Публикации - «Мир связи. Connect!»: Модульные ЦОД: ограничения, возможности и перспективы

12.12.2013
Статья Юрия Ожегова, Директора департамента инженерных систем зданий и дата-центров Группы Optima в журнале «Мир связи. Connect!», №11, 2013


При строительстве современных ЦОД особое внимание уделяется созданию инженерной инфраструктуры. При этом всем участникам проекта – заказчику и интегратору – предоставляются гибкие технологии, обеспечивающие требуемый уровень энергоэффективности и надежности.


В первую очередь, к ЦОД предъявляются требования по отказоустойчивости и соответствию всем известным стандартам отказоустойчивости. Однако в данном вопросе необходимо взвешенно подходить к оценке требуемых мощностей оборудования. Если говорить о коммерческих ЦОД, то при предоставлении услуг по размещению стоек клиенты часто даже не знают точно ни конфигурацию ИT-оборудования, которое у них будет размещаться, ни его мощность, которую оно будет потреблять. Исходя из этого необходимо организовывать инженерную инфраструктуру таким образом, чтобы при эксплуатации ЦОД была возможность гибко размещать оборудование и варьировать конфигурациями без остановки ЦОД и перемонтажа инженерного оборудования.

Безусловно, инженерную инфраструктуру ЦОД определяет тот, кто его эксплуатирует. Мы видим, что наряду огромными мега-ЦОД строятся небольшие объекты. Современный ЦОД может быть корпоративным, узко специализированным под конкретный бизнес владельца, а также коммерческим, предназначенным для предоставления услуг хостинга широкому кругу клиентов с самыми разными видами бизнеса. Но в любом случае он опирается на инженерную инфраструктуру, которая является тем фундаментом, на котором базируется нормальная работа всего комплекса оборудования ЦОД. От правильности ее построения зависит надежность работы вычислительного центра.


Основные подсистемы инженерной инфраструктуры ЦОД: гарантированного электроснабжения, климатическая, кабельная, монтажных шкафов, мониторинга и управления, а также контроль доступа, видеонаблюдение, охранная сигнализация, газовое пожаротушение.

В реальном проекте количество подсистем может быть значительно шире, например использоваться система учета электроэнергии и т. п.

Ключевым моментом при проектировании и строительстве ЦОД является энергоэффективность. За счет чего можно ее повысить? Главным образом за счет применения тригенерационных установок, которые в качестве топлива используют природный газ. Их преимущество заключается в том, что они вырабатывают два типа энергии: электрическую и тепловую, которая в обычных электростанциях выбрасывается в атмосферу через радиатор охлаждения двигателя и с выхлопными газами, а в тригенерационных установках утилизируется и направляется на нужды потребителя. Принцип тригенерации позволяет потребителю стать независимым от перебоев в снабжении электроэнергией или ее недостатка при одновременном автономном тепло- и хладо-снабжении. С учетом тенденции ежегодного повышения стоимости электрической энергии применение тригенерации дает значительный экономический эффект – снижение затрат на тепло, холод и электроэнергию до 2,8 раза.

Наиболее приемлемый вариант для ЦОД – тригенерационные установки на базе газопоршневых электрос танций или микротурбин. Приведем некоторые сравнения. Так, в типичном ЦОД 50% электроэнергии тратится на оборудование ИТ, 37% потребляет система охлаждения и кондиционирования воздуха, 10% составляют потери в системе бесперебойного электроснабжения и энергораспределения. В таких ЦОД системы кондиционирования – обязательный, хоть и весьма неэффективный элемент: епловыделение от серверов в конечном итоге удаляется из помещения с помощью компрессионных холодильных машин, работа которых сопровождается потреблением довольно большого количества электроэнергии. Что касается ЦОД, в которых используются тригенерационные установки, например газопоршневые электростанции, то здесь энергия распределяется несколько иначе: 1–5% идет на кондиционирование, 1–2% составляют потери, 92–95% расходуется на поддержание ИТ. Такое соотношение достигается за счет того, что образуется условно бесплатное тепло, которое утилизируется в отопление офисных помещений в зимний период и с помощью абсорбционной холодильной машины преобразуется в холод, необходимый для охлаждения машинных залов ЦОД. При выработке холода в 1 Мвт потребление энергии абсорбционной холодильной машины составляет 10–20 Квт. В классическом варианте ЦОД получение холода с применением компрессионых холодильных машин при той же самой производительности в 1 Мвт требует 400 Квт. Разница с учетом тарифов на газ существенная. Таким образом, снижается энергопотребление ЦОД, а внешние электросети могут использоваться как резервные, что повышает отказоустойчивость ЦОД. Стоимость построенных по такому принципу ЦОД выше лишь на 2–4%, которые окупаются за первые годы работы.


Какой бы ЦОД построить?

Сегодня у заказчика есть несколько вариантов решения вопроса – строить ЦОД по классической схеме, использовать при строительстве ЦОД модульный подход либо совмещать оба эти подхода, создавая контейнерный тип ЦОД. Каждый из этих видов имеет свои преимущества и ограничения в вопросе наращивания мощностей и управления энергоэффективностью. Безусловно, разными будут цена вопроса и сроки окупаемости. Рассмотрим их подробнее.

При модульной концепции построения ЦОД внутри неподготовленного помещения устанавливаются отдельные модули, обеспечивающие работу вычислительных средств, необходимые климатические условия, бесперебойное электропитание и т. д.

Каждый такой модуль – законченное решение, которое может работать автономно, например модуль ИБП или система прецизионного кондиционирования. Модульный ЦОД позволяет постепенно, в зависимости от задач, наращивать мощности, и в отличие от классического подхода здание для его размещения не должно отвечать особым требованиям, связанным с размещением высокотехнологичного оборудования.

Одно из преимуществ модульного ЦОД заключается в том, что заказчик может разместить его где угодно: на любой открытой площадке, в любом помещении. По сути, модульный ЦОД представляет собой «коробку», состоящую из сэндвич-панелей. Заказчик может наращивать количество модулей в зависимости от своих потребностей и точно так же –сокращать мощности. Не стоит беспокоиться и о том, что делать в случае переезда. Модульный ЦОД легко разбирается, перевозится на новое место и быстро начинает работать. Данный вариант позволяет регулировать масштаб прироста мощностей, что значительно снижает накладные расходы. Такой подход рекомендуется применять, когда у заказчика нет четкого понимания, каким оборудованием и в какие сроки он наполнит сотни стоек ЦОД, но нужно предусмотреть возможность гибкого наращивания мощностей.

Наш опыт показывает, что на строительство стандартного ЦОД, от момента подписания договора до сдачи в эксплуатацию, уходит от семи-восьми месяцев до года.

Модульный ЦОД можно построить за три-четыре месяца благодаря заложенному в его основу принципа конструктора: все его элементы являются типовыми сборочными единицами, что значительно сокращает время на проектирование, поставку и монтаж. Строительство такого ЦОД вполне допустимо под конкретную текущую задачу, поскольку масштабируемость дата-центра ограничена двумя-тремя месяцами. При необходимости расширения ЦОД к нему добавляются дополнительные модули, и заказчик оперативно получает полностью соответствующее его текущим потребностям помещение.

Приблизительно такие же сроки строительства и контейнерных ЦОД, для которых характерно размещение инженерных систем и ИТ-оборудования в рамках одного контейнера. Такие ЦОД могут использовать нефтегазовые компании для перемещения вычислительных ресурсов и систем хранения данных в места проведения геологических разведок. Кроме того, эти контейнеры могут служить резервными средствами или в период устранения последствий аварий.

Мобильные ЦОД на базе модульной реализации

Совсем недавно в нашей стране стали появляться мобильные ЦОД на базе модульной реализации, так называемые контейнерные дата-центры.

Их основным преимуществом является модульность. Мобильный ЦОД собирается как конструктор из отдельных модулей, которые хорошо стыкуются друг с другом. Первый контейнерный дата-центр был создан компанией Google в 2005 г. Его собрали из отдельных 45 контейнеров, в каждом из которых располагалось около 1160 серверов. Спустя год проектом заинтересовалась компания Sun Microsystems, которая повторно реализовала данный проект, тем самым заинтересовав мировую общественность.

По некоторым оценкам, сейчас на территории России располагается около двух десятков контейнерных дата-центров. Популярность данной стратегии основана на потребности коммерческих компаний в расширении интернет-трафика, а также необходимости в постоянной, беспрерывной работе важных приложений. Кроме того, мобильные дата-центры пользуются популярностью благодаря оперативности разрешения критических проблем и ситуаций, так как модули подключаются в считанные дни. Это обусловлено тем, что контейнерному ЦОД требуется менее развитая инженерная структура. Системы охлаждения и электроснабжения мобильных дата-центров легко обеспечиваются дополнительным снабжением контейнеров модулями, которые монтируются в специальные гнезда, расположенные по периметру каждого модуля.

В России мобильные дата-центры могут пользоваться спросом у промышленных предприятий, в частности у предприятий нефтегазовой, энергетической и метал лургической отраслей. Еще одним приоритетным и перспективным направлением применения мобильных ЦОД является контейнерный хостинг. Эта концепция воплощается в жизнь посредством создания многопользовательских контейнерных хостинг-центров, площади которых успешно сдаются в аренду.

Важно отметить, что в проектировании ЦОД прослеживается тенденция к стандартизации. Если в ранних решениях все компоненты, включая контейнеры, выполнялись в виде заказных позиций, то сегодня все чаще используются стандартные элементы (например, стандартные ISO-контейнеры, ИБП, стойки и пр.).

Перспективы мобильных ЦОД в России

Российский бизнес вынужден решать те же проблемы, что и компании во всем мире, с той лишь разницей, что выбираются иные приоритеты. Так, при проектировании и строительстве центров обработки данных российским компаниям приходится сталкиваться с несколькими ограничениями: дефицитом потенциально пригодных для ЦОД площадей, даже с учетом их возможной реконструкции; недостатком энергетических мощностей, связанным с морально устаревшей инфраструктурой энергосистемы страны; ростом энергопотребления и тепловыделения оборудования, для обеспечения охлаждения которого требуются все новые энергетические мощности. На этом фоне в последние годы наблюдается существенный рост инвестиций в развитие корпоративной инфраструктуры ИТ, особенно в наиболее зависимых от информационных технологий отраслях: в банковской и телекоммуникационной сферах, в добывающей и перерабатывающей промышленности. Примечательно, что заказчики из этих сегментов экономики осуществляют активную экспансию в регионы. А значит, для оптимизации инфраструктуры им нужны новые современные решения. Мобильные ЦОД в этом случае являются отличным решением, поскольку позволяют распределять капитальные затраты во времени.


Ограничения модульного ЦОД

Основной проблемой при строительстве модульного ЦОД является отсутствие горизонта развития, который должен обозначить заказчик еще на первых этапах обсуждения проекта. Необходимо понимать, насколько крупным может стать ЦОД через несколько лет, и уже исходя из этой информации следует определять шаг масштабирования, или размер «кванта». Только после этого можно проектировать и решать вопрос с внешними коммуникациями, которые подводятся к зданию по классической схеме и закладываются на полную мощность планируемого ЦОД. По опыту можно сказать, что часто «квант» оставляет около 100 кВт, но это характерно для компаний с небольшими мощностями, например банков и ритейлеров.

Один из недостатков этого решения – сложность адаптации под нестандартное оборудование, которое с трудом встает в «кирпичики» модульного ЦОД с его «заточенными» под классическую схему инженерными системами. В таком случае приходится проектировать соответствующие системы специально под модульный дата-центр. Иногда заказчики идут по пути формирования небольшого стационарного ЦОД для нетипичного серверного оборудования. Стандартные серверы при этом «живут» в построенном рядом модульном ЦОД. Подобная схема распределения оборудования более экономична, чем возведение обычного ЦОД для всех серверов. А тот факт, что модульные ЦОД «предпочитают» стандартные серверы, оборачивается определенным преимуществом для заказчиков – этим оборудованием легко управлять. Логическим следствием является сокращение эксплуатационных расходов – затрат на его обслуживание.

Журнал «Мир связи. Connect!», №11, 2013



Услуги

Инженерная инфраструктура ЦОД Для корректной эксплуатации Центров обработки данных (ЦОД) необходима надежная инженерная инфраструктура. Системы инженерного обеспечения ЦОД предназначены для поддержания штатного режима функционирования ЦОД и обеспечивают бесперебойную работу оборудования вычислительного центра.  





Вернуться к списку публикаций

RSS
© 1990-2013 Группа Optima
121059, Москва, ул. Киевская д.7
+7 (495) 363-36-53
info@optima.ru