Компании во всем мире, использующие электронные данные, признают, что общее количество подключенных к Сети устройств растет по экспоненте. Этот факт заставляет разработчиков программного обеспечения поддерживать (адаптировать) старые системы и разрабатывать новые приложения, привязывая их к существующим реалиям и следуя ускоряющемуся ритму жизни. Следовательно, потребности в увеличении серверного пространства и повышении вычислительных мощностей будут и дальше неуклонно расти. Многие аналитические агентства называют такой рост экспоненциальным.
Спрос на ИТ
Владельцев коммерческих ЦОД интересуют в первую очередь масштабируемость инфраструктуры дата-центра, ее гибкость и преемственность. При этом наращивание общей мощности ЦОД (или модернизация отдельных компонентов его инфраструктуры) должно обеспечить максимальную сохранность предыдущих инвестиций и не влиять на работу существующего ИT-оборудования.
В настоящее время строится все больше ЦОД, предоставляющих облачные услуги. Производители серверного и вычислительного оборудования наращивают темпы в гонке ИT-технологий, повышая плотность решений, производительность оборудования, а также скорость обработки информации. Это приводит к увеличению коэффициента неодновременности работы ИT-оборудования, имеющего еще одно распространенное название – коэффициент спроса. Так, если в 2008 г. при средней мощности в 5 кВт на стойку в коммерческом (Colocation Data Center) ЦОД этот коэффициент был на уровне 0,4, то в 2018 г. он уже составляет 0,67, а на 2028 г. прогнозируется 0,85. Также по прогнозам, в 2028 г. средняя мощность на стойку увеличится до 10–12 кВт.
В ответ на растущий спрос рынок коммерческих центров обработки данных смещается в сторону строительства дата-центров с архитектурой больших данных, высокой плотностью, предоставлением облачных услуг и, как следствие, – с высокой энергоэффективностью.
Инженерные решения
Указанные факторы определяют повышенные требования к инженерным системам, применяемым в дата-центрах:
- высокая эксплуатационная надежность;
- масштабируемость;
- прецизионная точность работы;
- функциональность.
Основными системами, к которым в большей степени относится все перечисленное, являются:
- системы гарантированного и бесперебойного электроснабжения;
- система поддержания климата;
- структурированная кабельная система.
Столь жесткие и разносторонние требования обусловливают необходимость развития этих систем и поиска принципиально новых технологических решений.
Одной из высоких статей эксплуатационных расходов в ЦОД является обеспечение дата-центра бесперебойным электроснабжением. Для эффективной работы ЦОД необходимо не только повысить коэффициент эффективности электропитания (PUE), но и предусмотреть систему бесперебойного электроснабжения и распределения электроэнергии до потребителей.
Для соответствия этим критериям в крупных дата-центрах (от 1МВт и выше) в последнее время в качестве резервного источника электроснабжения используются дизель-роторные источники бесперебойного питания (DRUPS), а для распределения питания – магистральные и распределительные шинопроводы.
Применение DRUPS позволяет: отказаться от огромного количества аккумуляторных батарей, которые требуют замены каждые три, пять или десять лет в зависимости от условий эксплуатации; сэкономить пространство и повысить надежность системы электроснабжения в целом, поскольку DRUPS поставляется в виде готового решения, которое предварительно протестировано на заводе-изготовителе и за которое отвечает тот же изготовитель.
Использование шинопроводов дает возможность сэкономить пространство в ЦОД, так как шинопровод более компактен и при этом может пропускать бóльшие токи, нежели кабельные линии в ЦОД. Применение шинопроводов также уменьшает потери электроэнергии при ее передаче и позволяет построить гибкую и эстетически привлекательную систему, в которой подключение новых потребителей к магистрали происходит без отключения линий (если секции шинопровода имеют втычные отводные блоки).
Кроме того, шинопровод не является пожароопасным, что несомненно важно на таких стратегически важных объектах, как ЦОД, не накапливает пыль благодаря правильной геометрической конструкции.
При комплексном подходе разработчиков решений по электроснабжению, своевременной и грамотной эксплуатации можно использовать такое решение 30 и более лет, расширяя и модернизируя систему в целом, без ее капитальной реконструкции.
Экономические ЦОД
Как уже было сказано, не менее важным вызовом является необходимость повышения рентабельности работы ЦОД. В этом случае речь идет о стремлении разработчиков и тех, кто будет эксплуатировать ЦОД, к достижению коэффициента эффективности (PUE) 1.0.
Это дало толчок к развитию климатических систем, поддерживающих влажностно-температурные характеристики в машинных залах и вспомогательных помещениях ЦОД.
Технологии с применением фреонового, прямого охлаждения (DX) и водяного охлаждения (СW) уже достигли своего пика, поэтому наибольший интерес у разработчиков решений вызывают системы, в основу которых положен принцип полного свободного охлаждения (FFC), системы с естественным охлаждением и промежуточным теплоносителем (DFC). Обе системы используют принцип теплообмена между наружным воздухом и воздухом, который циркулирует в машинном зале, DFC при этом является более гибкой за счет комбинации естественного охлаждения с компрессорным.
Причина, по которой такие системы вызывают интерес, заключается в возможности их использования с высоконагруженными стойками 40–50 кВт, а также с высоким коэффициентом мощности охлаждения к потребляемой мощности (коэффициент EER), предел которого еще не достигнут.
В структурированной кабельной системе прослеживается вектор полного отказа от меди в машинных залах и применения оптики с повышенной плотностью портов.
Интеграция
Задачей системного интегратора является оптимальный выбор построения инженерной инфраструктуры ЦОД в зависимости от выбранной владельцем дата-центра стратегии развития. Чаще всего это выражается в применении современных энергоэффективных решений (в том числе перечисленных выше) по схемам, обеспечивающим гибкость и позволяющим масштабировать ЦОД с добавлением новых крупных модулей либо в рамках расширения каждого из них с минимальным изменением уже существующей части.
Все описанное относится только к крупным коммерческим (аутсорсинговым) дата-центрам. С корпоративными ЦОД ситуация иная, поскольку их миссия состоит в поддержке основного бизнеса компаний.
Акцент при построении подобных ЦОД делается на безопасности, отказоустойчивости и масштабировании в соответствии с ростом бизнеса и прогнозом роста на пять лет. Рынок предлагает оборудование блочно-модульного типа, когда в конструкцию установленного на объекте оборудования возможно добавление отдельных блоков, увеличивающих общую мощность устройства с сохранением его габаритов и места установки, без остановки работы на период дооснащения. Это эффективное решение для прогнозируемого расширения ЦОД, которое чаще подразумевает поэтапное заполнение машинных залов ИТ-оборудованием в связи с постепенным выходом на планируемые объемы работы. Подобное решение популярно в корпоративных ЦОД, поскольку позволяет существенно снизить первоначальные капитальные затраты на строительство (CAPEX) и затраты на эксплуатацию (OPEX).
