Η κατασκευή κέντρων δεδομένων θεωρείται ένας από τους ταχύτερα αναπτυσσόμενους κλάδους. Η πρόοδος σε αυτόν τον τομέα είναι κολοσσιαία, αλλά το αν θα εμφανιστούν τεχνολογικές λύσεις στην αγορά στο εγγύς μέλλον είναι ένα μεγάλο ερώτημα. Σήμερα θα προσπαθήσουμε να εξετάσουμε τις κύριες καινοτόμες τάσεις στην ανάπτυξη της παγκόσμιας κατασκευής κέντρων δεδομένων για να απαντήσουμε.
Μάθημα για την υπερκλίμακα
Η ανάπτυξη της πληροφορικής έχει οδηγήσει στην ανάγκη κατασκευής πολύ μεγάλων κέντρων δεδομένων. Βασικά, η υποδομή υπερκλίμακας χρειάζεται από τους παρόχους υπηρεσιών cloud και τα κοινωνικά δίκτυα: Amazon, Microsoft, IBM, Google και άλλους μεγάλους παίκτες. Τον Απρίλιο του 2017 στον κόσμο Υπάρχουν 320 τέτοια κέντρα δεδομένων και τον Δεκέμβριο υπήρχαν ήδη 390. Μέχρι το 2020, ο αριθμός των κέντρων δεδομένων υπερκλίμακας θα αυξηθεί στα 500, σύμφωνα με τις προβλέψεις των ειδικών της Synergy Research. Τα περισσότερα από αυτά τα κέντρα δεδομένων βρίσκονται στις Ηνωμένες Πολιτείες και αυτή η τάση συνεχίζεται ακόμη, παρά τον γρήγορο ρυθμό κατασκευής στην περιοχή Ασίας-Ειρηνικού, Αναλυτές της Cisco Systems.
Όλα τα κέντρα δεδομένων υπερκλίμακας είναι εταιρικά και δεν νοικιάζουν χώρο rack. Χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία δημόσιων σύννεφων που σχετίζονται με το Διαδίκτυο των πραγμάτων και τις τεχνολογίες, τις υπηρεσίες τεχνητής νοημοσύνης, καθώς και σε άλλες θέσεις όπου απαιτείται επεξεργασία τεράστιου όγκου δεδομένων. Οι ιδιοκτήτες πειραματίζονται ενεργά με την αύξηση της πυκνότητας ισχύος ανά rack, τους διακομιστές γυμνού μετάλλου, την υγρή ψύξη, την αύξηση της θερμοκρασίας στους χώρους υπολογιστών και μια ποικιλία εξειδικευμένων λύσεων. Δεδομένης της αυξανόμενης δημοτικότητας των υπηρεσιών cloud, η Hyperscale θα γίνει ο κύριος μοχλός ανάπτυξης της βιομηχανίας στο άμεσο μέλλον: εδώ μπορείτε να περιμένετε την εμφάνιση ενδιαφέρουσες τεχνολογικές λύσεις από κορυφαίους κατασκευαστές εξοπλισμού πληροφορικής και μηχανικών συστημάτων.
Edge Computing
Μια άλλη αξιοσημείωτη τάση είναι το ακριβώς αντίθετο: τα τελευταία χρόνια έχει κατασκευαστεί ένας τεράστιος αριθμός micro data centers. Σύμφωνα με τις προβλέψεις της Research and Markets, αυτή η αγορά από 2 δισεκατομμύρια δολάρια το 2017 σε 8 δισεκατομμύρια δολάρια έως το 2022. Αυτό συνδέεται με την ανάπτυξη του Διαδικτύου των Πραγμάτων και του Βιομηχανικού Διαδικτύου των Πραγμάτων. Τα μεγάλα κέντρα δεδομένων βρίσκονται πολύ μακριά από επιτόπια συστήματα αυτοματισμού διεργασιών. Κάνουν εργασίες που δεν απαιτούν μετρήσεις από καθένα από τα εκατομμύρια των αισθητήρων. Είναι καλύτερο να διεξάγετε την πρωτογενή επεξεργασία δεδομένων όπου παράγονται και μόνο τότε να στέλνετε χρήσιμες πληροφορίες κατά μήκος μεγάλων διαδρομών στο cloud. Για να δηλώσει αυτό το φαινόμενο, επινοήθηκε ένας ειδικός όρος - υπολογισμός ακμών. Κατά τη γνώμη μας, αυτή είναι η δεύτερη πιο σημαντική τάση στην ανάπτυξη της κατασκευής data center, η οποία οδηγεί στην εμφάνιση καινοτόμων προϊόντων στην αγορά.
Μάχη για το PUE
Τα μεγάλα κέντρα δεδομένων καταναλώνουν τεράστιες ποσότητες ηλεκτρικής ενέργειας και παράγουν θερμότητα που πρέπει να ανακτηθεί με κάποιο τρόπο. Τα παραδοσιακά συστήματα ψύξης αντιπροσωπεύουν έως και το 40% της κατανάλωσης ενέργειας μιας εγκατάστασης και στον αγώνα για τη μείωση του ενεργειακού κόστους, οι συμπιεστές ψύξης θεωρούνται ο κύριος εχθρός. Λύσεις που σας επιτρέπουν να αρνηθείτε πλήρως ή εν μέρει να τις χρησιμοποιήσετε κερδίζουν δημοτικότητα. ελεύθερη ψύξη. Στο κλασικό σχήμα, τα συστήματα ψύκτη χρησιμοποιούνται με νερό ή υδατικά διαλύματα πολυυδρικών αλκοολών (γλυκόλες) ως ψυκτικό. Κατά τη διάρκεια της κρύας περιόδου, η μονάδα συμπύκνωσης συμπιεστή του ψυκτικού συγκροτήματος δεν ενεργοποιείται, γεγονός που μειώνει σημαντικά το κόστος ενέργειας. Πιο ενδιαφέρουσες λύσεις βασίζονται σε ένα κύκλωμα αέρος-αέρα διπλού κυκλώματος με ή χωρίς περιστροφικούς εναλλάκτες θερμότητας και ένα αδιαβατικό τμήμα ψύξης. Πειράματα διεξάγονται επίσης με άμεση ψύξη με εξωτερικό αέρα, αλλά αυτές οι λύσεις δύσκολα μπορούν να χαρακτηριστούν καινοτόμες. Όπως τα κλασικά συστήματα, περιλαμβάνουν αερόψυξη εξοπλισμού πληροφορικής και το τεχνολογικό όριο της απόδοσης ενός τέτοιου συστήματος έχει σχεδόν φτάσει.
Περαιτέρω μειώσεις στο PUE (ο λόγος της συνολικής κατανάλωσης ενέργειας προς την κατανάλωση ενέργειας του εξοπλισμού πληροφορικής) θα προέλθουν από συστήματα υγρής ψύξης που κερδίζουν δημοτικότητα. Εδώ αξίζει να θυμηθούμε αυτό που ξεκίνησε από τη Microsoft για τη δημιουργία αρθρωτών υποβρύχιων κέντρων δεδομένων, καθώς και της ιδέας της Google για πλωτά κέντρα δεδομένων. Οι ιδέες των τεχνολογικών κολοσσών απέχουν ακόμη από τη βιομηχανική εφαρμογή, αλλά λιγότερο φανταστικά συστήματα υγρής ψύξης εργάζονται ήδη σε διάφορα αντικείμενα, από υπερυπολογιστές Top500 έως κέντρα μικροδεδομένων.
Κατά την ψύξη με επαφή, στον εξοπλισμό τοποθετούνται ειδικοί ψύκτρες, μέσα στους οποίους κυκλοφορεί το υγρό. Τα συστήματα ψύξης εμβάπτισης χρησιμοποιούν ένα διηλεκτρικό ρευστό εργασίας (συνήθως ορυκτέλαιο) και μπορούν να εφαρμοστούν είτε ως κοινό σφραγισμένο δοχείο είτε ως μεμονωμένα περιβλήματα για υπολογιστικές μονάδες. Τα συστήματα βρασμού (διφασικών) με την πρώτη ματιά είναι παρόμοια με τα υποβρύχια. Χρησιμοποιούν επίσης διηλεκτρικά υγρά σε επαφή με ηλεκτρονικά, αλλά υπάρχει μια θεμελιώδης διαφορά - το ρευστό εργασίας αρχίζει να βράζει σε θερμοκρασίες περίπου 34 °C (ή ελαφρώς υψηλότερες). Από το μάθημα της φυσικής γνωρίζουμε ότι η διαδικασία συμβαίνει με την απορρόφηση ενέργειας, η θερμοκρασία σταματά να ανεβαίνει και με περαιτέρω θέρμανση το υγρό εξατμίζεται, δηλαδή συμβαίνει μια μετάβαση φάσης. Στην κορυφή του σφραγισμένου δοχείου, οι ατμοί έρχονται σε επαφή με το ψυγείο και συμπυκνώνονται και τα σταγονίδια επιστρέφουν στην κοινή δεξαμενή. Τα συστήματα υγρής ψύξης μπορούν να επιτύχουν φανταστικές τιμές PUE (περίπου 1,03), αλλά απαιτούν σοβαρές τροποποιήσεις στον υπολογιστικό εξοπλισμό και συνεργασία μεταξύ των κατασκευαστών. Σήμερα θεωρούνται τα πιο καινοτόμα και πολλά υποσχόμενα.
Αποτελέσματα της
Για τη δημιουργία σύγχρονων κέντρων δεδομένων, έχουν εφευρεθεί πολλές ενδιαφέρουσες τεχνολογικές προσεγγίσεις. Οι κατασκευαστές προσφέρουν ολοκληρωμένες υπερσυγκλίνουσες λύσεις, δημιουργούνται δίκτυα που ορίζονται από λογισμικό και ακόμη και τα ίδια τα κέντρα δεδομένων καθορίζονται από λογισμικό. Για να αυξήσουν την αποδοτικότητα των εγκαταστάσεων, εγκαθιστούν όχι μόνο καινοτόμα συστήματα ψύξης, αλλά και λύσεις υλικού και λογισμικού κατηγορίας DCIM, που επιτρέπουν τη βελτιστοποίηση της λειτουργίας της μηχανικής υποδομής με βάση δεδομένα από πολλαπλούς αισθητήρες. Ορισμένες καινοτομίες αποτυγχάνουν να τηρήσουν την υπόσχεσή τους. Οι αρθρωτές λύσεις κοντέινερ, για παράδειγμα, δεν μπόρεσαν να αντικαταστήσουν τα παραδοσιακά κέντρα δεδομένων από σκυρόδεμα ή προκατασκευασμένες μεταλλικές κατασκευές, αν και χρησιμοποιούνται ενεργά όπου η υπολογιστική ισχύς πρέπει να αναπτυχθεί γρήγορα. Ταυτόχρονα, τα ίδια τα παραδοσιακά κέντρα δεδομένων γίνονται αρθρωτά, αλλά σε εντελώς διαφορετικό επίπεδο. Η πρόοδος στον κλάδο είναι πολύ γρήγορη, αν και χωρίς τεχνολογικά άλματα - οι καινοτομίες που αναφέραμε πρωτοεμφανίστηκαν στην αγορά πριν από αρκετά χρόνια. Το 2019 δεν θα αποτελέσει εξαίρεση από αυτή την άποψη και δεν θα φέρει εμφανείς ανακαλύψεις. Στην ψηφιακή εποχή, ακόμη και η πιο φανταστική εφεύρεση γίνεται γρήγορα μια κοινή τεχνική λύση.
Πηγή: www.habr.com