Холодный резерв вентилятора что это
Обновлено: 17.05.2024
Один из важнейших аспектов защиты информации – создание высоконадежных в пределе отказоустойчивых систем, обеспечивающих сохранение целостности и доступности информации.
Особенно такая защита информации важна при управлении критическими системами. Утрата доступности или целостности информации управления приводит к тяжелым экономическим последствиям, ущербу экологии или гибели людей.
Цель работы.
1. Определить по исходным данным задания значения интенсивности отказов узлов оборудования.
2. Составить надежностную схему заданной системы.
3. Провести расчет ВБР, как функции времени для нерезервированной и резервированной систем по предложенным вариантам резервирования.
4. Описать преимущества и недостатки предложенных методов резервирования.
5. Провести сравнительный анализ различных методов резервирования.
Описание работы.
Имеется система, состоящая из двух крупных узлов бортовой вычислительной системы. Например, ЦВМ и устройство ввода-вывода. Заданы ВБР этих узлов РЦВМ и РУВВ. Отказ любого из этих узлов – отказ системы. Поэтому надежностная схема системы последовательная.
Система может быть резервирована методом горячего или холодного замещения в дублированном или троированном варианте. Система также может резервироваться троированием с мажоритарными элементами (МЭ). Вариант резервирования задан в задании.
Возможно резервировать систему раздельно по узлам.
Это касается также и схемы резервирования с МЭ.
Возможен вариант резервирования с МЭ, при котором МЭ также резервированы.
Задание для работы.
Задана схема резервирования (табл.2). Заданы экспериментально полученные на интервале 1 год Рцвм и Рувв.
Рассчитанные ВБР резервированной системы сравнить с ВБР нерезервированной системы на одном графике. Туда же привести результаты расчета ВБР, переданные по выполнению других вариантов из задания.
Номер задания состоит из двух частей, разделенных точкой. Первая часть номера задания указывает на перечень вариантов из таблицы 2. Перечень вариантов, входящих в каждое задание приведен в таблице 3. Во второй части номера задания через точку приведен номер подварианта исходных данных из таблицы 1. Всего подвариантов 4.
| РЦВМ | РУВВ | Пример № задания | |
| 1 | 0,99 | 0,98 | Y(Х,…х).1 |
| 2 | 0,95 | 0,95 | Y(Х,…х).2 |
| 3 | 0,9 | 0,9 | Y(Х,…х).3 |
| 4 | 0,8 | 0,8 | Y(Х,…х).4 |
Для всех вариантов таблицы 1 РМЭ =0,999 за один год.
| Способ резервирования | Характер резервирования | № варианта |
| Дублирование холодное | Раздельное Поканальное | 1 2 |
| Дублирование горячее | Раздельное Поканальное | 3 4 |
| Трёхкратное холодное | Раздельное Поканальное | 5 6 |
| Трёхкратное горячее | Раздельное Поканальное | 7 8 |
| Троированное мажоритарное горячее | Раздельное Поканальное | 9 10 |
| Троированное мажоритарное горячее с троированными МЭ | Раздельное Поканальное | 11 12 |
В каждое задание к лабораторным работам входит шесть вариантов таблицы2.
| Задание | Варианты табл.2 в задании | Задание | Варианты табл.2 в задании |
| 1 | 1,2,3,4,9,10 | 5 | 3,4,9,10,11,12 |
| 2 | 1,2,5,6,9,11 | 6 | 1,3,5,7,9,11 |
| 3 | 5,6.9,10,3,4 | 7 | 2,4,6,8,10,12 |
| 4 | 5,6,7,8,11,12 | 8 | 7,8,9,10,11,12 |
Лабораторные работы.
Лабораторная работа №1 Определение интенсивностей отказов структурных элементов по заданию.
Лабораторная работа №2 Определение надежности нерезервированных систем
Лабораторная работа №3 . Определение надежности систем, поканально резервированных с различной кратностью и холодным резервом
Лабораторная работа №4. Определение надежности раздельно поэлементно резервированных систем с холодным резервом различной кратности
Лабораторная работа №5. Определение надежности систем, поканально резервированных с различной кратностью и горячим резервом.
Лабораторная работа №6. Определение надежности раздельно поэлементно резервированных систем с горячим резервом различной кратности
Лабораторная работа №7. Определение надежности резервированных систем методом трехкратного горячего резервирования с мажоритарными элементами. Сравнительный анализ использованных методов резервирования.
Требования к отчету.
1. Описание работы системы. Этот раздел выпускается на все лабораторные работы.
2. Конкретное описание задания, исходные данные, расчетные формулы и надежностные схемы покаждому из вариантов заданий.
4. График Р(t) и Р(λt) для нерезервированной системы до t=2 года с шагом 3 месяца.
5. График Р(t) и Р(λt) для заданных вариантов резервирования до t=2 года с шагом 3 месяца.
6. Сравнительный анализ качества методов резервирования, их недостатки и выводы.
ПРИЛОЖЕНИЕ
Включение резервного оборудования замещением. Холодное и горячее резервирование.
Для системы дублированной замещением с холодным резервом ВБР равна:
Данное приближение справедливо для ВБР . Для системы троированной замещением с холодным резервом ВБР равна:
Для системы дублированной замещением с горячим резервом ВБР равна:
Для системы троированной замещением с горячим резервом ВБР равна:
На графике приведены изменения Р(t) для трех случаев:
1) нерезервированная система
2) система дублированная с холодным резервом
3) система дублированная с горячим резервом
Изменение ВБР представлены в относительном времени . Это удобно, так как графики справедливы для любого . Здесь – интенсивность отказов системы
Для последовательной надежностной схемы.
интенсивность отказа элементов, составляющих систему.
При рассмотрении задач, связанных с холодным или облегченным резервированием, нам недостаточно будет вводить надежности системы и элементов для одного, заранее фиксированного, значения времени т; необходимо будет проанализировать весь случайный процесс функционирования системы.
Рассмотрим несколько задач, относящихся к холодному и облегченному резервированию.
После его включения в работу, в момент отказа первого элемента, интенсивность мгновенно подскакивает (рис. 7.30) и становится равной интенсивности которую естественно предполагать зависящей не только от текущего времени но и от того срока в течение которого элемент работал в облегченном режиме:
Требуется найти надежность системы
Рассмотрим совокупность двух случайных величин:
— момент отказа основного элемента,
— момент отказа резервного элемента.
Событие А — безотказная работа системы до момента t — состоит в том, что хотя бы одна из величин примет значение, большее, чем t (хотя бы один элемент будет работать к моменту ). Вероятность противоположного события — отказа системы до момента t — будет
Найдем совместную плотность распределения случайных величин обозначая ее Случайные величины зависимы, и
где — безусловная плотность распределения величины — условная плотность распределения величины (при условии, что величина приняла значение ).
Найдем обе плотности. По формуле (3.4) § 3
где — надежность элемента в силу формулы (3.6) равная
Найдем условную плотность Условная интенсивность отказов резервного элемента при условии, что будет:
При этой интенсивности найдем условную плотность распределения времени безотказной работы резервного элемента:
Таким образом, совместная плотность распределения системы случайных величин найдена:
Зная эту совместную плотность, можно найти вероятность отказа системы до момента
откуда искомая надежность системы:
При вычислении по формулам (6.5) — (6.6) необходимо иметь в виду, что выражение функции неодинаково по одну и другую сторону от прямой — биссектрисы первого координатного угла (рис. 7.31). Области интегрирования на рис. 7.31 отмечены разной штриховкой. В области I функция выражается первой из формул (6.5), в области II — второй; следовательно,
При заданном конкретном виде функций интеграл (6.7) может быть вычислен, в простейших случаях аналитически, чаще — численно.
Мы видим, что в случае даже одного резервного элемента, работающего в облегченном (или холодном) резерве задача оценки надежности системы довольно сложна. Если же число резервных элементов более одного, задача еще больше усложняется.
Однако задача может быть сильно упрощена, если предположить, что потоки неисправностей, действующие на все элементы (основной и резервные), представляют собой простейшие потоки, интенсивность каждого из которых постоянна (это допущение равносильно тому, что закон надежности каждого элемента — экспоненциальный, а включение элемента в работу меняет только параметр этого закона). При таком допущении надежность системы S может быть найдена путем решения дифференциальных уравнений для вероятностей ее состояний.
Задача 2. Система с холодным резервом и простейшими потоками отказов. Резервированная система (блок) 5 состоит из основного элемента Э, и двух резервных: При отказе элемента Э] в работу включается при отказе (рис. 7.32).
Представим процесс, протекающий в системе S, как марковский случайный процесс (см. гл. 4) с непрерывным временем и с дискретными состояниями:
— работает основной элемент
— работает резервный элемент
— работает резервный элемент
— не работает ни один элемент.
Граф состояний системы показан на рис. 7.33. Так как восстановления элементов не происходит, все стрелки на графе ведут в одну сторону.
Система уравнений Колмогорова для вероятностей состояний будет:
К ним надо прибавить нормировочное условие:
Из первого уравнения выражаем как функцию
(начальное условие, при котором мы проинтегрировали это уравнение, ) . Подставляя (6.10) во второе уравнение, получим:
Проинтегрируем это уравнение с начальным условием получим:
Эту функцию подставим в третье уравнение (6.8); получим:
Уравнение (6.13) нужно проинтегрировать тоже при начальном условии получим:
Для нахождения функции не нужно интегрировать последнее уравнение (6.8) — ее можно найти из условия (6.9):
Задача 3. Система с облегченным резервом и простейшими потоками отказов. Резервированная система (блок) S состоит из основного элемента и трех резервных: (рис. 7.34). Основной элемент подвергается ростейшему потоку отказов с интенсивностью каждый из резервных до своего включения подвергается потоку отказов с интенсивностью после включения резервного элемента эта интенсивность мгновенно подскакивает до значения При отказе основного элемента Э, включается в работу резервный при отказе и т. д.
Требуется определить надежность системы.
Будем нумеровать состояния системы двумя индексами: первый равен единице, если основной элемент работает, и нулю — если не работает; второй равен числу исправных резервных элементов:
— основной элемент исправен (работает), все три резервных исправны;
— основной элемент исправен (работает), из трех резервных один отказал, два исправны;
— основной элемент исправен (работает), из трех резервных два отказали, один исправен;
— основной элемент исправен (работает), все три резервных отказали;
— основной элемент отказал, работает один из резервных, остальные два исправны;
— основной элемент отказал, работает один из резервных, из остальных резервных один исправен, другой отказал,
— основной элемент отказал, работает один из резервных, остальные два резервных отказали;
— все элементы отказали.
Граф состояний системы показан на рис. 7.35.
Система уравнений Колмогорова для вероятностей состояний имеет вид:
К этим уравнениям нужно добавить условие:
позволяющее отбросить любое из уравнений (6.15).
Интегрирование системы (6.15) может быть осуществлено в следующем порядке: из первого уравнения находим
Это выражение подставляется во второе уравнение, которое теперь содержит только одну неизвестную функцию находим ее, подставляем в третье уравнение, и так далее.
На каждом шаге такого процесса новые функции мы выражаем через уже известные, пока, наконец, не доходим до которую выражаем через все остальные:
После того, как вычисления произведены и функции найдены, можно найти надежность системы Очевидно, она равна сумме вероятностей всех состояний, при которых система работает:
Ни для кого не секрет, что системы охлаждения центров обработки данных должны оснащаться резервными кондиционерами и чиллерами. Но достаточно ли при проектировании ЦОДа просто увеличить количество охлаждающего оборудования или потребуется что-то еще?
Те, кто занимался ЦОДами или крупными серверными помещениями, понимают, что этой информации совершенно недостаточно для проектирования и строительства дата-центра, который мог бы соответствовать сертификационным требованиям западных стандартов. Здесь в первую очередь имеются в виду уже ставшие широко известными в России документы ANSI/TIA-942-2005 Telecommunication Infrastructure Standard for Data Centers и стандарт, разработанный Uptime Institute, Data Center Site Infrastructure Tier Standard: Topology.
Принятая в этих стандартах классификация дата-центров описывает уровни инфраструктуры инженерных площадок, требуемые для обеспечения работы ЦОДа. В классификации не указываются характеристики отдельных систем или подсистем, зато устанавливаются принципы их проектирования и строительства, а также взаимосвязи между различными инженерными системами.
Классификационные уровневые требования по инфраструктуре ЦОДов применительно к системам охлаждения следующие.
Дата-центр уровня Tier I
Все инженерные компоненты такого ЦОДа могут использоваться без резервирования. Для систем охлаждения это означает, что допускается применение кондиционеров любого типа при условии, что их количество достаточно для снятия тепловой нагрузки. При выходе из строя какого-либо кондиционера или при проведении технического обслуживания кондиционерного оборудования или систем его электропитания придется частично или полностью остановить оборудование дата-центра.
Единственное серьезное требование заключается в том, что при наличии питания серверного и компьютерного оборудования от аварийных генераторов все системы кондиционирования также должны быть подключены к ним в режиме ожидания.
Дата-центр уровня Tier II
Инженерная инфраструктура дата-центра Tier II должна строиться по принципу резервирования компонентов.
Охлаждающее оборудование резервируется по схеме N + 1, где N – необходимое количество оборудования для снятия 100% тепловой нагрузки. При этом должен быть предусмотрен один резервный кондиционер на каждые три-четыре работающих.
Трубопроводы контура холодоносителя не резервируются, но циркуляционные насосы и фильтры также устанавливаются в количестве N + 1.
Кондиционерные системы должны быть подключены к генераторам в режиме ожидания. Электропитание систем кондиционирования распределяется таким образом, чтобы свести к минимуму воздействие на климатические системы, которое может оказать выход из строя одной из систем электропитания. Все системы температурного контроля должны быть запитаны через ИБП.
Такой дата-центр должен работать 24 часа 365 дней в году, однако обслуживание критически важных узлов системы охлаждения, например полная замена холодоносителя в трубопроводах, потребует остановки всей системы охлаждения и, соответственно, всего ЦОДа.
Д ата-центр уровня Tier III
Инженерные системы такого ЦОДа, в том числе системы охлаждения, должны проектироваться таким образом, чтобы обеспечить возможность обслуживания систем одновременно (параллельно) с работой дата-центра. Это достигается путем использования нескольких распределительных силовых цепей и охлаждающих контуров, позволяющих отключать часть трубопроводов холодоносителя для проведения плановых работ и ремонта без воздействия на работу дата-центра.
При наличии водоохлаждающего оборудования каждая система охлаждения должна быть разделена на независимые друг от друга подконтуры (подсистемы). Резервирование чиллеров, кондиционеров, насосов, фильтров и т.д. на каждой подсистеме производится аналогично резервированию этих компонентов для систем охлаждения дата-центров уровня Tier II.
Запланированные воздействия на системы охлаждения – обслуживание, ремонт, замена компонентов, добавление или удаление кондиционеров, чиллеров, насосов, испытания компонентов и систем – не приводят к нарушениям в работе компьютерного оборудования дата-центра.
Питание компьютерного и телекоммуникационного оборудования должно осуществляться от нескольких вводов, и для обеспечения его бесперебойного функционирования при пропадании питания требуются две одновременно работающие активные распределительные линии. Эти линии должны быть подключены к двум раздельным ИБП, в которых каждая система имеет резервирование N + 1.
Системы охлаждения должны иметь такое же резервирование по питанию, как и компьютерное оборудование.
Ярким примером взаимосвязи отказоустойчивости инженерных систем является то обстоятельство, что ИБП и аккумуляторные помещения должны охлаждаться прецизионными кондиционерами, которые, в свою очередь, должны быть обеспечены бесперебойным питанием.
Непланируемые активности, такие как ошибки управления или спонтанные сбои инфраструктурных компонентов, могут привести к нарушению работы дата-центра.
Дата-центр уровня Tier IV
Столь подробное описание уровневых требований к системам охлаждения не случайно. Для нашей российской практики такой подход еще непривычен и поэтому не всеми принимается. Гораздо чаще в технических заданиях с большей или меньшей степенью детализации описывается оборудование, его технические характеристики и приводятся расплывчатые требования к работоспособности системы. В этом случае уровень доступности ЦОДа зависит от того, насколько компетентными оказались специалисты, готовившие ТЗ и делавшие по нему проект. Применение в России уже отработанных западных стандартов позволит значительно повысить качество проектов и гарантировать заявленный уровень отказоустойчивости ЦОДов. икс
Система ротации и резервирования кондиционеров в серверной
Системы ротации и резервирования кондиционеров в серверных помещениях обеспечивают надежность и бесперебойную работу оборудования. Сбой охлаждения серверной комнаты повлечет за собой выход из строя дорогостоящего оборудования за сравнительно короткий период. Поэтому система охлаждения серверной не может считаться по-настоящему надежной, если она не обеспечивает резервирование охлаждающего оборудования.
Резервирование кондиционеров в серверной
- Схема N+1 – схема с одним резервным кондиционером. В системе N+1 резервный кондиционер остается незадействованным в работе до тех пор, пока в системе не произойдет сбой одного из основных элементов. В случае возникновения такого сбоя, резервный кондиционер примет на себя всю его нагрузку. Для систем с одним рабочим блоком эта схема соответствует 100% резервированию.
- Схема 2N – это схема со 100% резервом всех рабочих кондиционеров, при любом количестве рабочих блоков. При выходе из строя любого кондиционера, есть резервный блок, который примет на себя его нагрузку.
Система ротации кондиционеров в серверной
Для схем N+1 или 2N есть возможность реализовать систему ротации, для равномерного распределения часов работы между основными и резервными сплит-системами. Одним из основных устройств, использующихся для организации резервирования, является согласователь работы кондиционеров. Его основной функцией является переключение между рабочим и резервным кондиционером в заданном интервале времени, путем включения/выключения кондиционеров. Согласователь кондиционеров дает возможность попеременного включения кондиционеров, очередность и периодичность которого устанавливается пользователем самостоятельно. Также согласователь работы кондиционеров осуществляет переключение со сплит-системы выключившейся по аварии на резервную. В этом случае в локальную сеть оповещения предприятия передается код неисправности. Устройство ротации контролирует температуру в серверной, с помощью собственного датчика, и в случае ее роста, подключает дополнительную климатическую технику.
Для экономии электроэнергии, повышения отказоустойчивости сплит-систем, а также для обеспечения бесперебойного функционирования охлаждения, очень часто применяется схемы резервирования и попеременного переключения кондиционеров, выполненные на основе блоков ротации БУРР (Блок Управления Ротацией и Резервированием) и БИС (Блок Исполнительный Специализированный) .
Оборудование для ротации и резервирования в Иркутске
Управляющий блок ротации БУРР-1M
Исполнительный блок ротации БИС-1M
Достоинства использования БУРР и БИС:
- Простота монтажа
- Простота настройки
- Отсутствие необходимости прокладки линий коммуникаций к каждому прибору.
Блок управления БУРР не обязательно монтировать в том же помещении, его можно установить в смежном. Применение блоков ротации для обеспечения одинаковой наработки основных и резервных сплит-систем, дает возможность существенно продлить их ресурс благодаря равномерному вводу в эксплуатацию и контролю температуры в обслуживаемом помещении.
Читайте также: