Будаўніцтва цэнтраў апрацоўкі дадзеных лічыцца адной з галін, якія найбольш дынамічна развіваюцца. Прагрэс у гэтай галіне каласальны, але ці з'явяцца ў бліжэйшы час на рынку нейкія прарыўныя тэхналагічныя рашэнні - вялікае пытанне. Сёння мы паспрабуем разгледзець галоўныя інавацыйныя тэндэнцыі развіцця сусветнага ЦАДабудавання, каб на яго адказаць.
Курс на Hyperscale
Развіццё інфармацыйных тэхналогій прывяло да неабходнасці будаваць вельмі вялікія цэнтры апрацоўкі даных. Галоўным чынам гипермасштабируемая інфраструктура патрэбна пастаўшчыкам хмарных паслуг і сацыяльным сеткам: Amazon, Microsoft, IBM, Google і іншым буйным гульцам. У красавіку 2017 года ў свеце 320 такіх ЦАД, а ў снежні іх стала ўжо 390. Да 2020 году колькасць гипермасштабируемых дата-цэнтраў павінна вырасці да 500, калі верыць прагнозам адмыслоўцаў Synergy Research. Большая частка такіх ЦАД размешчана ў ЗША, і гэтая тэндэнцыя пакуль захоўваецца, нягледзячы на хуткі тэмп будаўніцтва ў Азіяцка-Ціхаакіянскім рэгіёне, аналітыкамі Cisco Systems.
Усе гипермасштабируемые дата-цэнтры ставяцца да карпаратыўных і месцы ў стойках не здаюць. Іх выкарыстоўваюць для стварэння публічных аблокаў, звязаных з інтэрнэтам рэчаў і тэхналогіямі штучнага інтэлекту сэрвісаў, а таксама ў іншых нішах, дзе патрабуецца апрацоўка вялізных аб'ёмаў дадзеных. Уладальнікі актыўна эксперыментуюць з павелічэннем шчыльнасці магутнасці на стойку, бескорпуснымі серверамі, вадкасным астуджэннем, павышэннем тэмпературы ў машынных залах і разнастайнымі спецыялізаванымі рашэннямі. З улікам павелічэння папулярнасці хмарных паслуг, Hyperscale у агляднай будучыні стане асноўным драйверам росту галіны: тут можна чакаць з'яўленні цікавых тэхналагічных рашэнняў ад вядучых вытворцаў ІТ-абсталявання і інжынерных сістэм.
Мяжовыя вылічэнні
Іншая прыкметная тэндэнцыя прама супрацьлеглая: у апошнія гады будуецца велізарная колькасць мікра-ЦАД. Па прагнозах Research and Markets гэты рынак з 2 мільярдаў долараў у 2017 годзе да 8 мільярдаў да 2022 года. Звязваюць гэта з развіццём інтэрнета рэчаў і прамысловага інтэрнэту рэчаў. Вялікія дата-цэнтры размешчаны занадта далёка ад сістэм аўтаматызацыі вытворчых працэсаў на месцах. Яны займаюцца задачамі, для якіх не патрабуюцца сведчанні кожнага з мільёнаў датчыкаў. Першасную апрацоўку дадзеных лепш за ўсё праводзіць тамака, дзе яны генеруюцца, а ўжо потым адпраўляць карысную інфармацыю па доўгіх маршрутах у воблака. Для абазначэння гэтай з'явы прыдумалі спецыяльны тэрмін - межавыя вылічэнні або Edge computing. На наш погляд, гэта другі па важнасці трэнд развіцця ЦОДабудавання, які прыводзіць да з'яўлення на рынку інавацыйных прадуктаў.
Бітва за PUE
Вялікія цэнтры апрацоўкі дадзеных спажываюць велізарную колькасць электраэнергіі і вылучаюць цеплыню, якое неабходна неяк утылізаваць. На долю традыцыйных сістэм астуджэння прыпадае да 40% энергаспажывання аб'екта, і ў барацьбе за зніжэнне энергазатрат галоўным ворагам лічацца кампрэсары халадзільных машын. Набіраюць папулярнасць якія дазваляюць поўнасцю або часткова адмовіцца ад іх выкарыстання рашэння з т. н. фрыкулінгам. У класічнай схеме прымяняюцца чылерныя сістэмы з вадой або воднымі растворамі шмататамных спіртоў (гліколяў) у якасці цепланосбіта. У халодную пару года кампрэсарна-кандэнсатарны блок чылера не ўключаецца, што істотна зніжае энергазатраты. Цікавейшыя рашэнні заснаваныя на двухконтурнай схеме паветра-паветра з ротарнымі цеплаабменнікамі і секцыяй адыябатычнага астуджэння або без яе. Вядуцца эксперыменты і з прамым астуджэннем вонкавым паветрам, але гэтыя рашэнні цяжка назваць інавацыйнымі. Як і класічныя сістэмы, яны мяркуюць паветранае астуджэнне ІТ-абсталявання, і тэхналагічная мяжа эфектыўнасці такой схемы ўжо практычна дасягнуты.
Далейшае зніжэнне PUE (суадносіны агульнага энергаспажывання да энергаспажывання ІТ-абсталявання) будзе ісці за кошт набіраючых папулярнасць схем вадкаснага астуджэння. Тут варта ўспомніць запушчаны карпарацыяй Microsoft па стварэнні модульных падводных ЦАД, а таксама канцэпцыю плывучых ЦАД Google. Ідэям тэхналагічных гігантаў пакуль далёка да прамысловага ўвасаблення, але менш фантастычныя сістэмы вадкаснага астуджэння ўжо працуюць на розных аб'ектах ад суперкампутараў з Top500 да мікра-ЦАД.
Пры кантактным астуджэнні ў абсталяванне усталёўваюць адмысловыя цеплаздымальнікі, усярэдзіне якіх цыркулюе вадкасць. Сістэмы погружного астуджэнні выкарыстоўваюць дыэлектрычнае працоўнае цела (звычайна мінеральны алей) і могуць быць выкананы альбо ў выглядзе агульнага герметычнага кантэйнера, альбо ў выглядзе індывідуальных карпусоў для вылічальных модуляў. Кіпячыя (двухфазныя) сістэмы на першы погляд падобныя на погружные. У іх таксама ўжываюць кантактуюць з электронікай дыэлектрычныя вадкасці, але ёсць і прынцыповае адрозненне - працоўнае цела пачынае кіпець пры тэмпературах каля 34 ° C (ці крыху вышэй). З курса фізікі мы ведаем, што працэс ідзе з паглынаннем энергіі, тэмпература перастае расці і пры далейшым нагрэве вадкасць выпараецца, т. е. адбываецца фазавы пераход. У верхняй частцы герметычнага кантэйнера пары датыкаюцца з радыятарам і кандэнсуюцца, а кроплі вяртаюцца ў агульны рэзервуар. Сістэмы вадкаснага астуджэння дазваляюць дасягнуць фантастычных значэнняў PUE (у раёне 1,03), але патрабуюць сур'ёзных мадыфікацый вылічальнага абсталявання і кааперацыі вытворцаў. Сёння яны лічацца найбольш інавацыйнымі і перспектыўнымі.
Вынікі
Для стварэння сучасных дата-цэнтраў прыдумалі шмат цікавых тэхналагічных падыходаў. Вытворцы прапануюць інтэграваныя гіперканвергентныя рашэнні, будуюцца праграмна-вызначаныя сеткі, і нават самі ЦАД становяцца праграмна-вызначанымі. Для павышэння эфектыўнасці аб'ектаў усталёўваюць не толькі інавацыйныя сістэмы астуджэння, але і апаратна-праграмныя рашэнні класа DCIM, якія дазваляюць аптымізаваць працу інжынернай інфраструктуры на аснове дадзеных са мноства датчыкаў. Некаторыя інавацыі не апраўдваюць ускладзеных на іх надзей. Модульныя кантэйнерныя рашэнні, напрыклад, не змаглі замяніць традыцыйныя дата-цэнтры з бетону або хуткаўзведзеных металаканструкцый, хоць актыўна выкарыстоўваюцца там, дзе вылічальныя магутнасці трэба разгарнуць аператыўна. Пры гэтым традыцыйныя ЦАД самі становяцца модульнымі, але на зусім іншым узроўні. Прагрэс у галіне ідзе вельмі хутка, хоць і без тэхналагічных скокаў - згаданыя намі інавацыі ўпершыню з'явіліся на рынку некалькі гадоў таму. 2019 год у гэтым сэнсе не стане выключэннем і яўных прарываў не прынясе. У эпоху лічбы нават самае фантастычнае вынаходства хутка становіцца звычайным тэхнічным рашэннем.
Крыніца: habr.com