Der Bau von Rechenzentren gilt als eine der am dynamischsten wachsenden Branchen. Der Fortschritt in diesem Bereich ist enorm, aber ob in naher Zukunft bahnbrechende technologische Lösungen auf den Markt kommen werden, bleibt fraglich. Heute werden wir die wichtigsten innovativen Trends in der Entwicklung des globalen Rechenzentrumsbaus untersuchen, um darauf eine Antwort zu finden.
Kurs auf Hyperscale
Die Entwicklung der Informationstechnologie hat die Notwendigkeit geschaffen, sehr große Rechenzentren zu bauen. In erster Linie benötigen Cloud-Service-Anbieter und soziale Netzwerke wie Amazon, Microsoft, IBM, Google und andere große Akteure eine hyperskalierbare Infrastruktur. Im April 2017 gab es weltweit 320 таких ЦОД, а в декабре их стало уже 390. К 2020 году количество гипермасштабируемых дата-центров должно вырасти до 500, если верить прогнозам специалистов Synergy Research. Большая часть таких ЦОД расположена в США, и эта тенденция пока сохраняется, несмотря на быстрый темп строительства в Азиатско-Тихоокеанском регионе, Analysten von Cisco Systems.
Alle hyperskalierbaren Rechenzentren gehören zum Unternehmensegment und vermieten keine Rackplätze. Sie werden zur Schaffung öffentlicher Clouds genutzt, die mit dem Internet der Dinge und Künstlicher Intelligenz verbunden sind, sowie in anderen Bereichen, in denen die Verarbeitung großer Datenmengen erforderlich ist. Die Betreiber experimentieren aktiv mit der Erhöhung der Leistungsdichte pro Rack, schranklosen Servern, Flüssigkeitskühlung, erhöhten Temperaturen in den Maschinenräumen und verschiedenen spezialisierten Lösungen. Angesichts der wachsenden Beliebtheit von Cloud-Diensten wird Hyperscale in naher Zukunft der Haupttreiber des Wachstums in der Branche sein: Hier können interessante technologische Lösungen von führenden Herstellern von IT-Ausrüstung und Ingenieursystemen erwartet werden.
Edge-Computing
Ein anderer bemerkenswerter Trend ist genau das Gegenteil: In den letzten Jahren wurden eine enorme Anzahl von Mikro-Rechenzentren gebaut. Schätzungen von Research and Markets zufolge wird dieser Markt von 2 Milliarden US-Dollar im Jahr 2017 auf 8 Milliarden bis 2022. Dies wird mit der Entwicklung des Internet der Dinge und der Industrie 4.0 in Verbindung gebracht. Große Rechenzentren sind oft zu weit von den Automatisierungssystemen in den Produktionsstätten entfernt. Sie bearbeiten Aufgaben, für die nicht die Daten jedes einzelnen der Millionen von Sensoren benötigt werden. Die primäre Datenverarbeitung sollte dort stattfinden, wo die Daten entstehen, und anschließend sollte die nützliche Information über lange Strecken in die Cloud gesendet werden. Für dieses Phänomen wurde der spezielle Begriff Edge Computing geprägt. Unserer Meinung nach ist dies der zweitwichtigste Trend im Datenzentrum-Bau, der zur Einführung innovativer Produkte auf dem Markt führt.
Der Wettkampf um den PUE
Große Rechenzentren verbrauchen enorme Mengen an Energie und erzeugen Wärme, die auf irgendeine Weise entsorgt werden muss. Traditionelle Kühlsysteme machen bis zu 40 % des Energieverbrauchs eines Standorts aus, wobei Kompressoren der Kühlsysteme als Hauptgegner im Kampf um die Senkung der Energiekosten gelten. Lösungen mit sogenanntem Free Cooling gewinnen an Beliebtheit, da sie eine vollständige oder teilweise Abkehr von deren Nutzung ermöglichen. In der klassischen Anordnung kommen Chillersysteme mit Wasser oder wasserbasierten Lösungen mehrwertiger Alkohole (Glykole) als Kühlmittel zum Einsatz. In der kalten Jahreszeit wird der Kompressor-Kondensator-Block des Chillers nicht aktiviert, was den Energieverbrauch erheblich reduziert. Interessantere Lösungen basieren auf einem Zweikreis-System Luft-Luft mit rotierenden Wärmetauschern und einem Abschnitt für adiabatische Kühlung oder ohne ihn. Es werden auch Experimente mit der direkten Kühlung durch Außenluft durchgeführt, doch diese Lösungen kann man schwer als innovativ bezeichnen. Wie bei klassischen Systemen erfolgt die Luftkühlung der IT-Ausrüstung, und die technologische Effizienzgrenze solcher Systeme ist bereits nahezu erreicht.
Eine weitere Senkung des PUE (Verhältnis des Gesamtenergieverbrauchs zum Energieverbrauch der IT-Ausrüstung) wird durch zunehmend beliebte Flüssigkeitskühlungssysteme erfolgen. Hier sollte man an das von Microsoft gestartete Projekt zur Schaffung modularer Unterwasser-Rechenzentren sowie das Konzept von Googles schwimmenden Rechenzentren erinnern. Die Ideen der Technologieriesen sind zwar noch weit von einer industriellen Umsetzung entfernt, aber weniger fantasievolle Flüssigkeitskühlungssysteme sind bereits an verschiedenen Standorten in Betrieb, von Supercomputern auf der Top500-Liste bis hin zu Mikro-Rechenzentren.
Bei der Kontaktkühlung werden spezielle Wärmeüberträger in die Geräte integriert, durch die ein Kühlmittel zirkuliert. Tauch Kühlsysteme nutzen ein dielektrisches Arbeitsmittel (in der Regel mineralisches Öl) und können entweder als geschlossener, hermetischer Behälter oder in Form individueller Gehäuse für Rechenmodule ausgeführt werden. Siedende (zwei-phasige) Systeme ähneln auf den ersten Blick den Tauchsystemen. Auch dort werden dielektrische Flüssigkeiten verwendet, die mit der Elektronik in Kontakt stehen, jedoch gibt es einen wesentlichen Unterschied: Das Arbeitsmittel beginnt bei Temperaturen um 34 °C (oder etwas höher) zu sieden. Aus dem Physikunterricht wissen wir, dass der Prozess mit Energieaufnahme einhergeht, die Temperatur nicht weiter steigt und bei weiterer Erwärmung die Flüssigkeit verdampft, d.h. ein Phasenübergang stattfindet. In der oberen Hälfte des hermetischen Behälters treffen die Dämpfe auf den Kühler und kondensieren, während die Tropfen in den gemeinsamen Reservoir zurückfließen. Flüssigkeits Kühlsysteme ermöglichen es, fantastische PUE-Werte (um 1,03) zu erreichen, erfordern jedoch signifikante Modifikationen der Rechenausrüstung und Kooperation von Herstellern. Heute gelten sie als die innovativsten und vielversprechendsten.
Ergebnisse
Für die Schaffung moderner Rechenzentren wurden zahlreiche interessante technologische Ansätze entwickelt. Hersteller bieten integrierte hyperkonvergente Lösungen an, programmierbare Netzwerke werden aufgebaut, und selbst die Rechenzentren werden programmierbar. Um die Effizienz der Anlagen zu steigern, werden nicht nur innovative Kühlsysteme installiert, sondern auch hardware-software Lösungen der DCIM-Klasse, die es ermöglichen, die Ingenieurinfrastruktur auf Basis von Daten zahlreicher Sensoren zu optimieren. Einige Innovationen erfüllen jedoch nicht die Erwartungen, die an sie gestellt wurden. Modulare Containerlösungen z. B. konnten die traditionellen Rechenzentren aus Beton oder schnell errichteten Metallkonstruktionen nicht ersetzen, werden jedoch dort intensiv genutzt, wo Rechnerleistung schnell bereitgestellt werden muss. Gleichzeitig werden traditionelle Rechenzentren modular, jedoch auf einem ganz anderen Niveau. Der Fortschritt in der Branche vollzieht sich sehr schnell, wenn auch ohne technologische Sprünge – die erwähnten Innovationen tauchten erstmals vor ein paar Jahren auf dem Markt auf. Das Jahr 2019 wird in dieser Hinsicht keine Ausnahme darstellen und keine signifikanten Durchbrüche bringen. In der digitalen Ära wird selbst die fantastischste Erfindung schnell zu einer alltäglichen technischen Lösung.
Quelle: habr.com
