Diplomarbeit Skalierbare Hochverfügbarkeitslösungen mit Lastverteilung für E-Commerce Sites Mai 2000
2.6 USV - Unterbrechungsfreie Stromversorgung
Mit Hilfe einer Unterbrechungsfreien Stromversorgung (USV)99 werden Rechner und Netzwerkkomponenten vor den Auswirkungen einer unzuverlässigen Stromversorgung geschützt.
Abbildung 2.24 : Möglichkeiten von Stromversorgungsstörungen100
Obwohl die Stromversorgung sehr zuverlässig ist, kann es trotzdem gelegentlich zu Problemen kommen. Durch eine Reihe von verschiedenen Versorgungsstörungen kann der Betrieb von Rechnern und Netzwerkkomponenten beeinträchtigt werden (siehe Abb. 2.24):101
- Spannungsverluste: Es handelt sich dabei um kurzfristige Einbrüche des Spannungsniveaus. Dies ist das häufigste Stromproblem und macht laut einer Studie von Bell Labs 87% aller Netzstörungen aus. Das Resultat sind eventuelle Datenverluste und die Beeinträchtigung der Lebensdauer von elektrischen Komponenten.
- Stromausfälle: Ein völliger Verlust des Netzstroms kann z.B. durch Bauarbeiten oder übermäßigen Strombedarf entstehen. Es kommt dabei zum Verlust sämtlicher Daten in RAM- oder Cache-Speichern. Wenn durch den Ausfall Schreiboperationen auf einer Festplatte unterbrochen werden, kann es zu Dateninkonsistenz oder zum Verlust der File Allocation Table (FAT) kommen, wodurch die Daten auf der Platte nicht mehr erreichbar sind.
- Spannungsspitzen: Diese werden meist durch Blitzschlag verursacht und können, wenn ein Stromnetz nicht durch entsprechende Sicherungen geschützt ist, zu Zerstörung von Hardware führen.
- Überspannung: Wenn leistungsstarke Elektromotoren, wie z.B. in Klimaanlagen, ausgeschaltet werden, fließt durch den Abbau von elektromagnetischen Feldern Strom durch die Leitung ab. Dadurch können elektrische Komponenten belastet werden, was zu vorzeitigem Ausfall führt.
- Störungen: Der kontinuierliche Verlauf der Sinuskurve des Netzstroms kann durch viele Faktoren beeinträchtigt werden, wie z.B. die elektromagnetischen Ausstrahlungen schlecht abgeschirmter Geräte. Es können dabei Fehler bei Daten und Programmen verursacht werden.
Eine USV wird zwischen Stromnetz und Verbraucher geschaltet und gewährleistet beim Auftreten von Netz-Störungen idealerweise eine unterbrechungsfreie Versorgung mit einer gleichförmigen Sinuskurve. Die Versorgungsspannung speist sich dabei aus einer Batterie, die sich auflädt, während die reguläre Stromversorgung zu Verfügung steht. Bei einem Stromausfall gewährleistet die Batterie eine Versorgung von lediglich einigen Minuten; dies genügt jedoch, um Rechner ordnungsgemäß herunterzufahren. Einige USVs sind auch in der Lage, Rechner bei einem Stromausfall automatisch herunterzufahren.
Es existieren zwei verschiedene USV-Geräteklassen. Bei einer SPS102-USV wird nach Registrierung des Stromausfalls sofort auf die Batterie umgeschaltet; dies kann jedoch einige Millisekunden in Anspruch nehmen. Eine Online-USV versorgt die angeschlossenen Geräte direkt aus der Batterie, welche während des laufenden Betriebes gleichzeitig aufgeladen wird, wodurch keine Verzögerung beim Umschalten auf den Batteriestrom auftreten kann.103
99engl.: UPS, Uninterruptable Power-Supply
100aus: [15], S. 5
101vgl. [15], S. 5
102Standby Power System
103vgl. <40>