Даже зеркальным дискам требуется резервное копирование

Одноцелевые серверы

Одноцелевое устройство - устройство, созданное для выполнения одной конкретной задачи. Те же действ можно выполнять и с помощью универсальных устройств, но есть определенные преимущества при использовании устройств, предназначенных для качественного выполнения одной конкретной задачи.

В компьютерном мире также есть одноцелевые устройства: файловые серверы, веб-серверы, серверы электронной почты, DNS-сервера и т. д. Первым так устройством стал выделенный сетевой маршрутизатор. Кое-кто иронизировал «Кто согласится отдавать такие деньги за устройство, которое только и делает что занимает место и передает пакеты. Ведь то же самое можно сделать, добавив дополнительные интерфейсы в компьютер». Как оказалось, многие были готовы приобрести такое устройство.

Вскоре стало очевидно, что устройство, предназначенное для выполнения одной задачи и прекрасно ее выполняющее, во многих случаях является более ценным, чем универсальный компьютер, способный выполнять множество задач.

Одноцелевой сервер представляет собой устройство, в котором воплотился многолетний опыт. Конструирование сервера - сложный процесс. К серверному оборудованию применимы все требования, перечисленные выше. Кроме того, системное проектирование и настройка производительности требуют высокой квалификации и большого опыта в соответствующих областях. Программное обеспечение, необходимое для работы той или иной службы, часто подразумевает компоновку различных программных пакетов, их связывание и создание единой общей системы администрирования для них. Хотя системный администратор может установить и настроить службу файлового сервера или сервера электронной почты на универсальном сервере, приобретение одноцелевого устройства позволит сэкономить время, которое системный администратор может потратить на выполнение других задач. Каждое приобретенное одноцелевое устройство уменьшает количество систем, которые необходимо устанавливать с нуля, а также дает преимущество поддержки от поставщика в случае неполадок. Кроме того, одноцелевые устройства позволяют организациям получить качественно настроенные системы без необходимости нанимать опытных специалистов.

Еще одно преимущество одноцелевых устройств - наличие возможностей, которых больше нигде нет. Конкуренция побуждает поставщиков добавлять новые возможности, повышать производительность и улучшать надежность.

Резервные блоки питания

Предрасположенности к сбоям среди всех системных компонентов на втором месте после жестких дисков находятся блоки питания. Поэтому в идеале серверы должны быть обеспечены резервными блоками питания.

Наличие резервных блоков питания не означает, что просто подключено два устройства. Это означает, что система сохраняет работоспособность, если один из блоков питания не функционирует: избыточность N+1. В некоторых случаях системе при полной нагрузке требуется два блока питания для обеспечения достаточной мощности. В этом случае избыточность обеспечивается тремя блоками питания. Это важный вопрос, который необходимо выяснить с поставщиками при приобретении серверов и сетевого оборудования. Сетевое оборудование особенно предрасположено к этой проблеме. Когда в большой системе сетевые устройства, подключенные по оптоволоконному каналу, полностью нагружены, дублирование блоков питания является необходимостью, а не избыточностью. Поставщики далеко не всегда упоминают об этом.

У каждого блока питания должен быть отдельный кабель питания. На практике самая распространенная причина проблем с питанием - случайно выдернутый из розетки кабель. Официальные исследования надежности питания часто упускают из виду подобные проблемы, ведь они изучают энергоснабжение. Единый кабель питания для всех устройств в такой ситуации только помеха. Любой поставщик, предоставляющий один кабель питания для нескольких токов питания, тем самым демонстрирует свое невежество в отношении этой основной практической проблемы.

Еще одна причина для применения отдельных кабелей питания - возможность использовать следующий прием. В некоторых случаях устройство необходимо подключить к другому удлинителю, UPS или другой электрической сети. В такой ситуации можно по очереди переключить отдельные кабели питания, избежав простоя в работе системы.

Если работоспособность системы должна быть очень высокой, каждый блок - питания необходимо подключить к разным источникам, например к отдельным UPS. Если один UPS даст сбой, система продолжит работу. В некоторых вычислительных центрах прокладывают проводку уже с учетом этого аспекта. Чаще всего каждый блок питания подключается к отдельному электрическому распределительному щиту. Если кто-то, по ошибке подключив слишком много устройств, перегрузит распределительный щит, система будет продолжать работать.

Полная избыточность, или N+1

Как уже упоминалось выше, избыточность N+1 относится к системам, которые спроектированы таким образом, что система продолжает функционировать даже после сбоя одного из компонентов. Примером такой системы являются RAID-массивы, которые продолжают полноценно функционировать даже после выхода из строя одного из дисков, или коммутатор Ethernet с дополнительной многовходовой системой коммутации, который позволяет передавать трафик даже после сбоя одного из сегментов системы коммутации.

Напротив, при полной избыточности два полных набора оборудования oбъеденены в отказоустойчивую конфигурацию. Первая система обеспечивает исполнение службы, а вторая бездействует в полной готовности взять на себя работу при сбое первой системы. Переключение на резервные мощности может осуществляться вручную (кто-то замечает сбой в первой системе и активирует вторую) или автоматически (вторая система отслеживает работу первой сие и сама активируется при ее отказе).

Другие системы с полной избыточностью используют распределение нагрузки на обе системы полноценно функционируют и распределяют между собой рабочую нагрузку. Каждый сервер обладает достаточной мощностью, чтобы взять себя всю нагрузку. Если в работе одной из систем возникает сбой, вторая система берет всю нагрузку на себя. Системы можно настроить таким образом, чтобы они отслеживали надежность работы друг друга. Либо можно использовать внешний источник управления потоками и распределением запросов на обслуживание.

Если N равно или больше 2, N+1 выгоднее, чем полная избыточность. Пользователи обычно предпочитают этот метод из-за его экономичности.

Как правило, избыточность N+1 используется только для серверных подсистем а не для всех видов компонентов. Всегда проверяйте, не пытается ли поставщик вам продать систему с избыточностью N+1, где резервными являются только некоторые части системы. Какой прок в автомобиле с дополнительными покрышками, если сломается двигатель?

Компоненты, поддерживающие «горячую» замену

Резервные компоненты должны поддерживать «горячую» замену. «Горячая» замена подразумевает возможность отключить и заменить компонент во время работы системы. Как правило, компоненты следует заменять только при отключенной системе. Возможность «горячей» замены аналогична смене покрышек в тот момент, когда автомобиль мчится по шоссе. Очень удобно, когда не приходится останавливаться, чтобы устранить обычную проблему.

Первое преимущество «горячей» замены - возможность устанавливать компоненты во время работы системы. Нет никакой необходимости планировать отключение систем, чтобы установить тот или иной компонент. Однако установка компонентов, как правило, является запланированным событием, которое можно перенести на следующий профилактический перерыв. Поэтому главное преимущество «горячей» замены выявляется при сбоях, при избыточности N+1 система может перенести сбой только одного компонента. Именно поэтому критически важно как можно быстрее заменить нерабочий компонент, чтобы нейтрализовать риск двойного сбоя компонентов. Чем дольше будет промедление, тем выше становится этот риск. Если бы не возможность «горячей» замены, системному администратору пришлось бы ждать запланированной перезагрузки, чтобы вернуться к безопасной конфигурации N+1. Благодаря «горячей» замене системный администратор может сменить компонент, не отключая систему. В RAID-системах предусматривают диск с горячей» заменой, который находится системе, но не используется, пока не возникнет необходимость заменить вышедший из строя диск. Если система может изолировать неисправный диск, чтобы он не остановил работу всей системы, то она будет способна автоматически активировать диск с «горячей заменой», сделав его частью соответствующего RAID-массива. Таким образом, мы получаем систему N + 2.

Чем быстрее система будет возвращена в состояние полной избыточности, тем лучше. RAID-системы, как правило, работают медленнее до тех пор, пока неисправный компонент не будет заменен и RAID-массив не будет восстановлен. И что самое важное, пока система не возвращена в состояние полной избыточности, существует риск второго сбоя дисков. Если это произойдет, вы потеряете все данные. Некоторые RAID-системы можно настроить таким образом, чтобы они отключались через определенное количество часов работы в неизбыточном состоянии.

Компоненты с возможностью «горячей» замены повышают стоимость системы. В каких же случаях оправдана повышенная стоимость?

Когда устранение простоев действительно стоит дополнительных затрат. Если для системы предусмотрены запланированные еженедельные перерывы в работе и работа системы при риске двойного сбоя в течение недели считается приемлемой, не стоит тратить дополнительные средства на компоненты с возможностью «горячей» замены. Если же технический перерыв для системы планируется проводить всего раз в год, такие затраты будут оправданы.

Когда поставщик заявляет о возможности «горячей» замены компонентов, всегда задавайте два вопроса: «Какие компоненты не имеют возможности «горячей» замены? Каким образом и на какой период прерывается работа при «горячей» замене компонентов?» Некоторые сетевые устройства оснащены интерфейсными картами, которые поддерживают «горячую» замену, но сам процессор такую возможность не поддерживает. Некоторые сетевые устройства, для которых заявлена возможность «горячей» замены, полностью перезапускают всю систему после установки нового устройства. Такая перезагрузка может занять несколько секунд или минут. Некоторые дисковые подсистемы при замене диска; останавливают работу системы ввода-вывода на период до 20с. Другие системы в течение нескольких часов значительно снижают производительность работы, пока на резервном диске восстанавливаются данные. Вы должны точно представлять себе возможные последствия сбоя компонентов. Не рассчитывайте на то, что возможность «горячей» замены компонентов навсегда устранит простои в работе. Она просто уменьшает их продолжительность.