Строителството на центрове за данни се счита за една от най-бързо развиващите се индустрии. Напредъкът в тази област е впечатляващ, но дали ще се появят на пазара в близко бъдеще пробивни технологични решения – остава голям въпрос. Днес ще разгледаме основните иновационни тенденции в развитието на световната индустрия на ЦОД, за да отговорим на него.
Курс към Hyperscale
Развитието на информационните технологии доведе до необходимостта от изграждане на много големи центрове за данни. Основно хипермасштабируемата инфраструктура е необходима на доставчиците на облачни услуги и социалните мрежи: Amazon, Microsoft, IBM, Google и други големи играчи. През април 2017 година в света 320 такива ЦОД, а през декември техният брой нарасна до 390. Според прогнозите на специалистите от Synergy Research до 2020 година броят на хипермасштабируемите дата-центрове трябва да нарасне до 500. Повечето от тези ЦОД се намират в САЩ, и тази тенденция все още продължава, въпреки бързото строителство в Азиатско-Тихоокеанския регион, аналитиците на Cisco Systems.
Всички хипермасштабируеми дата-центрове са корпоративни и не предлагат места в стойките. Те се използват за създаване на публични облаци, свързани с интернет на нещата и технологиите за изкуствен интелект, както и в други ниши, където се изисква обработка на огромни обеми от данни. Собствениците активно експериментират с увеличаване на плътността на мощността на стойка, безкорпусни сървъри, водно охлаждане, повишаване на температурата в серверните помещения и разнообразие от специализирани решения. С оглед на нарастващата популярност на облачните услуги, Hyperscale в обозримото бъдеще ще стане основен двигател на растежа в индустрията: тук можем да очакваме появата на интересни технологични решения от водещите производители на ИТ оборудване и инженерни системи.
Гранични изчисления
Друга забележима тенденция е точно противоположната: в последните години се строи огромно количество микро-ЦОД. Според прогнозите на Research and Markets този пазар от 2 милиарда долара през 2017 година до 8 милиарда до 2022 година. Свързват това с развитието на интернет на нещата и индустриалния интернет на нещата. Големите центрове за данни са разположени твърде далеч от системите за автоматизация на производствените процеси на място. Те се занимават със задачи, за които не са необходими показания от всеки от милионите сензори. Първичната обработка на данни е най-добре да се извършва там, където те се генерират, а след това да се изпраща полезна информация по дългите маршрути в облака. За обозначаване на това явление е измислен специален термин – крайни пресмятания или Edge computing. По наш мнение, това е вторият най-важен тренд в развитието на ЦОД-строителството, който води до появата на иновационни продукти на пазара.
Битката за PUE
Големите центрове за данни консумират огромно количество електрическа енергия и отделят топлина, която трябва да бъде по някакъв начин утилизирана. На традиционните системи за охлаждане се падат до 40% от енергопотреблението на обекта, а в борбата за намаляване на разходите за енергия, главният враг са компресорите на охладителните машини. Набира популярност решението с т.н. фрикулинг, което позволява напълно или частично да се откаже от тях. В класическата схема се използват чилърни системи с вода или водни разтвори на многоатомни спиртове (гликоли) като топлоносител. През студените месеци компресорно-кондензаторният блок на чилъра не се включва, което значително намалява разходите за енергия. По-интересни решения се основават на двуконтурна схема въздух-въздух с ротационни топлообменници и секция за адиабатично охлаждане или без нея. Провеждат се експерименти и с директно охлаждане на външния въздух, но тези решения трудно могат да се нарекат иновационни. Както и класическите системи, те предполагат въздушно охлаждане на ИТ оборудването, а технологичният предел на ефективността на такава схема практически е достигнат.
По-нататъшното намаляване на PUE (съотношението на общото енергопотребление към енергопотреблението на ИТ оборудването) ще се осъществява за сметка на набиращите популярност схеми за водно охлаждане. Тук е добре да си przypомните инициативата на корпорацията Microsoft за създаването на модулни подводни ЦОД, както и концепцията за плаващи ЦОД на Google. Идеите на технологичните гиганти все още не са достигнали индустриално реализиране, но по-малко фантастични системи за водно охлаждане вече работят на различни обекти от суперкомпютри от Top500 до микро-ЦОД.
При контактното охлаждане в оборудването са инсталирани специални топлообменници, в които циркулира течност. Системите за потопно охлаждане използват диелектрична работна течност (обикновено минерално масло) и могат да бъдат изпълнени или под формата на общ херметически контейнер, или под формата на индивидуални кутии за изчислителни модули. Кипящите (двуфазни) системи на пръв поглед изглеждат като потопни. Те също така използват диелектрични течности, които контактуват с електрониката, но имат и принципна разлика – работната течност започва да кипи при температури около 34 °C (или малко по-високи). От курса по физика знаем, че процесът протича с усвояване на енергия, температурата спира да нараства и при по-нататъшно нагряване течността се изпарява, т.е. настъпва фазов преход. В горната част на херметичния контейнер парите контактуват с радиатора и се кондензират, а капките се връщат в общия резервоар. Системите за водно охлаждане позволяват постигането на фантастични стойности на PUE (около 1.03), но изискват сериозни модификации на изчислителното оборудване и сътрудничество на производителите. Днес те се считат за най-иновационни и перспективни.
Итог
За изграждането на съвременни дата центрове са разработени множество интересни технологични подходи. Производителите предлагат интегрирани хиперконвергентни решения, изграждат софтуерно дефинирани мрежи и дори самите ЦОД стават софтуерно дефинирани. За повишаване на ефективността на обектите се инсталират не само иновационни системи за охлаждане, но и хардуерно-софтуерни решения от клас DCIM, които позволяват да се оптимизира работата на инженерната инфраструктура на базата на данни от множество сензори. Някои иновации не оправдават очакванията, поставени пред тях. Модулните контейнерни решения не успяха да заменят традиционните дата центрове от бетон или бързоизграждани метални конструкции, въпреки че активното им приложение продължава там, където изчислителните мощности трябва да бъдат разположени бързо. В същото време традиционните ЦОД също стават модулни, но на съвсем различно ниво. Напредъкът в индустрията напредва много бързо, макар и без технологични скачкове – споменатите иновации се появиха на пазара преди няколко години. Годината 2019 в това отношение няма да бъде изключение и очевидни пробиви няма да донесе. В епохата на цифровизацията дори най-фантастичното изобретение бързо става обичайно техническо решение.
Източник: habr.com
