Андрей Зуев, главный инженер по технической поддержке ИБП
В последнее время как никогда стала актуальна проблема бурного роста объемов обрабатываемых данных. Для ее решения нужны огромные вычислительные мощности, потребность в которых растет экспоненциально и требует ускоренного строительства новых дата-центров, увеличения плотности мощности на стойку и решения задач по повышению энергоэффективности. Одним из способов решения этой задачи является модульный подход.
Построенные всего лишь несколько лет назад объекты приходится модернизировать в соответствии с постоянно меняющимися отраслевыми требованиями: сегодня уже никто не рассматривает дата-центр как некий законченный проект, в него закладывают возможность постепенного наращивания емкости.
В условиях, когда масштабирование стало важнейшей проблемой в строительстве ЦОД, на помощь проектировщикам приходит модульный подход и решения высокой заводской готовности – так называемые префабы (от англ. Prefab – prefabrication, т. е. «заводское изготовление»). Они позволяют оттянуть запуск ненужных в данный момент частей дата-центра, чтобы очень быстро ввести их в эксплуатацию, когда возникнет необходимость. Вокруг этих префабов возникло довольно много мифов и легенд, с которыми мы сегодня и попробуем разобраться.
Отличия от традиционных решений
Все подсистемы центра обработки данных (ЦОД) можно разделить на три основных категории:
- энергоснабжение;
- кондиционирование;
- ИТ-нагрузка (сюда же для простоты мы относим также и телекоммуникационную часть).
Модульный подход заключается в изготовлении этих подсистем или отдельных их компонентов в виде функционально законченных заводских продуктов. Это может быть укомплектованный на заводе шкаф или даже предназначенный для установки на улице контейнер.
Под определение модульного элемента подойдет любой достаточно крупный предварительно изготовленный блок, но обычно это либо контейнерные решения с установленными уже на заводе элементами инженерной инфраструктуры, либо собирающиеся в стоечные массивы решения на шасси со смонтированными шинопроводами, лотками и т. д. Существуют готовые модульные конструктивы для быстрого монтажа стоечного оборудования, а для унификации ИТ-нагрузки придумали конвергентные и гиперконвергентные решения.
Подобный подход существенно упрощает монтаж и пусконаладку, такие модули тестируются уже на этапе производства, что исключает проблемы совместности и различные неисправности, тормозящие процесс ввода объекта в эксплуатацию. В идеальном случае вся (или почти вся) инженерная и стоечная начинка машинных залов собирается на одном заводе и там же проходит всестороннюю проверку с имитацией нагрузки: в шкафы вместо серверов могут устанавливаться специальные нагреватели.
После приемки комплекс разбирается до пригодного к транспортировке состояния, упаковывается и доставляется заказчику для последующей сборки модуля на месте. Распараллеливание процессов еще более ускоряет ввод в эксплуатацию: пока заказчик готовит площадку и/или помещение, ЦОД уже фактически строится на заводе вендора.
Почему контейнеры не захватили мир?
Использование предварительно изготовленных модулей позволяет заказчику быстрее реагировать на изменившиеся потребности. Можно быстро нарастить мощности или, наоборот, демонтировать уже ненужные ресурсы. Контейнерные дата-центры при необходимости перемещаются с места на место, но при всех своих преимуществах они не стали универсальным решением.
Причина, увы, банальна – разрешенные к перевозке по дорогам общего пользования транспортные габариты относительно невелики. Объективно при перевозке негабаритных грузов (особенно по старой, сильно урбанизированной территории, какой является, например, Европа) могут возникнуть проблемы с проездом под мостами и эстакадами, с необходимостью подъема проводов и т.д. Так что порой приходится разрабатывать специальные маршруты. В результате доставка негабаритных контейнеров может обойтись дороже самого их изготовления.
Если же пойти компромиссным путем и сделать машинный зал из одного контейнера, то разместить в нем ряд стоек со всеми коммуникациями будет довольно непросто: серверная ячейка в этом случае получается слишком зажатой, так что для обычного обслуживания оборудования остается совсем немного места. Поэтому удел подобных решений – небольшие и в основном мобильные дата-центры, которые можно быстро развернуть на месте и также быстро убрать, когда в них отпадет необходимость.
Иногда такие контейнеры используют для расширения традиционных ЦОД, если, например, построить еще один машинный зал невозможно. Крупные контейнерные внедрения так и остались мечтой, а развитие модульности в современных дата-центрах идет совершенно по иному пути. Объекты по-прежнему строят из бетона либо же используют сборные металлоконструкции и так называемые сэндвич-панели, а модульными делают элементы инженерной инфраструктуры, стоечное оборудование и, как мы уже говорили, ИТ-нагрузку. Основная идея здесь состоит в следующем: один раз разработать типовое решение, а потом тиражировать его, наращивая емкости и мощности по мере необходимости.
CAPEX и OPEX
Использование модульного подхода не снижает капитальные затраты, но позволяет растянуть их на весь жизненный цикл ЦОД, который в среднем составляет 10 лет. При этом уменьшаются операционные затраты и объект гораздо раньше выходит на окупаемость.
В проект модульного дата-центра всегда можно заложить определенную этапность, наращивая мощность по мере роста потребностей в ней: если даже вы ошиблись в прогнозировании, реализацию очередного этапа нетрудно отложить или, скажем, провести параллельно с другими этапами.
Масштабируемость модульных решений совершенно фантастическая, а каждый последующий этап их модернизации чаще всего не влияет на предыдущие – независимость заложена уже на этапе проектирования, при этом даже глубокую модернизацию всего объекта можно проводить поэтапно.
Прогнозы
В мировом ЦОДостроении наметилась тенденция ухода в так называемый Hyperscale. Глобальные технологические компании строят гигантские центры обработки данных, рассчитанные на многие десятки и даже на сотни мегаватт нагрузки. В основном в такие игры играют поисковые сервисы, поставщики облачных услуг и большие социальные сети: Microsoft, Amazon, Google или, например, Facebook.
Специфичные модульные решения уже активно используются в инженерной инфраструктуре таких дата-центров. Аналитики по-разному оценивают перспективы роста сегмента Hyperscale – вплоть до 40% в год. Учитывая наметившуюся тенденцию переноса информационных систем в облака, даже такая оценка не выглядит чрезмерно оптимистичной.
В объектах меньшего масштаба модульные решения тоже применяются все более и более активно: сегодня это основной тренд развития отрасли ЦОД, и все ведущие производители оборудования регулярно расширяют свои линейки продуктов высокой заводской готовности.
