Qual è la differenza tra ridondanza N, N+1 e 2N?

La notazione descrive quanta capacità di riserva ha un sistema rispetto alle esigenze del suo carico. N è esattamente la capacità necessaria per trasportare il carico, senza alcuna riserva. N+1 aggiunge un'unità extra, in modo che ogni singola unità possa guastarsi o essere sottoposta a manutenzione mentre le altre trasportano il carico. 2N fornisce due sistemi completi e indipendenti, ciascuno in grado di sostenere da solo l'intero carico. Varianti come N+2 o 2N+1 aggiungono ulteriore margine.

Le etichette sono semplici; ciò che significano in un progetto reale non lo è. La ridondanza ti protegge solo se copre la parte giusta del sistema, se la capacità di riserva è realmente indipendente e se la struttura è gestita in modo tale che la capacità di riserva sia effettivamente disponibile quando è necessaria.

Gli schemi di base

Unità di riserva contro rotte di riserva

N+1 viene solitamente applicato ai componenti: tre moduli UPS dove ne sono necessari due o quattro refrigeratori dove ne basterebbero tre. Ciò protegge dal guasto di un modulo. Ma se tutti i moduli alimentano un unico quadro, il quadro resta comunque un singolo punto di guasto.

La ridondanza del percorso duplica il percorso di distribuzione stesso, quindi le apparecchiature possono essere fornite attraverso un percorso alternativo. Questa distinzione è al centro dei livelli Tier dell'Uptime Institute. Il Livello II aggiunge componenti di capacità ridondanti, ma la descrizione stessa di Uptime afferma che al Livello II un errore di distribuzione influenzerà comunque il sito. Il Livello III, mantenibile contemporaneamente, è definito come ogni componente di capacità e ogni percorso di distribuzione che possono essere rimovibili per la manutenzione o la sostituzione pianificata senza influire sulle operazioni. Ciò richiede percorsi e componenti ridondanti.

In una revisione del progetto, la prova pratica consiste nel tracciare la fornitura dall'utenza al rack e il raffreddamento dall'impianto al rack e contrassegnare ogni punto in cui esiste un solo percorso.

L'ultima parola spetta all'attrezzatura

La maggior parte delle apparecchiature IT dispone di due alimentatori ed è progettata per due alimentazioni, le familiari alimentazioni A e B di una disposizione 2N. Alcune apparecchiature non si adattano a questo modello e quindi i requisiti del produttore devono guidare la progettazione.

Poiché un guasto di un singolo sistema interrompe un lavoro AI multi-nodo su tutti i sistemi, NVIDIA specifica (dove la disponibilità è fondamentale e il lavoro non può essere recuperato da un checkpoint) tre fonti di alimentazione per rack da percorsi upstream separati, ciascuna collegata a due dei sei alimentatori e dimensionata per la metà del carico di picco. Si tratta di uno schema N+1 in cui N sono due sorgenti e la guida rileva che i rack di gestione possono ancora utilizzare i tradizionali feed 2N. La guida classifica anche le opzioni: due sistemi UPS che alimentano tre percorsi rack sono accettabili e tollerano le modalità di guasto più comuni, anche se permangono alcuni rischi, mentre tre percorsi UPS discreti sono descritti come il modello ottimale, con l'avvertenza che molti data center non sono progettati per fornirli.

La lezione generale è che "2N" su un disegno non garantisce che l'IT sopravviverà a un errore di alimentazione. A decidere è l'architettura di potenza dell'apparecchiatura.

La ridondanza non è disponibilità

La ridondanza riduce la possibilità che un singolo guasto o un'attività di manutenzione interrompa il carico. Il fatto che la struttura rimanga effettivamente in funzione dipende da molti altri fattori. Il funzionamento è uno: procedure di commutazione, pianificazione della manutenzione e competenza del personale. Un'altra è la gestione della capacità, perché se il carico cresce fino ad esaurire il "+1", un sistema N+1 diventa N senza che nessuno lo decida mai. Cause comuni possono compromettere contemporaneamente entrambe le parti "indipendenti", ad esempio un sistema di controllo condiviso, l'approvvigionamento di carburante o lo spazio. E i test sono importanti: un percorso di standby che non sia mai stato commutato sotto carico è un presupposto, non una protezione.

Per lo stesso motivo, le percentuali di uptime non dovrebbero essere allegate a un'etichetta di ridondanza. La domanda migliore è quali guasti e attività di manutenzione siano tollerati dal progetto e come ciò sia stato dimostrato.

Scelta di un livello

La ridondanza dovrebbe corrispondere alle conseguenze dell'interruzione, parte per parte. Una struttura può giustificare una distribuzione dell'alimentazione 2N ma N+1 refrigeratori con accumulo termico o N+1 UPS con distribuzione 2N ai rack. Ogni passo avanti dovrebbe essere valutato rispetto al costo e alla probabilità dell'interruzione che evita, inclusa la penalizzazione in termini di spazio, manutenzione ed efficienza derivante dal funzionamento dell'impianto a carico leggero.

Domande per una revisione del progetto

• In quali punti esiste un solo percorso, dall'utenza al rack e dall'impianto al rack?
• La disposizione dell'alimentazione delle apparecchiature IT corrisponde allo schema di alimentazione?
• Quale ridondanza rimane quando un'unità è fuori per manutenzione?
• In che modo la capacità inutilizzata viene protetta dall’essere consumata dalla crescita?
• Quando è stato eseguito l'ultimo test sotto carico delle procedure di commutazione e failover?