يعتبر إنشاء مراكز البيانات من أسرع الصناعات نموًا. إن التقدم في هذا المجال هائل، ولكن ما إذا كانت هناك حلول تكنولوجية متقدمة ستظهر في السوق في المستقبل القريب، فهذا سؤال كبير. سنحاول اليوم النظر في الاتجاهات المبتكرة الرئيسية في تطوير بناء مراكز البيانات العالمية من أجل الإجابة عليها.
دورة في الهايبرسكيل
أدى تطور تكنولوجيا المعلومات إلى الحاجة إلى بناء مراكز بيانات كبيرة جدًا. في الأساس، هناك حاجة إلى بنية تحتية واسعة النطاق من قبل موفري الخدمات السحابية والشبكات الاجتماعية: Amazon، وMicrosoft، وIBM، وGoogle وغيرها من اللاعبين الكبار. في أبريل 2017 في العالم يوجد 320 مركز بيانات من هذا القبيل، وفي ديسمبر كان هناك 390 مركزًا بالفعل. وبحلول عام 2020، من المتوقع أن يصل عدد مراكز البيانات فائقة النطاق إلى 500 مركز، وفقًا لتوقعات متخصصي أبحاث Synergy Research. وتقع معظم مراكز البيانات هذه في الولايات المتحدة، ولا يزال هذا الاتجاه مستمراً، على الرغم من وتيرة البناء السريعة في منطقة آسيا والمحيط الهادئ، محللو أنظمة سيسكو.
جميع مراكز البيانات ذات الحجم الكبير هي مراكز تجارية ولا تؤجر مساحة على الرفوف. يتم استخدامها لإنشاء سحابات عامة مرتبطة بإنترنت الأشياء وتقنيات وخدمات الذكاء الاصطناعي، وكذلك في المجالات الأخرى التي تتطلب معالجة كميات هائلة من البيانات. يقوم المالكون بنشاط بتجربة زيادة كثافة الطاقة لكل حامل، والخوادم المعدنية، والتبريد السائل، وزيادة درجة الحرارة في غرف الكمبيوتر ومجموعة متنوعة من الحلول المتخصصة. نظرًا لتزايد شعبية الخدمات السحابية، سيصبح Hyperscale المحرك الرئيسي لنمو الصناعة في المستقبل المنظور: هنا يمكنك توقع ظهور حلول تكنولوجية مثيرة للاهتمام من الشركات الرائدة في تصنيع معدات تكنولوجيا المعلومات والأنظمة الهندسية.
حوسبة الحافة
الاتجاه الملحوظ الآخر هو العكس تمامًا: في السنوات الأخيرة، تم بناء عدد كبير من مراكز البيانات الصغيرة. وفقا لتوقعات الأبحاث والأسواق، هذا السوق من 2 مليار دولار في عام 2017 إلى 8 مليارات دولار بحلول عام 2022. ويرتبط هذا بتطور إنترنت الأشياء وإنترنت الأشياء الصناعي. تقع مراكز البيانات الكبيرة بعيدًا جدًا عن أنظمة أتمتة العمليات في الموقع. إنهم يقومون بمهام لا تتطلب قراءات من ملايين أجهزة الاستشعار. من الأفضل إجراء معالجة البيانات الأولية حيث يتم إنشاؤها، وبعد ذلك فقط إرسال معلومات مفيدة عبر مسارات طويلة إلى السحابة. للدلالة على هذه الظاهرة، تمت صياغة مصطلح خاص - حوسبة الحافة. وفي رأينا أن هذا هو الاتجاه الثاني الأكثر أهمية في تطوير بناء مراكز البيانات، مما يؤدي إلى ظهور منتجات مبتكرة في السوق.
معركة من أجل PUE
تستهلك مراكز البيانات الكبيرة كميات هائلة من الكهرباء وتولد حرارة يجب استعادتها بطريقة ما. تمثل أنظمة التبريد التقليدية ما يصل إلى 40% من استهلاك الطاقة في المنشأة، وفي الكفاح من أجل خفض تكاليف الطاقة، تعتبر ضواغط التبريد العدو الرئيسي. تكتسب الحلول التي تسمح لك برفض استخدامها كليًا أو جزئيًا شعبية متزايدة. تبريد مجاني. في المخطط الكلاسيكي، يتم استخدام أنظمة التبريد مع الماء أو المحاليل المائية للكحوليات المتعددة الهيدرات (الجليكول) كمبرد. خلال موسم البرد، لا يتم تشغيل وحدة تكثيف ضاغط المبرد، مما يقلل بشكل كبير من تكاليف الطاقة. تعتمد الحلول الأكثر إثارة للاهتمام على دائرة هواء-هواء مزدوجة الدائرة مع أو بدون مبادلات حرارية دوارة وقسم تبريد ثابت الحرارة. وتجري أيضًا تجارب على التبريد المباشر بالهواء الخارجي، ولكن من الصعب وصف هذه الحلول بأنها مبتكرة. مثل الأنظمة الكلاسيكية، فإنها تنطوي على تبريد الهواء لمعدات تكنولوجيا المعلومات، وقد تم الوصول تقريبًا إلى الحد التكنولوجي لكفاءة مثل هذا المخطط.
المزيد من التخفيضات في PUE (نسبة إجمالي استهلاك الطاقة إلى استهلاك الطاقة لمعدات تكنولوجيا المعلومات) ستأتي من أنظمة التبريد السائلة التي تكتسب شعبية. هنا تجدر الإشارة إلى تلك التي أطلقتها شركة Microsoft لإنشاء مراكز بيانات معيارية تحت الماء، بالإضافة إلى مفهوم جوجل لمراكز البيانات العائمة. لا تزال أفكار عمالقة التكنولوجيا بعيدة عن التنفيذ الصناعي، ولكن أنظمة التبريد السائلة الأقل روعة تعمل بالفعل على كائنات مختلفة من أجهزة الكمبيوتر العملاقة Top500 إلى مراكز البيانات الصغيرة.
أثناء التبريد بالتلامس، يتم تركيب خافضات حرارة خاصة في الجهاز، حيث يدور السائل داخلها. تستخدم أنظمة التبريد الغاطسة مائع عمل عازل (عادة ما يكون زيتًا معدنيًا) ويمكن تنفيذه إما كحاوية مغلقة مشتركة أو كمساكن فردية لوحدات الحوسبة. للوهلة الأولى، تشبه أنظمة الغليان (ثنائية الطور) الأنظمة الغاطسة. كما أنهم يستخدمون السوائل العازلة عند ملامستها للإلكترونيات، ولكن هناك فرق أساسي - يبدأ سائل العمل في الغليان عند درجات حرارة تبلغ حوالي 34 درجة مئوية (أو أعلى قليلاً). نعلم من مقرر الفيزياء أن العملية تحدث مع امتصاص الطاقة، وتتوقف درجة الحرارة عن الارتفاع ومع زيادة التسخين يتبخر السائل، أي يحدث انتقال طوري. في الجزء العلوي من الحاوية المغلقة، تتلامس الأبخرة مع المبرد وتتكثف، وتعود القطرات إلى الخزان المشترك. يمكن لأنظمة التبريد السائلة تحقيق قيم PUE رائعة (حوالي 1,03)، ولكنها تتطلب تعديلات جدية على معدات الحوسبة والتعاون بين الشركات المصنعة. اليوم يعتبرون الأكثر ابتكارا وواعدة.
نتائج
لإنشاء مراكز بيانات حديثة، تم اختراع العديد من الأساليب التكنولوجية المثيرة للاهتمام. تقدم الشركات المصنعة حلولاً متكاملة ومتقاربة للغاية، ويتم بناء شبكات محددة بالبرمجيات، وحتى مراكز البيانات نفسها أصبحت محددة بالبرمجيات. ولزيادة كفاءة المرافق، لا يقومون فقط بتركيب أنظمة تبريد مبتكرة، ولكن أيضًا حلول الأجهزة والبرامج من فئة DCIM، والتي تسمح بتحسين تشغيل البنية التحتية الهندسية استنادًا إلى البيانات الواردة من أجهزة استشعار متعددة. بعض الابتكارات لا تفي بوعودها. على سبيل المثال، لم تتمكن حلول الحاويات المعيارية من استبدال مراكز البيانات التقليدية المصنوعة من الخرسانة أو الهياكل المعدنية الجاهزة، على الرغم من استخدامها بنشاط حيث يلزم نشر الطاقة الحاسوبية بسرعة. وفي الوقت نفسه، تصبح مراكز البيانات التقليدية نفسها معيارية، ولكن على مستوى مختلف تمامًا. التقدم في الصناعة سريع للغاية، على الرغم من عدم وجود قفزات تكنولوجية - الابتكارات التي ذكرناها ظهرت لأول مرة في السوق منذ عدة سنوات. لن يكون عام 2019 استثناءً بهذا المعنى ولن يحقق اختراقات واضحة. في العصر الرقمي، حتى الاختراعات الأكثر روعة سرعان ما تصبح حلاً تقنيًا شائعًا.
المصدر: www.habr.com