте рассмотрим разводку платы любого Ethernet 10Base-T или 100Base-TX сетевого адаптера. Первое, что бросается в глаза, это то, что из всех восьми контактов разъема к дорожкам подпаяны только 4 (1,2,3,6). Остальные 4 контакта болтаются в воздухе. Вот они-то нам и нужны. Дело в том, что в указанных выше вариантах Ethernet эти провода не используются. Что это нам дает? Мы можем использовать их на свое усмотрение! Т.е. пустить по ним питание для нашего оборудования. Но тут возникает еще одна загвоздка. Изоляция обычной витой пары явно не рассчитана на то, чтобы по проводам пускали 220 вольт. Конечно, можно попробовать сделать это, но 220 вольт – это, как говорится, не шубу в трусы заправлять ;-). Со временем изоляция кабеля может потрескаться. Особенно сильно этот процесс ускоряется, если наружная проводка выполнена кабелем, не рассчитанным для нее. Посему в один прекрасный день в такой линии может случиться короткое замыкание, пожар или еще что-нибудь плохое. Единственный плюс такого решения заключается в том, что по достаточно тонким проводам можно без серьезных потерь (нагрева провода) передать значительную энергию и при этом не нужно заморачиваться с блоками питания. Но все же, безопасность превыше всего, поэтому рассмотрим второй вариант. Второй вариант заключается в том, чтобы подавать в линию уже пониженное напряжение после блока питания. Все, что для этого нужно – подпаять БП к свободной паре с одного конца, а с другого подключить коммутатор (или что-нибудь еще). Но тут опять возникает проблема. Что делать, если у одного устройства, скажем, блок питания, имеет выход 25 вольт, а у второго – 8? Если мы подключим второе устройство к питанию 25 вольт, то вряд ли оно при этом выживет, а если и выживет, то будет себя чувствовать не очень комфортно. Конечно, можно развести их по разным парам. С двумя устройствами – без проблем, а вот что делать, если надо питать больше двух? Свободных проводов ведь только 4.
Давайте подробней рассмотрим как устроена система питания коммутаторов/хабов.
как устроены блоки питания
Как известно, почти любое полупроводниковое устройство требует стабилизированного питания. Исключение составляют разве что усилители НЧ. Чтобы питание было стабильным, применяют специальные дэвайсы, называемые стабилизаторами. Кроме всего прочего, к ним добавляют конденсаторы большой емкости, чтобы они могли сгладить пульсации, остающиеся после выпрямления переменного тока. Раньше стабилизаторы собирались из дискретных элементов, но теперь, почти все они собраны на основе микросхемы. Как правило, она имеет 3 вывода и установлена на радиатор (радиатором может являться большая дорожка вокруг нее). На рис.1 показан типичный вид микросхемы cтабилизатора.
Рис. 1.
Почти что все встречавшиеся мне концентраторы и коммутаторы с внешним блоком питания имели встроенный стабилизатор питания. Проверить, имеет ли ваше оборудование встроенный стабилизатор очень просто. Для этого есть два пути: открыть блок питания и убедиться в отсутствии в нем оного или открыть устройство и убедиться в его наличии. В обоих случаях важно не спутать стабилизатор с чем-то другим. В адаптере должны стоять выпрямитель и конденсатор (что тоже необязательно, может стоять только трансформатор). В общем, не спутайте их со стабилизатором. В концентраторе/коммутаторе обычно стабилизатор сразу можно опознать по близкому расположению к разъему питания и установке на радиатор (рис 2, 3, 4).
Рис. 4.
Вернемся к нашим баранам. Для того чтобы питать два стабилизатора, рассчитанные на различное входное напряжение (разброс между ними не должен превышать 5-6 вольт) достаточно просто подключить их к одному источнику напряжения, с расчетом на то, чтобы работал стабилизатор, рассчитанный на максимальное входное напряжение (но все же лучше последовать способу, описанному ниже). При этом важно убедиться, что стабилизатор не перегревается, так как из-за этого он может выйти из строя. Если вы обнаружите это, то установите его на хороший радиатор.
общий блок питания
Опять же, и здесь не все гладко. Мощности одного адаптера может не хватить для питания двух коммутаторов (хотя скорее всего все будет нормально работать). При питании же 3-4-х и более устройств могут возникнуть серьезные проблемы с перегревом блока питания и проседанием питающего напряжения. Сам собой напрашивается вывод питать всю линию от одного мощного БП. Это может быть либо самодельный БП, либо выдранный из какого-нибудь дэвайса, либо еще что-нибудь. Самый простой вариант – вооружиться трансформатором от какого-нибудь ненужного устройства и подключить к его вторичной обмотке выпрямитель и фильтрующий конденсатор. Разумеется, при этом нужно найти правильный трансформатор, рассчитанный как на входное напряжение/частоту, так и на выход (и соответствующую мощность). Выходное напряжение трансформатора должно быть больше на пару вольт того напряжения, которое должно выйти со стабилизатора. Выпрямитель также можно выдрать где-нибудь в ненужном телевизоре/магнитофоне/синхрофазотроне и тому подобном. В качестве фильтрующего конденсатора подойдет любой электролитический, с емкостью > ~1500~2000 мкФ, и напряжением, как минимум, вольт на 5-6 большем того, при котором ему придется работать. При подключении важно не перепутать полярность, так как конденсатор может взорваться и забрызгать все в округе. Если вы не обладаете радиогубительским опытом, то можете попробовать использовать свободные выводы БП компьютера. Правда при этом максимальное напряжение будет равно 12 вольтам. Схема простейшего самодельного блока питания приведена на рис. 5
Рис. 5.
согласование напряжений блока питания и устройств
Теперь, разобравшись с блоком питания, осталось решить проблему, когда разброс питающих напряжений уж очень большой. Как уже говорилось выше, на выходе стабилизатора напряжение ниже, чем на его входе на несколько вольт. Этим мы можем воспользоваться и включить последовательно питанию устройства еще один или несколько дополнительных стабилизаторов. Схема включения в таком случае до жути проста. Первое, что необходимо выяснить – это то, на сколько требуется понизить напряжение. После чего подобрать стабилизатор, с необходимым выходом (в этом вам поможет почти любой продавец радиобазара; или можете поискать самостоятельно в каком-либо каталоге производителя радиодеталей, например, philips, toshiba и т.д.; также обратите внимание на то, что стабилизаторы могут быть регулируемыми, т.е. с возможностью подстройки выхода). При этом следует учесть, что разница потенциалов между входом и выходом не должна быть сильно большой, иначе стабилизатор может сгореть. В этом случае разумным будет установить еще один стабилизатор или добавочное сопротивление. Кстати, можно попытаться вместо стабилизаторов (разумеется, не вместо «родного» стабилизатора коммутатора/ концентратора) установить обычный резистор, но тут есть свои нюансы. Во-первых, он должен быть достаточно мощным, чтобы рассеивать лишнюю мощность. И, во-вторых, он должен понижать напряжение настолько, чтобы коммутатор нормально работал. Для того чтобы рассчитать номинал резистора можно воспользоваться законом Ома: U=R*I. В данном случае U – падение напряжения на резисторе (на сколько он снизит напряжение), I – сила тока, R – сопротивление. При расчете подберите его таким, чтобы он обеспечивал запас в пару вольт. Тем не менее, коммутатор/концентратор -- нагрузка не постоянная, т.е. потребляемый им ток может меняться в разы, а с ним будет меняться падение напряжения на резисторе. Поэтому все же наиболее правильный вариант – использование дополнительного стабилизатора. Что же касается случая, когда стабилизатор одного или нескольких коммутаторов вынесен в БП, то необходимо аккуратно его оттуда выпаять и поставить непосредственно перед самим коммутатором (разумеется, если необходимо переделывать схему питания). После чего нужно не забыть закоротить соответствующие контакты для подачи питания (обычно это проводники к 1 и 3 контактам стабилизатора). Всю информацию, касающуюся назначения выводов стабилизаторов можно найти в так называемых datasheet’ах, обычно доступных на сайтах производителей. Самая часто встречаемая разводка – если держать м/с металлической частью от себя, то слева направо: вход, общий, выход.
Теперь разберемся, что же делать, если коммутатор питается от переменного тока (в его адаптере установлен только трансформатор, а вся остальная часть БП встроена в коммутатор). Как ни странно это звучит, но можно смело подключать такой коммутатор к постоянному току. Дело в том, что встроенный в него мостовой выпрямитель и фильтр пульсаций совершенно не против того, чтобы на них подавали постоянное напряжение (теоретически, конечно, там могут стоять еще какие-либо элементы, не пропускающие постоянный ток, но это только теоретически). Более того – они для него не помеха. При подключении подобных устройств следует просто обеспечить им нормальное питающее напряжение, руководствуясь описанными выше принципами.
Также следует обратить внимание на напряжение, на которое рассчитаны фильтрующие конденсаторы. Его нельзя превышать (это относится ко всем устройствам, как AC, так и DC), иначе конденсаторы могут взорваться, как и в случае с неправильной полярностью (в случае с AC-устройствами полярность на входе – любая, так как мостовой выпрямитель все сам исправит). Определить напряжение можно по маркировке конденсаторов. Собственно полярность определяется там же. Как правило, на новых конденсаторах помечается отрицательный вывод (рис. 6) (не путать с большинством советских, так как там помечено наоборот)
Рис. 6.
При подключении можно соединить свободные пары параллельно, так, IMHO, они будут загружены оптимальней (хотя, не помешает поэкспериментировать).
практическая реализация
Итак, после того, как вы разберетесь с особенностями питания ваших устройств, можно приступать к сборке.
В самом простом варианте, когда вам нужно питать пару устройств от одного адаптера, схема сборки будет выглядеть примерно так: обжимаем кабель как обычно, но последнюю пару (например, бело-коричневый—коричневый) не обжимаем и вообще не вставляем в разъем. Теперь берем адаптер и разрезаем его шнур примерно в 10-и см от разъема, который должен вставляться в коммутатор. Зачищаем провода и подключаем к нашей паре провод, идущий к адаптеру. С другого конца кабеля делаем аналогичную процедуру, только подключаем питающую пару к куску провода с разъемом. Разъемы RJ-45 и питающий подключаем в соответствующие гнезда. Если ваше устройство питается постоянным током, то важно не перепутать полярность. Она обычно указана как на адаптере, так и на устройстве, т.е. на них есть характерная картинка с указанием, какому полюсу соответствует центральный контакт разъема (если разъем круглый коаксиальный) и какому – внешний. Если же устройство – AC, то, как уже говорилось выше, полярность – любая. Если необходимо подключить к линии еще устройство, то соединяющий кабель для него делаем аналогичный, только подключаем питающую пару уже не к адаптеру, а параллельно к месту соединения первого устройства и питающей пары. На другом его конце подключение производим аналогично, т.е. подключаем питающую пару к отрезку кабеля от адаптера с разъемом на конце (его нужно отрезать аналогичным образом от адаптера второго устройства). Также можно подпаять питающую пару напрямую к плате устройства без всяких разъемов.
Чтобы получившаяся система выглядела «цивильно», можно, используя разъемы от ненужных сетевых плат, соорудить что-то вроде переходников. Если вам не жалко устройств, то можно вместо отдельного подключения к питающей паре возле каждого дэвайса, произвести все подключения внутри него, т.е. соединить дорожки, идущие от разъема питания, с соответствующими контактами гнезда RJ-45. При этом, конечно, провод со стороны устройства нужно будет обжать обычным образом.
При необходимости установки дополнительных стабилизаторов желательно обеспечить им хорошее охлаждение. Для этого их нужно использовать с радиаторами, например, от горелых компьютерных кулеров. Назначение выводов стандартной микросхемы стабилизатора описано выше. На вход необходимо подключить «+» от питающей пары, общий вывод соединить с «-» пары и коммутатора, выход – с «+» коммутатора.
На рис. 6 показана опытная линия из 2-х концентраторов (коммутаторы включаются аналогично), питаемых удаленно от одного адаптера.
Если же вас абсолютно не прельщает идея просидеть весь вечер с паяльниками и наковальнями, то, возможно, вам подойдет что-нибудь промышленное. Например, если ввести в google «power over ethernet», то первое, что вылазит – это страничка
с прайсами на оборудование poe, с симпатичными ценами в районе $150.
Дмитрий Герусс aka Napalm
обсуждение статьи
Сетевые решения. Статья была опубликована в номере 04 за 2003 год в рубрике лабораторная работа
Многие сетевые коммутаторы, особенно старые, имеют только один источник питания. Это может быть проблемой при работе с сетевыми приложениями, которым требуется резервное питание для обеспечения надежности и постоянной доступности. Что такое резервный источник питания? Как мы можем получить выгоду из этого?
Заключение
Подумайте дважды, прежде чем покупать коммутатор с поддержкой PoE. И постарайтесь узнать как можно больше подробностей о типах коммутаторов, а затем добавьте дополнительные потребности, такие как порты, скорость и совместимость и т. д. чтобы получить соответствующий Ethernet коммутатор PoE, основанный на фактических потребностях.
Уровень агрегация — это второй уровень Cisco трехуровневой иерархической модели. Коммутаторы, подключенные к этому уровню, называются коммутаторами для распределения. В отличие от коммутаторов доступа, коммутаторы агрегации не предоставляют никаких услуг конечным устройствам. В этой статье рассказывается, что такое коммутатор агрегации и как правильно выбрать коммутаторы агрегации для корпоративной сети.
Гарантирует непрерывную и нормальную работу оборудования
Предполагая, что есть два источника питания, если один источник питания отключен по какой-то причине, другой немедленно компенсирует подачу полной мощности на устройство, чтобы вообще не было простоев. При таких обстоятельствах источник питания, предлагающий компенсацию, может рассматриваться как резервная копия питания во всей сети.
Примечание. В решениях с частично избыточным питанием (1: N) требуется время для подключения к сети в случае сбоя питания, приводящего к отключению.
Делает настройки сети проще
Очень важно, чтобы ваша сеть могла быть быстро и автоматически восстановлена в случае сбоя питания в основной сети. Резервирование электропитания гарантирует, что важные сетевые функции всегда доступны при необходимости, что облегчает ИТ-администраторам предотвращение проблем с сетью из-за сбоя питания. Если каждое устройство во всей сети содержит два источника питания, настроить сеть с резервированием питания очень просто.
Вывод
Подводя итог, можно сказать, что уровень агрегации — это второй уровень трехуровневой иерархической модели Cisco. Коммутатор, работающий на этом уровне, называется коммутатором агрегации, который получает трафик с уровня доступа и перенаправляет его на уровень ядра, определяя доступ рабочей группы, а также обеспечивая возможность подключения на основе политик. Чтобы выбрать правильный коммутатор распределения, необходимо учитывать несколько факторов, таких как тип порта, плотность портов и скорость порта, функция уровня 3, скорость пересылки, избыточность, агрегация каналов, политика безопасности, пропускная способность QoS и т. д.
Продолжаем статью, цель которой — поделиться опытом и показать ключевые особенности и частые ошибки возникающие при проектировании и организации подсистем электроснабжения ИТ-инфраструктуры и ЦОД в целом. Но хотелось бы немного расширить аудиторию и посвятить несколько разделов базовым элементам обеспечения электробезопасности и защиты оборудования и людей.
Тем, кто пропустил первую часть или хочет вспомнить первую часть можно пройти сюда.
Для тех кто понимает, что такое автомат и УЗО, для чего они необходимы, что и от чего защищают – переходите к разделу Нужны ли УЗО для IT-оборудования, серверной, ЦОДа?.
Часть вторая
Посмотрим какая взаимосвязь между энергетикой и конечным ИТ-оборудованием, будем разбираться в вопросе- в каких случаях перебоев в сети питания операционная система гарантированно должна работать без сбоев.
Вопросы переключения на резервный источник питания
Электроснабжение информационного оборудования организовывается с резервированием. Рассмотрим организацию электроснабжения в части ЩБП-БРП-БП (щит бесперебойного питания-блок распределения питания- блок питания). Типы резервирования бывают следующих типов:
- Резервирование кабелей к стойке, оборудованию, с использованием отдельных блоков распределения питания, БРП (рисунок 1)
- Резервирование шин питания в щите электроснабжения, с использованием отдельных блоков распределения питания, БРП (рисунок 2)
Для переключения между основным и резервным вводом могут использоваться:
- в сфере информационных систем: шкафы АВР/STS (Static Transfer Swith) для систем большой мощности, для перехода на питание от резервного ИБП в момент работы полноценной системы 2N или комбинаций систем N+1;
- в сфере систем электроснабжения различного вида схемы АВР (на контакторах, на контроллерах);
- на уровне серверной стойки: автоматические быстродействующие стоечные АВР\ATS (Automatic Transfer Switсh);
- на уровне конкретного информационного оборудование: дублированные блоки питания.
Заказчик внедряет локальную серверную вместе с IT-инфраструктурой двух этажей под офис фирмы. На этапе обсуждения системы электропитания у него возникает желание поставить все информационное оборудование с одним блоком питания (БП), а второй слот под БП серверов оставить свободным, и на всю стойку смонтировать единый ATS стоечного исполнения. (рис.4, схема).
Внешний вид тыльной стороны сервера с дублированными блоками питания
Как Заказчик аргументировал свое желание:
- Экономия средств ($500-800 с каждого устройства в стойке)
- Можно поставить два простейших БРП и применить их уже для распределения питания после ATS
- Абсолютно аналогичный уровень надежности системы, по сравнению с классическим способом распределения
- стоимости (экономии) капитальных затрат при внедрении (CAPEX)
- стоимости затрат на амортизацию, содержание ЗИП, трудозатрат персонала клиента (OPEX)
- сравнения алгоритмов работы и времени переключения на резервную линию в обоих вариантах, проверка на «единые точки отказа»
- уровня рисков зависания и/или перезагрузки операционных систем информационного оборудования, падения информационных сервисов, которые на них работают.
Согласно нормативной базе ГОСТ 32144-2013 (Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электроэнергии в сетях общего назначения. Дата введения – 1 июля 2014 года), основной причиной сбоев в работе информационного оборудования могут стать провалы напряжения, которые
обычно происходят из-за неисправностей в электрических сетях или в электроустановках потребителей, а также при подключении мощной нагрузки
Эта фраза говорит нам, что информационное оборудование должно обеспечиваться ИБП и/или быстродействующими АВР, так как провалы напряжения подобной длительности являются допустимыми и нормальными с точки зрения большой энергетики, но будут являться фатальными для ИТ-оборудования и сервисов.
В последние годы государственные стандарты в области измерений параметров электрической энергии, относящихся к КЭ, активно развивались и были неоднократно переработаны
"
Важным изменением стала замена ГОСТ 13109-97 «Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения» [16] на ГОСТ 32144-2013. Данные стандарты определяют различную номенклатуру показателей качества электроэнергии.
А вот насколько быстродействующим? Как определить то время в миллисекундах, за которое сервис (и сервер) заказчика не упадет, а операционная система не уйдет в «critical error»?
Существует стандарт CBEMA (Computer and Business Equipment Manufacturers Association), который после некоторых корректировок ныне известен как «кривые ITIC» (Information Technology Industry Council), а ее варианты включены в стандарты IEEE 446 ANSI. Согласно этим нормативам, электронные схемы блоков питания должны сохранять работоспособность в течение 20 мс (или 0,02 секунды, то есть период).
Те самые кривые ITIC
Согласно требованиям к блокам питания серверных и компьютерных систем Server System Infrastructure можем сказать, что параметр блока питания Tvout_holdup во время провала напряжения питающей сети обеспечивает работу информационного оборудования минимум 21 мсек. То есть, полный период сети – это гарантированное время нормальной работы сервера или коммутатора. Параметр Tpwok_holdup определен минимально 20мсек.
Справка: Hold-up time (время удержания) — это временной промежуток, в течение которого блок питания может поддерживать выходные напряжения в определенных пределах после пропадания на его входе питающего напряжения. В большинстве компьютерных блоков питания Hold-up time характеризует еще и через какой промежуток времени power good сигнал (PWR_OK) скажет системе, что напряжения, вырабатываемые блоком питания, нестабильны (для компьютерных блоков питания этот параметр обычно более 16 мс).
Вот одна из таблиц из документа
А это диаграмма (time-line) с регламентируемыми алгоритмами работы БП
Можем сделать вывод, что время переключения на резервный ввод для стоечного переключателя нагрузки соответствует спецификации работы блока питания серверного оборудования. Получается, что сбоев в работе информационного оборудования не будет.
Коммутатор PoE L2 vs L3
Основное различие между коммутатором L2 и коммутатором L3 заключается в функции маршрутизации. гигабитный коммутатор PoE L2 работает только с адресами MAC (media access control) и не заботится об IP-адресах. И он даже не проверяет IP-адреса, когда кадры проходят через коммутатор. Этот тип коммутатора обычно используется в небольших сетях.
Коммутатор уровня 3 может выполнять все задания, которые выполняет коммутатор уровня 2. Кроме того, он может передавать данные между различными локальными сетями или VLAN, поскольку коммутатор уровня 3 направляет пакеты данных по IP-адресам и подсетям. А коммутатор уровня 3 может поддерживать протоколы маршрутизации, проверять входящие пакеты и даже принимать решения о маршрутизации на основе адресов источника и назначения. Вообще говоря, сегодня большинство корпоративных сетей имеют сочетание коммутаторов PoE L2 и L3.
Активный vs. пассивный PoE коммутатор
Использование переговоров о поставке питания или нет - это основное различие между активным и пассивным сетевым коммутатором PoE. Активный гигабитный коммутатор PoE также известен как стандартный коммутатор PoE, который соответствует стандартам IEEE 802.3 at/af и IEEE 802.3 bt. Таким образом, активный коммутатор PoE обычно делится на коммутаторы Poe, PoE+ и PoE++. Этот активный гигабитный коммутатор подает необходимое питание на устройстве питания после согласования, что предотвращает нежелательные опасности в случаях, когда кабель поврежден или подключен к устройствам, не поддерживающим PoE.
Что касается пассивного гигабитного коммутатора с PoE портами, то он подает питание на устройствах питания сразу же без переговоров. Коммутатор может привести к необратимому повреждению устройства питания, так как он всегда посылает питание при определенном напряжении независимо от того, поддерживает ли оконечное устройство PoE или нет. Поэтому выбор активного PoE коммутатора для удаленного устройства питания более безопасен, а использование пассивного PoE коммутатора подходит в тех случаях, когда точная потребляемая мощность устройства питания известна или когда у вас есть ограниченный бюджет.
Совместимость PoE
Не все PSE могут работать со всеми устройствами питания, даже если они оба функционально хороши. Проверьте совместимость между выбранным коммутатором PoE и устройствам питания, включая:
Убедитесь, что коммутатор power over Ethernet поддерживает стандарт PoE, необходимый для устройств питания. Например, если пользователя ШПР использовать стандартный PoE++, то он должен выбрать PoE++ коммутатор, а коммутатор PoE или PoE+ коммутатор не работает с его устройствам питания.
Убедитесь, что режим питания нового коммутатора power over Ethernet совместим с режимом устройства питания. Если устройство питания предназначено для режима PoE B, но новый коммутатор Ethernet поддерживает только режим PoE A, то устройство питания и коммутатор не могут работать вместе.
Обратите внимание, что блокировка поставщика - Это особый случай. Некоторые устройства могут работать только с продуктами одного производителя, поэтому рекомендуется знать протоколы, которые поддерживает устройства питания или новый коммутатор, прежде чем покупать PoE свич.
Применения коммутатора PoE на разных сценарий
Скорость пересылки
Скорость пересылки отражает пропускную способность коммутатора в виде чисел данных, обрабатываемых коммутатором в секунду, и является ключевым фактором, который следует учитывать при выборе коммутатора уровня распределения. Обычно скорость пересылки коммутатора уровня распределения выше, чем у коммутатора уровня доступа. Если скорость пересылки пакетов слишком низкая, коммутатор агрегации не сможет обеспечить полную скорость передачи данных.
А что у нас с экономической составляющей и какой из вариантов более выгоден и отказоустойчив?
Предположим, у нас в стойке имеются три небольших сервера, в которые можно поставить по два блока питания и три устройства с недублированными блоками питания. Все критически важны и отказ любого из устройств выведет в отказ всю систему заказчика в целом. Стоечный переключатель нагрузки нам в любом случае понадобится. Это порядка 18 тыс. рублей.
Заказчик заявляет, что PDU (БРП) им не нужны, значит, в бюджете будет лишь стоимость ATS – те же 18 тыс. рублей. В качестве замены блокам распределения питания (PDU) Заказчик предлагает использовать распределение питания «на борту» стоечного переключателя нагрузки. Также Заказчик планирует купить сервера с двумя слотами под блоки питания, но в комплектации с одним БП ради экономии. (рисунок 4)
Классический вариант (рисунок 3) предполагает комплект из 2-х PDU – около 32 000 рублей, 3 дополнительных блока питания в серверы по $500 каждый за 84 тыс. рублей итого. ATS за те же 18 тыс. рублей. Сложив все, мы понимаем, что классическое решение обойдется Заказчику примерно в 134 тыс. рублей.
Вроде бы действительно, Заказчик прав, деньги совершенно другие. Но давайте посмотрим с точки зрения отказоустойчивости и удобства обслуживания обоих вариантов:
Вариант заказчика: Единая точка отказа – стоечный переключатель нагрузки. Если с ним что-то случится, то мы теряем всю стойку целиком. Значит, надо иметь ЗИП прямо на площадке, что прибавляет к смете 18 000 рублей. Блоки питания в серверах стоят по одному, они тоже являются точками отказа. Значит, желательно иметь хотя бы один, а лучше все три блока питания в резерве на площадке. Примем, что нужны три БП в ЗИП – это еще плюс 36 тыс. рублей. Нужно проверять мощность, которую может коммутировать стоечный ATS. Cейчас мы исходим из того, что 3 кВт или 16А нам хватит на все оборудование стойки. Если нам понадобится ATS на 32А (7кВт), то это будет уже значительно дороже (более 100 тыс. руб). То есть бюджет варианта Заказчика при детальном рассмотрении надежности вырастает до 160 тыс. рублей. При этом в случае ЧП несмотря на то, что запасные части будут на площадке понадобится down-time для замены устройства.
Единая точка отказа (SPOF, Single Point Of Failure) — узел, линия связи или объект системы доступности данных, отказ которого может вывести из строя всю систему, или вызвать недоступность данных
Вариант Открытых Технологий: По рисунку 3, но при необходимости добавляется ATS для мелкого сетевого оборудования с единственным блоком питания.
Точка отказа – тот самый ATS. Если с ним что-то случится, то мы теряем всю стойку целиком. Согласны с тем, что надо иметь ЗИП прямо на площадке. Но в нашем случае, если отказывает только ATS, то это может повлиять лишь на работу коммутаторов и вспомогательного оборудования. Сами серверы спокойно продолжат работу. Блоки питания в ЗИП не нужны. Так как при выходе из строя одного из дублированных блоков питания сервер продолжит работу на оставшемся, и, скорее всего, дождется нового блока питания от вендора, вне зависимости от удаленности площадки.
Единая точка отказа (SPOF, Single Point Of Failure) – узел, устройство или точка схемы, отказ которого может вывести из строя всю систему, вызвать недоступность данных и сервисов. Рассматривается при разработке и проектировании любых критически важных систем. Полное отсутствие единых точек отказа ведет к значительному увеличению капитальных затрат при внедрении, поэтому критичность работы той или иной системы, сервиса определяется на этапе проектирования исходя из бюджета проекта, а также пожеланий и требований Заказчика. Мы всегда находим вариант идеального решения для каждого Заказчика, определяя несколько вариантов реализации проекта, и предлагая их Заказчику. В результате на этапе сдачи проекта заказчик получает именно то решение, которое он хотел видеть по соотношению цена/качество/надежность.
Таким образом, подключать все оборудование стойки на единый ATS можно, но не рационально, так как в этом случае получаем единую точку отказа по питанию. Закупка серверов с дублированными блоками питания предпочтительна в любом случае, так как отказоустойчивость на уровне информационного оборудования увеличивается в разы.
Стоечный переключатель нагрузки обеспечивает корректное и почти мгновенное переключение на резервный ввод, информационное оборудование даже не почувствует этого, программные продукты и операционные системы продолжат корректно работать. Стоечные блоки распределения питания в любом случае нужны и экономить на них не надо. Видимая экономия на капитальных затратах по распределению питания может обернуться нерешаемыми проблемами при эксплуатации, например, необходимости «гасить» всю стойку только для того, чтобы переместить ATS в другой юнит или провести ревизию стоечного переключателя нагрузки. В любом случае для дублированных блоков питания должен быть ЗИП, а он не всегда возможен или имеется.
Внешний вид съемного блока питания сервера:
Например, мощность такого АВР ограничена, и переключать он может комплекс сравнительно слабых с точки зрения потребляемой мощности нагрузок. Есть вопросы к количеству выходных разъемов питания. Например, вышеупомянутый ATS AP7721 оснащен по входу разъемами типа С14, что означает максимальную мощность переключения 2,5 кВт. На большую мощность нагрузки существует 2U модель AP7724, который по входу комплектуется разъемом на 32 А, то есть максимальная мощность оборудования может быть до 7кВт. А это значит, что типовую стойку с оборудованием можно подключить на этот АВР полностью. Однако цена подобного решения будет более 100 тыс. рублей.
Работа информационного оборудования с двумя блоками питания была хорошо описана в статье Вадима Синицкого @dimskiy . Как видим, есть свои достоинства и недостатки. И наличие резервных блоков питания для информационного оборудования в любом случае необходимо, особенно если объект находится вне зоны быстрой поставки блока питания от вендора. Кроме того, хотим заметить, что онлайн калькуляторы расчета мощности новых серверов от вендоров могут применяться лишь как ориентир для системных администраторов, персонала Заказчика.
Реальные возможности подключения нового мощного сервера к существующей стойке должны оцениваться с учетом изначального проекта электроснабжения, текущего состояния и нагрузки электросети стойки, серверной, ИБП, генератора…. С точки зрения подключения в стойке также стоит учитывать:
- текущие возможности PDU, типа свободных разъемов в них
- номиналов автоматов в щитах и сечения и фазность кабельной линии к стойке.
А как у вас построена система распределения в стойке?
Каков ресурс БП для ИТ-оборудования и алгоритм их программного резервирования?
Какие вы предпочитаете БРП использовать: базовые, с мониторингом? насколько полезна в практике функция «управляемый БРП/PDU» и помогла ли она вам когда либо?
Функция уровня 3
Коммутатор агрегации всегда отвечает за обработку данных уровня 3. Трафик, генерируемый оборудованием уровня доступа, должен быть разделен на несколько VLAN, а коммутатор верхнего уровня должен обеспечивать функцию маршрутизации между VLAN, чтобы несколько VLAN могли обмениваться данными друг с другом. Поскольку уровень ядра выполняет сложные задачи пересылки трафика, для уменьшения рабочей нагрузки коммутатора уровня ядра используется коммутатор агрегации с функциями уровня 3.
Факторы, которые следует учитывать при выборе коммутаторов агрегации
Будь то двухуровневая сложенная корпоративная архитектура или трехуровневая сложенная корпоративная сетевая архитектура, вы должны четко понимать, какие функции необходимы для коммутаторов агрегации на уровне ядра или распределения. Принимая во внимание общие факторы, такие как тип порта, плотность порта и скорость порта, в следующем разделе будут рассмотрены функции, требуемые скоростью переадресации коммутатора и уровнем распределения. Ниже приведены контрольные факторы.
Требования к коммутатору агрегации
Исходя из вышеуказанных описаний, можно выделить ряд требований, необходимых для коммутатора агрегации:
поддержка протоколов динамической маршрутизации;
возможность распределения нагрузки между каналами связи;
поддержка многоуровневых политик QoS;
поддержка протоколов агрегирования соединений (PAgP, LACP, EtherChanel);
поддержка протоколов резервирования соединений (протокола SpanningTree и его вариаций RSTP, MSTP, PVST, PVST+);
Что такое резервный источник питания?
Резервный источник питания - это когда один элемент сетевого оборудования работает с использованием двух или более физических источников питания. Каждый из источников питания будет способен запускать устройство самостоятельно. Это гарантирует, что устройство может работать нормально, даже если один источник питания выходит из строя. Обычно он используется на серверах и других очень важных компьютерах, чтобы минимизировать вероятность полного выключения компьютера или сбоя. Теперь это преобладает во многих сетевых устройствах, таких как сетевые коммутаторы.
Безвентиляторный коммутатор PoE vs. встроенный вентилятор коммутатор PoE
Как следует из названия, безвентиляторный коммутатор PoE или тихий гигабитный коммутатор PoE означает отсутствие внутреннего вентилятора. Он полагается исключительно на пассивное охлаждение. Рассеивание тепла осуществляется серией вентиляционных отверстий слева-справа или спереди-сзади устройства. Без конструкции вентилятора коммутатору не нужно оставлять место для вентиляторов, поэтому он обычно использует компактную конструкцию и делает свою работу тихо. Безвентиляторный коммутатор power over Ethernet популярен в офисах, гостиницах или библиотеках, где шум может быть проблемой, а также в небольших помещениях.
Встроенный вентиляторный коммутатор использует активную систему охлаждения, которая является своего рода технологией охлаждения, которая полагается на внешнее устройство для улучшения теплопередачи. Благодаря активной системе охлаждения скорость потока жидкости увеличивается при конвекции, что резко увеличивает скорость отвода тепла и продлевает срок службы выключателя. Этот коммутатор приветствуется в центрах обработки данных, которые требуют лучшего охлаждения.
Поддерживает горячую замену
Обычно сетевые коммутаторы с двумя или более источниками питания поддерживают горячую замену. Если один из источников питания перестает работать, вы, как правило, сможете заменить его, не переводя устройство в автономный режим. Оборудование, работающее от нескольких источников питания, позволит вам просто отключить неисправный источник питания и физически подключить к новому.
Политика безопасности
Стратегия безопасности должна быть принята на коммутаторах уровня распределения, чтобы предотвратить смешанный трафик через сеть и позволить другим проходить. Используя политики безопасности, такие как списки управления доступом (ACL), коммутатор распределения может идентифицировать типы трафика, которым разрешено обмениваться данными, и типы, которые не соответствуют правилам ACL, определенным на коммутаторе, тем самым обеспечивая безопасность всей сети предприятия.
Факторы, учитываемые при покупке коммутатора с PoE портами
Выбор на основе различных типов коммутаторов power over Ethernet не является достаточным. Есть еще несколько факторов, которые следует учитывать, прежде чем принимать окончательные решения.
Техническая поддержка
Это также аспект, который не следует игнорировать, особенно когда PoE соединения имеют большое значение в вашей сети. Убедитесь, что существует эффективная и достаточная техническая поддержка для вашего коммутатора с PoE портами. Это позволяет вам подключать группы технической поддержки, когда что-то идет не так с вашим коммутатором, экономя хлопоты и улучшая время безотказной работы.
Агрегирование каналов
Плотность портов
Что такое уровень агрегации?
Трехуровневая иерархическая модель Cisco содержит три уровня: ядро, агрегация и доступ. Уровень ядра является основой сети. Он предлагает высокоскоростное соединение между различными устройствами уровня агрегации. Уровень распределения соединяет уровень доступа с уровнем ядра. Уровень доступа предоставляет начальные соединения с конечными пользователями.
Уровень агрегации (уровень распределения) — это интеллектуальный уровень в трехуровневой модели. Политики маршрутизации, фильтрации и QoS управляются на уровне агрегации. Устройства уровня агрегации также часто управляют отдельными WAN соединениями филиалов.
QoS ёмкость
Настройка интеллектуального QoS необходима для эффективной пропускной способности сети. Поскольку многие пользователи отправляют различные типы трафика в локальной сети, развертывание коммутатора уровня распределения с поддержкой QoS будет считывать пакеты данных и определять приоритетность передачи в соответствии с политикой, чтобы важный трафик мог проходить первым. Это обеспечит передачу аудиоданных и видеоданных с достаточной пропускной способностью. FS S5800-48F4S коммутаторы хорошо подходят для роли корпоративных коммутаторов агрегации, поддерживающих возможности QoS, для повышения производительности сетевого трафика.
Что такое коммутатор агрегации?
Говоря простым языком — распределители трафика между VLAN сетями с последующей фильтрацией по ACL-протоколу. Такие устройства ориентированы на описание политики сети для конечного потребителя. Они же формируют широковещательные потоки Broadcast и Multicast-доменов и рассылок. Ваше IPTV — их рук дело.
Здесь периодически используют статические маршруты на базе динамических протоколов. Нередко можно встретить устройства распределения трафика с внушительной емкостью SFP портов, которые одновременно являются и портами расширения (дополнительные устройства, объединение в кластер), и инструментом для использования связей с коммутаторами уровнем ниже. С их же помощью определенное число узлов объединяют в кольцо.
Избыточность
Избыточность является важной проблемой, которую должны учитывать коммутатор агрегации. Для обеспечения большей доступности рекомендуется, чтобы коммутаторы агрегации поддерживали несколько источников питания с возможностью горячей замены. С резервными блоками питания, даже в случае сбоя одного блока питания, коммутатор агрегации может работать нормально, не влияя на сетевой трафик. В то же время источник питания можно заменить новым, а другой может работать как обычно.
Сетевой коммутатор с двумя источниками питания
Резервирование источника питания можно разделить на два типа, а именно полное резервирование и частичное резервирование. При полном резервировании каждый коммутатор подключен к двум источникам питания, поэтому, если один из них выходит из строя, другой начинает работать. Эта схема также называется избыточностью 1: 1 (или иногда избыточностью 1 + 1). При частичном резервировании имеется один дополнительный источник питания для нескольких коммутаторов. Когда в сетевом коммутаторе происходит сбой питания, источнику питания требуется время для переключения с одного источника на другой. Это также называется избыточностью 1: N. Вот схема двух разных типов резервирования питания:
Обычно двойной источник питания в сетевом коммутаторе относится к полной избыточности. Несмотря на то, что оба источника питания включены, решения с полностью избыточным питанием (1: 1) часто используются не полностью, поскольку резервный источник питания сетевого коммутатора не используется в нормальных условиях.
Что делает коммутатор агрегации?
Коммутатор распределения собирает трафик уровня доступа, пересылает и коммутирует пакеты данных. Коммутатор распределения обрабатывает локальную маршрутизацию, фильтрацию, балансировку трафика, управление приоритетами QoS и механизмы безопасности, преобразование IP-адресов, формирование трафика и управление многоадресной рассылкой на основе пользовательского трафика уровня доступа, в соответствии с которым затем перенаправляет пользовательский трафик на уровень ядра коммутации или маршрутизировать локально. Он также завершает преобразование различных протоколов (например, агрегацию и перераспределение маршрутов и т. д.), чтобы убедиться, что уровень ядра соединяет области, использующие разные протоколы.
Разные сценарии использования
С ростом числа сетевых устройств преимущества PoE с поддержкой PoE становятся всё очевиднее. PoE коммутаторы позволяют эффективно подключать в любых сценариях самые разные PoE устройства: IP‑телефоны, IP‑камеры, точки доступа и другие.
Потребляемая мощность
Руководство по выбору типов коммутаторов PoE
Перед покупкой необходимо знать различные типы Ethernet коммутаторов PoE.
Нужно ли приобретать сетевой коммутатор с резервным источником питания?
Хотя резервный источник питания может предлагать множество удобств в разных аспектах, он также имеет один недостаток. Единственным недостатком настройки резервного источника питания является то, что он занимает больше места внутри самого устройства. Вот почему они используются только в ситуациях, когда время работы крайне важно. Однако резервный источник питания устраняет ненужные простои и потерю данных, вызванную случайным повреждением питания. Более того, нет большой разницы в цене между обычным коммутатором с одним источником питания и коммутатором с резервными источниками питания. Следовательно, для лучшего взаимодействия с сетью необходимо приобрести сетевой коммутатор с резервным источником питания.
Выбор gigabit коммутатора с PoE портами (power over Ethernet) для устройств питания (powered devices), таких как IP-камеры, беспроводные точки доступа и т. д. может быть сложной задачей, так как есть много вариантов. Например, коммутатор PoE vs. коммутатор PoE+, управляемый vs. неуправляемый коммутатор PoE, какой из них следует выбрать? Здесь приведены некоторые руководства по выбору и советы по применению для решения головоломки gigabit коммутатора с PoE портами.
Скорость передачи данных
На рынке большинство коммутаторов PoE Ethernet поддерживают 10/100/1000Base-T или даже более высокую скорость, например 1/10 г. в большинстве случаев коммутаторы PoE используют кабели Ethernet для подключения устройства питания. Это означает, что коммутаторы обратно совместимы со старыми 10/100 Мбит/с устаревшими устройствами Ethernet, нет необходимости обновлять их до оптоволоконных соединений. И разработанные с портами восходящей линии связи 1/10G, коммутаторы могут быть подключены к коммутатору агрегации на более высоком уровне для увеличения пропускной способности.
Как мы можем получить выгоду от резервного источника питания?
Обычно существует три основных преимущества при использовании коммутатора с резервным источником питания. Возьмите FS S3900-24T4S как пример. Он имеет два источника питания с теми же преимуществами, которые перечислены ниже:
Преимущества PoE коммутаторов
Обычные коммутаторы не могут передавать питание по кабелю Ethernet — для них нужны дополнительные источники питания и кабели. Для коммутаторов с поддержкой PoE нужен всего один кабель, PoE коммутаторы экономят время и деньги, потому что не возникает необходимости в прокладывании дополнительных кабелей. гигабитный коммутатор PoE получает питание от обычной настенной розетки. Он преобразует ее в источник питания с более низким напряжением и передает по кабелям Ethernet устройствам в сети.
Основы коммутатора PoE
Коммутатор с PoE портами - это сетевое устройство, которое имеет несколько портов Ethernet для подключения сетевых сегментов и обеспечивает как питание, так и передачу данных. Устройство с поддержкой PoE может получать как данные, так и питание от gigabit коммутатора с PoE портами с Ethernet сетевым кабелем, например Cat5 или Cat6. Эта замечательная функция очень полезна для окружающей среды, где отсутствуют розетки питания. IP-камеры и беспроводная точка доступа являются лучшим примером применения PoE.
Какие устройства поддерживают PoE?
Также существуют коммутаторы, которые носят название PoE+. Самым большим преимуществом устройств PoE+ является то, что они способны передавать больше энергии, чем стандартные управляемые PoE коммутаторы. Они могут передавать подключенным устройствам до 30 Вт энергии - а стандартный управляемый коммутатор PoE, в среднем, передает 15.4 Вт. Спрос на технологию PoE+ растет, поскольку новые многофункциональные IP-камеры видеонаблюдения потребляют больше энергии.
Использование PoE инжекторов в системах видеонаблюдения также становится все более распространенным. Они снабжают сетевые устройства необходимой для их функционирования мощностью.
Зачем нужна агрегация?
Агрегация - это процесс объединения физических каналов, предназначенных для передачи данных, в единый логический. Таким образом повышенная пропускная способность может использоваться для интеллектуального разделения потоков согласно определенным типам сервисов (например, сетевые администраторы могут выделить широкую полосу пропускания, состоящую из нескольких объединенных каналов, для потокового воспроизведения видео или подключения шлюзов VoIP). С этой же целью дополнительно применяются многоуровневые QoS и маршрутизация MPLS.
Кроме того, при организации масштабных по количеству абонентов сетей (в городе, поселке, кампусе и пр.) также используется промежуточная агрегация. Чтобы ввести тарификацию доступа к сети, необходимо иметь доступ к настройкам полосы пропускания каждого из абонентов. Этот процесс осуществляется именно при агрегации трафика.
Второй задачей, которую может решить коммутатор агрегации, является обеспечение отказоустойчивости: в случае выхода из строя одного из каналов, данные будут передаваться по остальным каналам, находящимся с ним в “связке”.
Управляемый vs. неуправляемый коммутатор PoE
Ключевым различием между управляемым и неуправляемым коммутатором PoE является возможность настройки коммутатора. Неуправляемый коммутатор использует фиксированную конфигурацию конструкции и не допускает никаких изменений в конфигурации. Обычно это устройство подключи и играй. Неуправляемый коммутатор PoE обычно используется в небольших домашних или офисных сетях, которые не требуют каких-либо сложных конфигураций.
Управляемый коммутатор PoE предлагает возможность настройки, управления и мониторинга сетей. Кроме того, управляемый коммутатор предлагает более продвинутые функции для управления сетевым трафиком, такие как SNMP (simple network management protocol), VLAN (virtual local area networks) и так далее. Таким образом, пользователи могут настроить параметры коммутатора в соответствии с фактическими системными требованиями. Управляемый коммутатор PoE предназначен для интенсивных рабочих нагрузок, больших объемов трафика и развертываний, требующих пользовательских конфигураций.
Читайте также: