In geval van stroomuitval is de eerste prioriteit het uitvoeren van een gecontroleerde systeemafsluiting zonder verlies van data. De meeste hedendaagse netwerkbesturingssystemen hebben wel een of andere voorziening die het verlies van data in geval van calamiteiten tot een minimum beperkt, maar waterdicht is deze garantie niet. Wij weten uit eigen ervaring dat NetWare ondanks het goed functionerende Transaction Tracking System (TTS) niet altijd in staat is beschadigde bestanden terug te halen. Sommige UNIX-varianten maken gebruik van een zogenaamd `Journaling File System', dat functioneel gezien vrijwel identiek is aan NetWare's TTS. Ook deze voorziening kan echter niet voorkomen dat data verloren gaan in geval van een onvoorziene uitval van het systeem.
Het is dus zaak de server lang genoeg draaiende te houden om het
systeem op een ordelijke wijze af te sluiten. Dit is dan ook de
primaire taak van een UPS: voldoende stroom leveren om het systeem
gedurende de tijd die nodig is voor een ordelijke `shutdown'
draaiende te houden, en het initiëren van die shutdown zodra er aan
een aantal voorwaarden voldaan is.
Als alleen de server op een noodstroomvoorziening kan rekenen, is
er altijd nog een mogelijkheid van dataverlies door uitval van de
werkstations. De server zal bestanden die door de gebruikers
geopend zijn netjes afsluiten, maar de tekst in de buffer van de
tekstverwerker en de data in het rekenblad gaan meestal verloren.
Het risico van verlies van kritische data is echter gering, er gaat
hoogstens werktijd verloren (en gebruikers raken gefrustreerd). De
inzet van een noodstroomvoorziening voor werkstations is natuurlijk
ook mogelijk, maar dit vergt in het algemeen een grotere
investering, en het is maar de vraag of die gerechtvaardigd wordt
door het (relatief geringe) risico van dataverlies.
Om aan de gestelde eisen te voldoen moet een UPS binnen een
aanvaardbare tijd inspringen in geval van een black- of brown-out
(voor uitleg over deze en andere termen verwijzen we u naar het
kader `Jargon', elders in dit artikel), voldoende capaciteit bieden
aan de te beschermen apparatuur en over een betrouwbaar
signaleringssysteem beschikken. De software dient in staat te zijn
aan de hand van ontvangen meldingen adequaat te reageren en het
systeem op een ordelijke wijze tot een halt te brengen. Gedurende
deze test kwamen wij erachter dat dit lang niet altijd even goed
lukt. Server-besturingssystemen leveren geen problemen op, maar DOS
en met name Windows zitten soms goed in de weg. Zo lukte het de
software vaak niet Windows af te sluiten omdat er een dialoogkader
in de weg zat (wilt u dit bestand opslaan?). Zolang de gebruiker
niet op een van de knoppen drukte ging het afsluiten niet verder.
Als die gebruiker toevallig even koffie aan het drinken is, dan is
al de moeite alsnog voor niets geweest. Een aantal minuten na de
stroomuitval schakelt de UPS zijn uitgangsspanning uit, in de
veronderstelling dat het systeem tot een halt is gebracht. Het
apparaat heeft er geen weet van dat dit niet het geval is,
aangezien de communicatie over het algemeen slechts in een richting
gaat: de UPS informeert het systeem over zijn eigen toestand en die
van de netspanning.
De communicatiepoorten van de meeste UPSsen bieden naast RS-232
functies ook een aantal andere mogelijkheden. Aangezien hierbij
vaak gebruik wordt gemaakt van dezelfde aansluitingen als RS-232 is
het niet uitgesloten dat een verkeerde kabel problemen veroorzaakt
in de werking van de UPS. In het ergste geval kan de UPS zichzelf
uitschakelen, met alle gevolgen van dien. Het is dan ook niet voor
niets dat de meeste UPS-leveranciers aanraden alleen de
meegeleverde kabels te gebruiken.
Hardware
Op zichzelf is een UPS een relatief eenvoudig apparaat. Er zijn
ruwweg twee manieren om het gewenste effect te bereiken, over het
algemeen aangeduid met de term off-line en on-line. De off-line
uitvoering is goedkoper, maar biedt in theorie iets minder
veiligheid aangezien er altijd een korte pauze zit tussen het
moment van spanningsuitval en de inschakeling van de
noodstroomvoorziening.
Het apparaat bestaat uit een accu plus laadcircuit, een
spanningsomzetter (inverter) en een schakeling die zorgdraagt voor
omschakeling tussen net- en accuvoeding. Het is van cruciaal belang
dat deze schakeling snel genoeg reageert om te voorkomen dat de
uitgang te lang spanningsloos blijft. De reactietijd van een
moderne off-line UPS bedraagt enkele milliseconden, wat voor de
meeste toepassingen voldoende is.
On-line noodstroomvoorzieningen verschillen van off-line exemplaren
in die zin dat ze de aangesloten apparatuur constant met een zelf
opgewekte spanning voeden. De netspanning wordt gebruikt voor het
voeden van de acculader. De accu staat constant aangesloten op de
inverter, en neemt de taak van de netspanning naadloos over in
geval van een black- of brown-out. Dit legt een zwaardere belasting
op de inverter, aangezien deze constant belast wordt. Over het
algemeen zijn on-line noodstroomvoorzieningen dan ook iets duurder
dan off-line exemplaren.
Het debat tussen de voorstanders van off-line UPS-technologie (door
hen vaak met het eufemisme `near-line' of `line-interactive'
aangeduid) en die van on-line technologie heeft soms iets weg van
een religieuze discussie, waarbij beide kampen zich rotsvast hebben
verschanst achter hun eigen standpunten.
Conditioner
De meeste UPSsen waken ook over de kwaliteit van de
stroomvoorziening. De spanning wordt gestabiliseerd, pieken worden
uitgefilterd en de frequentie van de wisselspanning wordt in de
gaten gehouden. In dit opzicht gaan on-line systemen een stuk
verder dan off-line exemplaren. Een on-line UPS kan bijvoorbeeld
fase- en frequentiefouten de baas worden, wat met een off-line
exemplaar niet of nauwelijks mogelijk is.
De test
In eerste instantie lijkt het testen van UPSsen een eenvoudige
zaak. Je zet ze gewoon een nachtje onder spanning zodat de accu's
goed geladen zijn, en trekt dan de stekker eruit. Dit is echter
geen realistische praktijktest, en geeft geen werkelijke indruk van
de capaciteiten van de apparatuur. Natuurlijk hebben we dit wel
gedaan, maar de resultaten waren als verwacht: geen van de
apparaten gaf een krimp. Alle aangesloten apparatuur werkte
probleemloos door, alsof er niets aan de hand was. Wel werd de rust
op de testbank verstoord door een niet aflaten piep- en
fluitconcert van de apparaten, die op deze manier te kennen geven
dat er iets mis was met de netspanning.
In werkelijkheid krijgt een UPS echter veel meer voor zijn kiezen
dan een `eenvoudige' uitval van de netspanning. Het gebeurt
bijvoorbeeld geregeld dat de spanning gedurende een korte periode
enkele tientallen volt onder de nominale 230 VAC zakt, een situatie
die potentieel tot grote problemen kan leiden. Ook komt de spanning
soms gedurende een korte periode ruim boven die 230 volt uit. Een
goede UPS zal in een dergelijke situatie de uitgangsspanning op een
of andere manier tot een aanvaardbaar niveau terugbrengen.
Aangezien deze storingen veel vaker voorkomen dan een werkelijke
black-out, is het zaak dat een UPS hierop adequaat reageert en in
staat is meerdere brown-outs kort na elkaar te overbruggen. UPSsen
die voor iedere brown-out terug moeten grijpen op de accu kunnen in
de problemen komen als de netspanning sterk vervuild is. Er zijn
ook apparaten die de uitgangsspanning kunnen verhogen en verlagen
zonder een beroep te doen op de accu. Dit wordt aangeduid met de
termen `boosting' (het opvoeren van de uitgangsspanning) en
`trimming' of `bucking' (de omgekeerde situatie).
Autonomie
Tot nu toe hebben we de nadruk gelegd op het overleven van een
black-out door op tijd een ordelijke server-shutdown uit te voeren.
Het is bij gebruik van een voldoende krachtige UPS echter ook een
optie om door te werken gedurende de tijd dat de netspanning
afwezig is, in de hoop dat deze binnen korte tijd weer hersteld
wordt. Hierbij komt het vooral aan op het uithoudingsvermogen van
de accu (of accu's) van de UPS. Ook de mogelijkheid niet-essentiële
apparatuur na verloop van tijd selectief uit te schakelen kan een
bijdrage leveren aan de verlening van de autonome tijd van een UPS.
We hebben een aantal metingen verricht aan diverse server-systemen
om er achter te komen wat de werkelijke stroomopname is. Deze
blijkt in veel gevallen mee te vallen, zo gebruikt de UNIX-server
(een 200 MHz Pentium Pro met 128 MB RAM en een (1 GB kleine)
SCSI-harddisk) slechts 70 watt. Zoals we al hadden verwacht vallen
de grote klappen bij het aanzetten van de 17"-kleurenmonitor (80
watt), externe opslagapparaten (20-40 watt) en met name
laserprinters. Deze laatste apparaten gebruiken regelmatig meerdere
honderden watt voor het verwarmen van de fixeereenheid, en zijn
voor de meeste UPSsen een te zware belasting. Opvallend was dat een
monitor in power-save stand nog steeds 30 watt gebruikt. Door de
monitor op de programmeerbare uitgang aan te sluiten kan deze in
geval van spanningsuitval uitgeschakeld worden. Het moet dan
natuurlijk wel mogelijk zijn om de programmeerbare uitgang vanaf
het frontpaneel van de UPS in te schakelen!
Levensduur
De accu's in een UPS gaan, afhankelijk van de omgevingstemperatuur,
over het algemeen drie tot zes jaar mee. Hoe koeler het apparaat
staat, hoe beter het is voor de levensduur van die accu's. Een
temperatuurstijging van 10 graden boven 25oC is al voldoende om de
levensduur van de accu te halveren, dus het is zaak om de
ventilatie-openingen van het apparaat vrij te houden.
Duurtest
Voor het uitvoeren van de duurtest kregen we van de diverse
leveranciers interessante ideeën. Zo suggereerde een leverancier
dat we maar een flinke stofzuiger op de uitgang moesten aansluiten,
om op die wijze het kaf van het koren te scheiden. We hebben dit na
rijp beraad toch maar achterwege gelaten (het aansluiten van een
inductieve belasting op een UPS is waarschijnlijk niet de meest
verstandige zet, en kan leiden tot een voortijdig einde van het
apparaat), en de duurtest uitgevoerd met `normale'
computerapparatuur. Sommige UPSsen zijn uitbreidbaar met externe
accu's, waardoor de autonome tijd behoorlijk kan worden verlengd.
We hebben deze mogelijkheid niet getest, maar maken er wel melding
van.
Over die accu's valt trouwens nog een hoop te melden. Het is in
sommige gevallen mogelijk ze te vervangen terwijl de UPS aanstaat,
wat weer scheelt in de downtime. Alle fabrikanten passen
onderhoudsvrije loodaccu's toe, deze zijn relatief goedkoop en
kunnen in principe onbeperkt op een laadapparaat worden
aangesloten.
Resultaten
We hebben vijf UPSsen van drie fabrikanten in de praktijk getest.
Ook hebben we alle beschikbare software (voor zover mogelijk)
ge‹nstalleerd en op functionaliteit getest. Het goede nieuws zullen
we maar direct melden, alle UPSsen leveren prima prestaties en
raken niet van hun stuk bij herhaalde spanningsonderbrekingen of
brown-outs. Het onderscheid zit hem vooral in de functionaliteit
van de software en de voorzieningen van de hardware.
APC Back-UPS Pro 280
De kleinste UPS van de test is de APC (American Power Conversion)
Back-UPS Pro 280. Het apparaat is geschikt voor toepassing als UPS
voor een werkstation of een kleine server. Alle UPSsen van APC
werken volgens het off-line principe, deze Back-UPS vormt hierop
geen uitzondering. Het apparaat is geschikt voor een constante
belasting van 180 Watt, en kan daarmee net een PC met
kleurenmonitor voeden. De autonome tijd bij een dergelijke
belasting bedraagt slechts enkele minuten, het is dus zaak om bij
uitval van de netspanning zo snel mogelijk het systeem af te
sluiten en te wachten op betere tijden.
APC levert monitorsoftware voor vrijwel alle gangbare systemen
(diverse UNIX-varianten, NetWare, OS/2, WindowsNT, DOS en Windows).
Deze software maakt het mogelijk de UPS op afstand in de gaten te
houden en eventueel te configureren. De PowerChute-software is
universeel, de functionaliteit van de combinatie hardware-software
is grotendeels afhankelijk van de gebruikte UPS. Voor de
communicatie tussen de UPS en het systeem waarop de software draait
wordt gebruik gemaakt van een seriële kabel, het is echter ook
mogelijk via een optionele SNMP-module de UPS op een netwerk aan te
sluiten.
Het installeren van de software leverde in geen van de gevallen
problemen op. Alleen met de Windows-versie van de software kregen
we te maken met een lastig probleem bij het uitvoeren van een
gecontroleerde shutdown. Als er een dialoogvenster op het scherm
staat waarop de gebruiker moet reageren (wilt u dit bestand
opslaan?) lukt het de software niet om Windows uit te schakelen, en
volgt na het verstrijken van de autonome tijd alsnog een
ongecontroleerde shutdown.
Achter op de Back-UPS zitten twee RJ-45 connectoren waarop een
netwerkkabel kan worden aangesloten. Het gaat hier om een extra
overspanningsbeveiliging voor het netwerk, die verder niets te
maken heeft met de UPS-functies. APC levert dergelijke
overspanningsbeveiligingen (`Surge Protectors') ook los.
Het bedieningspaneel van de APC biedt slechts een knop, die wordt
gebruikt voor het in- en uitschakelen van de uitgang en als
testknop. Als de knop kort ingedrukt en daarna losgelaten wordt
schakelt het apparaat de uitgang resoluut uit (of in), door langer
te drukken kan een UPS-selftest worden gestart. Persoonlijk had ik
dit liever andersom gezien, het is nu wel erg makkelijk om per
ongeluk het systeem uit te schakelen.
APC Smart-UPS 1400
De Smart-UPS 1400 kan een belasting van maximaal 950 watt gedurende
ongeveer 7 minuten in de lucht houden, bij een lagere belasting
neemt de autonome tijd evenredig toe. Dit betekent dat een normale
PC met kleurenmonitor er ongeveer een uur mee in de lucht mee
gehouden kan worden voordat de accu leegraakt. Het verschil tussen
de Back-UPS en de Smart-UPS zit hem in de besturingselektronica,
die in het laatste apparaat een stuk uitgebreider is. Dit is al
merkbaar aan de buitenzijde van het apparaat, waar continu te zien
is in welke ladingstoestand de accu zich bevindt en hoe hoog de
belasting is. De Smart-UPS wordt met dezelfde PowerChute-software
bestuurd als de Back-UPS, maar levert in combinatie met die
software meer mogelijkheden. Het is ook mogelijk de UPS uit te
breiden met een SNMP-kaart (voor communicatie via een netwerk),
meetapparatuur voor onder andere de omgevingstemperatuur en de
luchtvochtigheid en andere voorzieningen. Vooral de mogelijkheid de
UPS direct op een netwerk aan te sluiten kan grote voordelen
hebben. Zo is het namelijk mogelijk de UPS volledig op afstand te
configureren en te controleren, ook als deze zijn uitgangen heeft
uitgeschakeld na het verstrijken van de autonome tijd. In geval van
een seriële verbinding is dan geen communicatie met de UPS meer
mogelijk. Natuurlijk werkt dit alleen als het netwerk nog actief
is.
Het is ook mogelijk op allerlei manieren alarmmeldingen uit te
laten gaan in geval van een calamiteit. Zo kan PowerChute gebruikt
worden voor het versturen van meldingen via email, pagers en
semafoons.
Merlin Gerin Pulsar ESV17
Ook de Pulsar van Merlin Gerin is een off-line apparaat. Het is de
zwaarste UPS van deze test, zowel in gewicht (50 kg schoon aan de
haak) als in capaciteit. De maximale belasting bedraagt 1650 VA
(Volt-Ampere), dit komt overeen met ongeveer 1100 watt. Om deze
capaciteit te bereiken is de Pulsar uitgerust met vier 12V
loodaccu's met een capaciteit van 17 Ah. Voor wie hier nog niet
genoeg aan heeft biedt de Pulsar ook de mogelijkheid extra
accucapaciteit in de vorm van de Pulsar ESV extensie aan te
sluiten, hiertoe bevindt zich op de achterzijde van het apparaat
een connector. Merlin Gerin levert bij de Pulsar een CD-ROM waarop
beheerssoftware voor diverse besturingssystemen staat. Deze
software maakt gebruik van SNMP voor communicatie met de UPS, die
via de seriële poort verbonden is met het host-systeem. Op de host
draait programmatuur die de SNMP-commando's omzet in voor de UPS
begrijpelijke taal, en deze vervolgens via de seriële verbinding
doorgeeft aan het apparaat. Deze oplossing heeft als voordeel dat
de UPS altijd volledig kan worden beheerd, waarbij het niet
uitmaakt op welke wijze de communicatie tussen UPS en
beheerplatform geregeld is.
De produkten van Merlin Gerin (een van oorsprong Frans bedrijf)
zijn trouwens ook onder een aantal andere namen leverbaar, zoals
Square D.
Victron NetPro 1500
De Victron NetPro is de enige on-line UPS in deze test. Het
apparaat levert continu een zelf opgewekte wisselspanning op de
uitgangen, ook als de netspanning gewoon in orde is. Dit maakt het
voor de NetPro mogelijk om de meest wilde spannings- en
frequentievariaties op de ingang om te vormen tot een keurige 230
VAC/50 Hz wisselspanning. De NetPro is tevens de meest informatieve
UPS uit deze test. Vier ledjes informeren de gebruiker over een
aantal essentiële zaken, en het apparaat is tevens voorzien van een
menusysteem. Via een LCD-schermpje en een drietal knoppen kan de
UPS vanaf het frontpaneel worden gecontroleerd en gedeeltelijk
geconfigureerd. Hier is bijvoorbeeld in een oogopslag te zien hoe
lang de autonome tijd van de UPS is bij de op dat moment aangelegde
belasting. Als enige UPS in deze test beschikt de NetPro over een
extra programmeerbare uitgang, waarop niet-essentiële apparatuur
kan worden aangesloten. Op deze wijze kan bijvoorbeeld de monitor
worden uitgeschakeld tijdens een black-out. Indien nodig kan het
apparaat via het menusysteem ook weer worden ingeschakeld.
Als on-line UPS moet de NetPro ook op een nette manier overweg
kunnen met te hoge belastingen. Off-line apparatuur heeft hier
minder problemen mee, aangezien de belastbaarheid van de netfilters
over het algemeen een stuk hoger is dan die van de inverter. Een
on-line UPS moet echter op een of andere manier voorkomen dat de
uitgangsspanning te veel inzakt als de belasting de capaciteit van
de inverter te boven gaat. De NetPro is hiertoe voorzien van een
automatische bypass-schakeling, die bij overbelasting of
-temperatuur de inverter overbrugt. Als dit gebeurt is de uitgang
gedurende ongeveer een milleseconde spanningsloos, dit levert
echter geen problemen op (de meeste off-line UPSsen reageren minder
snel). De maximale belasting die de NetPro 1500 aankan zonder
inschakeling van de bypass bedraagt 1500 VA, dit komt (volgens
Victron) overeen met ongeveer 900 watt.
Victron levert voor de NetPRo-UPS software voor de meest gangbare
besturingssystemen. Wij hebben de UNIX-, Windows- en
NetWare-versies getest en zijn hierbij geen noemenswaardige
problemen tegen het lijf gelopen. Alleen de UNIX-versie had in een
configuratie (Linux met iBCS en een XFree86 X-server) problemen met
het opstarten van de PowerView grafische interface. Dit probleem
werd veroorzaakt door een foutieve identificatie van het
besturingssysteem door een van de installatiescripts.
Victron baLANce UPS 1500
Ook de baLANce UPS 1500 kan een maximale belasting van 1500 VA/900
watt aan. De capaciteit van het apparaat is dus ongeveer gelijk aan
die van de NetPro 1500. Toch is de baLANce ongeveer de helft
kleiner. Het verschil wordt veroorzaakt door de aard van het
apparaat: de baLANce is een off-line UPS, terwijl de NetPro volgens
het on-line principe werkt. De baLANce beschikt over twee
uitgangen, die niet onafhankelijk kunnen worden geschakeld (zoals
bij de NetPro mogelijk is). Het apparaat informeert de buitenwereld
over zijn toestand middels een aantal waarschuwingslampjes aan de
voorzijde, het uitgebreide menusysteem van de NetPro ontbreekt.
De baLANce maakt gebruik van dezelfde software als de NetPro, dus
daar hoeven we verder geen woorden over vuil te maken.
Conclusie
Duidelijke winnaars of verliezers heeft deze test niet opgeleverd.
Alle UPSsen doen wat wordt beloofd, en de meeste software
functioneert ook naar behoren. Afgezien van enkele problemen
signaleerden we geen grote tekortkomingen. Bij de keuze voor een
bepaalde UPS kunt u zich dan ook laten leiden door zaken als
functionaliteit, ondersteuning door de leverancier en
beschikbaarheid van software voor uw besturingssysteem.
Informatie:
APC: telefoon 0183-628898 fax 0183-628821
Merlin Gerin:CEP (Computer Energy Products)
telefoon 033-2778488 fax 033-2778207
Victron: telefoon 020-6918861 fax 020-6919361
Frank de Lange