UPS چیست؟ انواع یو پی اس و محاسبه ظرفیت برای سرور

UPS چیست؟ مخفف Uninterruptible Power Supply و دستگاهی با باتری که وقتی برق ساختمان قطع می شود یا نوسان می کند، تجهیزات متصل را برای مدتی روشن نگه می دارد. هدف اصلی UPS برای سرور و شبکه این نیست که ساعت ها کار را ادامه دهد؛ هدف این است که سرور درست و کامل خاموش شود، دیتابیس صدمه نبیند و ژنراتور (اگر هست) وقت روشن شدن پیدا کند. خاموش شدن ناگهانی سرور می تواند فایل سیستم و دیتابیس را خراب کند و اغلب هم بدون هشدار قبلی رخ می دهد.

انواع UPS

نوع	نحوه کار	محافظت	کاربرد
Offline یا Standby	در حالت عادی برق شهر مستقیم به بار می رسد و فقط هنگام قطع به باتری سوئیچ می کند	قطع برق؛ محافظت ضعیف از نوسان	کامپیوتر شخصی و تجهیزات ساده
Line-Interactive	مثل Offline ولی با تنظیم کننده ولتاژ (AVR) که نوسان را بدون رفتن به باتری اصلاح می کند	قطع برق و نوسان متوسط	سرور کوچک، شبکه و دفتر
Online (Double Conversion)	برق همیشه به DC و دوباره به AC تبدیل می شود؛ بار همیشه از اینورتر تغذیه می شود	بیشترین؛ جداسازی کامل از نوسان و نویز	سرور مهم، دیتاسنتر، تجهیزات حساس

در UPS آنلاین، هنگام قطع برق هیچ زمان سوئیچینگ نیست، چون بار از قبل روی اینورتر است. هزینه و صدای فن و گرمای آن بیشتر است. برای یک رک سرور مهم یا ذخیره ساز، آنلاین انتخاب منطقی است. برای چند سوئیچ و یک سرور فایل، Line-Interactive اغلب کافی است.

VA و وات

ظرفیت UPS را با دو عدد می نویسند: VA (ولت آمپر، توان ظاهری) و W (وات، توان واقعی). نسبت آن ها توان ضریب (power factor) است. مثلاً UPS با 1500VA و ضریب 0.6 فقط 900 وات توان واقعی می دهد، در حالی که UPS 1500VA با ضریب 0.9 تا 1350 وات می دهد. هنگام انتخاب باید عدد وات را نگاه کنید؛ دو UPS با VA یکسان ممکن است ظرفیت واقعی متفاوتی داشته باشند. UPS های آنلاین مدرن معمولاً ضریب بالا (نزدیک 0.9 تا 1) دارند.

محاسبه ظرفیت

مصرف واقعی هر دستگاه را جمع بزنید. از برچسب پشت دستگاه یا مشخصات منبع تغذیه سرور بخوانید (مصرف واقعی معمولاً کمتر از حداکثر برچسب است) یا با واتمتر بسنجید.
برای سوئیچ PoE، مصرف کل توان توزیع شده را هم در نظر بگیرید (PoE چیست).
بار را حداکثر در حدود 70 تا 80 درصد ظرفیت وات UPS بگیرید تا حاشیه برای رشد و عمر باتری بماند.

مثال: یک رک با دو سرور (هر کدام حدود 250 وات)، یک سوئیچ PoE (حدود 200 وات) و روتر و فایروال (حدود 50 وات):

جمع بار = 250 + 250 + 200 + 50 = 750 وات
ظرفیت پیشنهادی = 750 / 0.75 = 1000 وات
یعنی UPS با دست کم 1000 وات توان واقعی (مثلاً 1500VA با ضریب 0.9)

اعداد این مثال فقط برای نشان دادن روش اند و باید با مصرف واقعی دستگاه های شما جایگزین شوند. بعد از ظرفیت، زمان پشتیبانی (runtime) را از جدول سازنده برای همان بار می خوانند. UPS بزرگ با باتری کوچک چند دقیقه می دهد، و برای مدت طولانی تر باید باتری خارجی اضافه شود.

زمان باتری چقدر لازم است

برای بیشتر شرکت ها سؤال درست «چند ساعت؟» نیست، «چقدر زمان لازم است تا سرورها درست خاموش شوند؟» است. اگر خاموش کردن چند ماشین مجازی و ذخیره ساز 10 دقیقه می برد، باتری برای 15 تا 20 دقیقه در بار واقعی کافی است. اگر قطعی برق شهر معمولاً طولانی است و کار شما نباید متوقف شود، به ژنراتور یا باتری بزرگ تر نیاز دارید و UPS فقط پل بین قطع برق و راه افتادن ژنراتور است.

خاموشی خودکار سرور

UPS بدون اتصال به سرور فقط زمان می خرد. برای اینکه سرور خودش خاموش شود، UPS باید به آن خبر بدهد. دو راه: کابل USB یا سریال (برای یک سرور) یا کارت شبکه با SNMP که چند سرور را همزمان خبر می کند (SNMP چیست). در لینوکس ابزار NUT (Network UPS Tools) این کار را می کند:

sudo apt install nut
# /etc/nut/nut.conf
MODE=standalone

# /etc/nut/ups.conf
[myups]
    driver = usbhid-ups
    port = auto

sudo systemctl restart nut-server nut-monitor
upsc myups

دستور upsc myups وضعیت، درصد باتری و زمان باقی مانده را نشان می دهد. در /etc/nut/upsmon.conf خط MONITOR با نام و رمز کاربر تعریف و رفتار هنگام باتری کم مشخص می شود. جزئیات تنظیم ممکن است بین نسخه ها فرق کند؛ مستندات NUT را برای نسخه خودتان ببینید. در ویندوز و محیط های مجازی (VMware و Hyper-V) نرم افزار خود سازنده UPS (مثل PowerChute) یا اسکریپت هایی هستند که ابتدا ماشین های مجازی و بعد هاست را خاموش می کنند. ترتیب خاموشی مهم است: ماشین ها، بعد هاست، بعد ذخیره ساز.

نگه داری

باتری مصرفی است. باتری های سربی بسته (VRLA) رایج UPS معمولاً سه تا پنج سال عمر مفید دارند، و گرمای محیط عمر را کم می کند. عمر را با تاریخ روی باتری و گزارش خود UPS دنبال کنید.
هر چند ماه یک بار تست باتری بگیرید (بیشتر UPS ها تست خودکار دارند) و گزارش را ببینید. تست ماهانه بدون پیگیری بی فایده است.
دمای اتاق را در حد مناسب نگه دارید. UPS داغ باتری را زودتر خراب می کند.
UPS را در مانیتورینگ بگذارید: وضعیت، بار، باتری و هشدار قطع برق (مانیتورینگ سرور چیست).
به UPS چاپگر لیزری یا بخاری وصل نکنید؛ بار لحظه ای زیادی دارند و برای ظرفیت UPS مشکل ساز اند.

اشتباه های رایج

انتخاب UPS فقط با VA و فرض اینکه وات هم همان قدر است.
UPS به سرور وصل نشده و باتری تمام می شود و سرور ناگهانی خاموش می شود.
همه چیز به یک UPS وصل است و خود UPS نقطه شکست واحد است. در محیط حساس از دو UPS و منبع تغذیه دوگانه سرور استفاده می شود.
باتری ها پنج سال بی تعویض مانده اند و در اولین قطعی واقعی چند ثانیه دوام می آورند.
UPS بدون تست زیر بار واقعی نصب و رها شده است.

تست عملی قطع برق

UPS ای که تست نشده، تا روز واقعی قطعی فرض است. در ساعت کم کار و با هماهنگی، یک بار قطع برق را شبیه سازی کنید: کابل ورودی UPS را بکشید و ببینید:

UPS فوراً روی باتری می رود و هشدار می دهد.
سرورها پیام قطع برق را می گیرند و در زمان تعیین شده خاموش می شوند.
زمان باتری با آنچه محاسبه کرده بودید می خواند. اگر کمتر است، باتری ضعیف یا بار بیشتر از برآورد است.
وقتی برق برگشت، سرورها چطور بالا می آیند (خودکار یا دستی) و ترتیب راه اندازی چیست.

نتیجه را مستند کنید و در طرح بازیابی بنویسید. این تست را سالی یک بار تکرار کنید و بعد از هر تغییر در تجهیزات.

ترتیب خاموشی ماشین ها

وقتی چند سرور و ماشین مجازی روی یک UPS هستند، ترتیب خاموشی مهم است: اول ماشین های برنامه و دیتابیس، بعد هاست مجازی سازی، بعد ذخیره ساز، و در آخر تجهیزات شبکه. اگر سوئیچ زودتر از سرورها خاموش شود، ارتباط با ذخیره ساز شبکه ای قطع می شود و داده در خطر است. زمان خاموش شدن هر ماشین را اندازه بگیرید و جمع آن را از زمان باتری کمتر نگه دارید، با حاشیه. برای محیط VMware و Hyper-V نرم افزار سازنده UPS معمولاً این ترتیب را مدیریت می کند (نصب VMware ESXi و نصب Hyper-V).

UPS رکی یا برجی

UPS برجی شبیه یک جعبه است و روی زمین یا کنار رک قرار می گیرد و برای چند دستگاه کوچک مناسب است. UPS رکی (1U تا 3U یا بیشتر) داخل همان رک سرور نصب می شود، مرتب تر است و بیشتر مدل ها کارت شبکه برای مدیریت و ورودی افزونه دارند. UPS را در پایین رک قرار دهید، چون سنگین است. برای بار حساس یک مسیر بای پس (bypass) دستی کمک می کند UPS را برای تعویض باتری یا تعمیر بدون خاموش کردن بار از مدار خارج کنید.

جایی که UPS و سرورها قرار می گیرند در دیتاسنتر چیست بررسی شده است.

منابع و مستندات رسمی

انتخاب UPS، محاسبه ظرفیت و خاموشی خودکار همراه تأمین سخت افزار در تأمین سرور و تجهیزات پوشش داده می شود. UPS بخشی از طرح بازیابی بعد از حادثه هم هست؛ در Disaster Recovery چیست جایگاه آن را ببینید.

نحوه تهیه مقاله ها

UPS چیست؟ انواع یو پی اس، محاسبه ظرفیت و خاموشی خودکار سرور در قطع برق