Stavba datových center se považuje za jeden z nejdynamičtěji se rozvíjejících odvětví. Pokrok v této oblasti je ohromný, ale otázkou zůstává, zda se na trhu brzy objeví nějaká revoluční technologická řešení. Dnes se pokusíme prozkoumat hlavní inovační trendy v rozvoji světového datového centra, abychom na tuto otázku odpověděli.
Směr na Hyperscale
Rozvoj informačních technologií vedl k nutnosti stavět velmi velká datová centra. Především hyperskalová infrastruktura je potřebná poskytovatelům cloudových služeb a sociálním sítím: Amazon, Microsoft, IBM, Google a dalším velkým hráčům. V dubnu 2017 bylo na světě který je analytiky společnosti Cisco Systems.
Všechna hyperskalová datová centra patří do kategorie podnikových a místa v racku nepronajímají. Používají se pro vytváření veřejných cloudů, které jsou spojeny s internetem věcí a technologiemi umělé inteligence, a také v dalších oborech, kde je třeba zpracovávat obrovské objemy dat. Vlastníci aktivně experimentují s zvyšováním hustoty výkonu na rack, bezskříňovými servery, kapalinovým chlazením, zvyšováním teploty v serverovnách a různými specializovanými řešeními. Vzhledem k rostoucí popularitě cloudových služeb se očekává, že Hyperscale se v blízké budoucnosti stane hlavním motorem růstu odvětví: zde lze očekávat vznik zajímavých technologických řešení od předních výrobců IT zařízení a inženýrských systémů.
Hraniční výpočty
Další výrazný trend je zcela opačný: v posledních letech bylo postaveno obrovské množství mikro-datových center. Podle předpovědí společnosti Research and Markets tento trh od 2 miliard dolarů v roce 2017 po 8 miliard do roku 2022. To se spojuje s rozvojem internetu věcí a průmyslového internetu věcí. Velká datová centra jsou umístěna příliš daleko od systémů automatizace výrobních procesů na místě. Řeší úkoly, pro které nejsou vyžadovány údaje od každého z milionů senzorů. Primární zpracování dat je nejlépe provádět tam, kde jsou generována, a až poté zasílat užitečné informace po dlouhých trasách do cloudu. Pro označení tohoto jevu byl vymyšlen speciální termín – okrajové výpočty nebo Edge computing. Podle našeho názoru je to druhý nejdůležitější trend ve vývoji datových center, který vede k objevování inovativních produktů na trhu.
Bitva o PUE
Velká datová centra spotřebovávají obrovské množství elektrické energie a vydávají teplo, které je třeba nějakým způsobem využít. Na tradiční systémy chlazení připadá až 40 % energetické spotřeby zařízení a v boji za snížení energetických nákladů jsou hlavním nepřítelem pístové kompresory chladicích strojů. Stávají se populárními řešení, která umožňují úplně nebo zčásti se vzdát jejich použití, tzv. freecooling. V klasickém schématu se používají chladící systémy s vodou nebo vodními roztoky vícestupňových alkoholů (glykolů) jako chladicí médium. V chladném období roku se kompresorový kondenzátor chladicího zařízení nezapíná, což výrazně snižuje energetické náklady. Zajímavější řešení jsou založena na dvou okruzích vzduch-vzduch s rotačními výměníky tepla a sekcí adiabatic cooling nebo bez ní. Probíhají experimenty i s přímým chlazením venkovním vzduchem, ale tato řešení těžko nazvat inovativními. Stejně jako klasické systémy předpokládají vzduchové chlazení IT zařízení a technologický limit účinnosti tohoto schématu byl již prakticky dosažen.
Další snížení PUE (poměr celkové spotřeby energie k spotřebě IT zařízení) bude dosaženo díky narůstající popularitě schémat kapalinového chlazení. Zde stojí za to zmínit projekt, který zahájila společnost Microsoft o vytváření modulárních podvodních datových center a konceptu plovoucích datových center Google. Nápady technologických gigantů jsou zatím daleko od průmyslového využití, avšak méně fantastické systémy kapalného chlazení již fungují na různých objektech od superpočítačů v Top500 po mikro-datová centra.
Při kontaktním chlazení se do zařízení instalují speciální tepelné výměníky, uvnitř kterých cirkuluje tekutina. Systémy ponořené chlazení používají dielektrickou pracovní látku (obvykle minerální olej) a mohou být provedeny buď ve formě společného hermetického kontejneru, nebo jako individuální skříně pro výpočetní moduly. Vřelé (dvojfázové) systémy vypadají na první pohled podobně jako ponořené. Také zde se používají dielektrické tekutiny, které přicházejí do kontaktu s elektronikou, avšak existuje i zásadní rozdíl – pracovní látka začíná vařit při teplotách kolem 34 °C (nebo trochu výše). Z fyziky víme, že tento proces probíhá s absorpcí energie, teplota přestává růst a při dalším zahřátí se tekutina odpařuje, tj. dochází k fázovému přechodu. V horní části hermetického kontejneru se páry setkávají s radiátorem a kondenzují, kapky se vracejí do společného zásobníku. Systémy kapalného chlazení umožňují dosáhnout fantastických hodnot PUE (kolem 1,03), ale vyžadují vážné modifikace výpočetního vybavení a spolupráci výrobců. Dnes jsou považovány za nejvíce inovativní a perspektivní.
Závěry
Pro moderní datová centra bylo vymyšleno mnoho zajímavých technologických přístupů. Výrobci nabízejí integrovaná hyperkonvergovaná řešení, budují se softwarově definované sítě a dokonce i samotná datová centra se stávají softwarově definovanými. Pro zvýšení efektivity zařízení se instalují nejen inovativní chladicí systémy, ale také hardwarová a softwarová řešení třídy DCIM, která umožňují optimalizaci práce inženýrské infrastruktury na základě dat z mnoha senzorů. Některé inovace však nesplnily očekávání. Modulární kontejnerová řešení například nedokázala nahradit tradiční datová centra z betonu nebo rychle stavěných ocelových konstrukcí, i když jsou aktivně používána tam, kde je potřeba rychle nasadit výpočetní výkon. Současně se tradiční datová centra také stávají modulárními, ale na zcela jiné úrovni. Pokrok v oboru probíhá velmi rychle, i když bez technologických skoků - zmíněné inovace se na trhu poprvé objevily před několika lety. Rok 2019 v tomto smyslu nebude výjimkou a zjevné průlomy nepřinese. V digitální éře dokonce i to nejfantastičtější vynález se rychle stává běžným technickým řešením.
Zdroj: habr.com
