La costruzione di centri di elaborazione dati è considerata uno dei settori in più rapida crescita. I progressi in questo campo sono enormi, ma se emergeranno soluzioni tecnologiche disruptive sul mercato a breve termine è una grande incognita. Oggi cercheremo di esaminare le principali tendenze innovative nello sviluppo dei data center globali per rispondere a questa domanda.
Corso verso Hyperscale
Lo sviluppo delle tecnologie informatiche ha portato alla necessità di costruire centri di elaborazione dati molto grandi. In particolare, le infrastrutture hyperscale sono necessarie ai fornitori di servizi cloud e ai social network: Amazon, Microsoft, IBM, Google e altri grandi attori. Ad aprile 2017 nel mondo 320 di questi data center, e a dicembre erano già diventati 390. Entro il 2020, il numero di data center hyperscale dovrebbe crescere a 500, secondo le previsioni degli esperti di Synergy Research. La maggior parte di questi data center si trova negli Stati Uniti, e questa tendenza continua a persistere, nonostante i rapidi ritmi di costruzione nella regione Asia-Pacifico, gli analisti di Cisco Systems.
Tutti i data center hyperscale sono di proprietà aziendale e non affittano spazio nei rack. Sono utilizzati per creare cloud pubblici, collegati all'Internet of Things e ai servizi basati su intelligenza artificiale, così come in altre nicchie dove è richiesta l'elaborazione di enormi volumi di dati. I proprietari stanno sperimentando con l'aumento della densità di potenza per rack, server senza telaio, raffreddamento a liquido, aumento della temperatura nelle sale macchine e varie soluzioni specializzate. Con l'aumento della popolarità dei servizi cloud, l'Hyperscale diventerà nel prossimo futuro il principale motore di crescita del settore: qui ci si possono aspettare interessanti soluzioni tecnologiche da parte dei principali produttori di hardware IT e sistemi ingegneristici.
Edge computing
Un'altra tendenza notevole è diametralmente opposta: negli ultimi anni è stato costruito un numero enorme di micro-data center. Secondo le previsioni di Research and Markets, questo mercato da 2 miliardi di dollari nel 2017 a 8 miliardi entro il 2022. Si collega a questo lo sviluppo dell'internet delle cose e dell'internet industriale delle cose. I grandi data center sono situati troppo lontano dai sistemi di automazione dei processi produttivi sul posto. Essi gestiscono compiti per i quali non sono necessarie le letture di ciascuno dei milioni di sensori. Il trattamento iniziale dei dati è meglio condurlo là dove vengono generati, per poi inviare le informazioni utili lungo lunghi percorsi verso il cloud. Per designare questo fenomeno è stato inventato un termine specifico: computazione edge o edge computing. A nostro avviso, questo è il secondo trend più importante nello sviluppo della costruzione dei data center, che porta all'emergere di prodotti innovativi sul mercato.
La battaglia per il PUE
I grandi data center consumano enormi quantità di energia elettrica e generano calore che deve essere smaltito in qualche modo. Fino al 40% del consumo energetico dell'oggetto è imputabile ai tradizionali sistemi di raffreddamento, e nella lotta per ridurre i costi energetici, i compressori dei refrigeratori sono considerati i principali nemici. Sta guadagnando popolarità una soluzione che consente di rinunciare completamente o parzialmente al loro utilizzo, nota come free cooling. Nello schema classico si utilizzano sistemi chiller con acqua o soluzioni acquose di alcoli polivalenti (glicoli) come fluidi refrigeranti. Durante il periodo freddo dell'anno, il blocco compressore-condensatore del chiller non si attiva, il che riduce significativamente il consumo energetico. Soluzioni più interessanti si basano su uno schema a doppio circuito aria-aria con scambiatori di calore rotativi e una sezione di raffreddamento adiabatica o senza di essa. Vengono condotti esperimenti anche con il raffreddamento diretto dell'aria esterna, ma queste soluzioni difficilmente possono essere definite innovative. Come i sistemi classici, prevedono il raffreddamento ad aria dell'hardware IT, e il limite tecnologico dell'efficienza di tale schema è già praticamente raggiunto.
Ulteriore riduzione del PUE (rapporto tra il consumo energetico totale e il consumo energetico dell'hardware IT) avverrà grazie ai sistemi di raffreddamento a liquido che stanno guadagnando popolarità. Qui vale la pena ricordare l'iniziativa lanciata da Microsoft per la creazione di data center sottomarini modulari, così come il concetto dei data center galleggianti di Google. Le idee dei giganti tecnologici sono ancora lontane dalla realizzazione industriale, ma sistemi di raffreddamento a liquido meno fantasiosi sono già in funzione in vari luoghi, dai supercomputer della lista Top500 ai micro-data center.
Nel raffreddamento a contatto, nell'apparecchiatura vengono installati scambiatori di calore speciali, all'interno dei quali circola un liquido. I sistemi di raffreddamento a immersione utilizzano un fluido dielettrico (di solito olio minerale) e possono essere realizzati o come un contenitore ermetico comune, o come involucri individuali per i moduli di calcolo. I sistemi a ebollizione (bifasici) sembrano a prima vista simili a quelli a immersione. Anch'essi utilizzano liquidi dielettrici a contatto con l'elettronica, ma c'è una differenza fondamentale: il fluido di lavoro inizia a evaporare a temperature intorno ai 34 °C (o poco più). Dalla fisica sappiamo che il processo avviene con assorbimento di energia, la temperatura smette di aumentare e con un ulteriore riscaldamento il liquido evapora, cioè avviene un cambiamento di fase. Nella parte superiore del contenitore ermetico, i vapori si incontrano con il radiatore e si condensano, mentre le gocce tornano nel serbatoio comune. I sistemi di raffreddamento a liquido possono raggiungere valori fantastici di PUE (intorno a 1,03), ma richiedono modifiche significative all'hardware di calcolo e cooperazione tra i produttori. Oggi sono considerati i più innovativi e promettenti.
Conclusioni
Per la creazione di moderni data center sono stati ideati molti approcci tecnologici interessanti. I produttori offrono soluzioni iper-convergenti integrate, si costruiscono reti definite dal software e persino i data center stessi diventano definiti dal software. Per aumentare l'efficienza degli impianti, vengono installati non solo sistemi di raffreddamento innovativi, ma anche soluzioni hardware e software di classe DCIM, che ottimizzano il funzionamento delle infrastrutture ingegneristiche basandosi su dati provenienti da numerosi sensori. Alcune innovazioni non soddisfano le aspettative riposte in esse. Le soluzioni container modulari, ad esempio, non sono riuscite a sostituire i tradizionali data center in cemento o quelli in strutture metalliche prefabbricate, sebbene siano utilizzate attivamente dove le capacità computazionali devono essere implementate rapidamente. Allo stesso tempo, i data center tradizionali stessi diventano modulari, ma a un livello completamente diverso. Il progresso nel settore avanza molto rapidamente, sebbene senza salti tecnologici: le innovazioni che abbiamo menzionato sono apparse per la prima volta sul mercato alcuni anni fa. Il 2019 non sarà un'eccezione in questo senso e non porterà a nette avanzamenti. Nell'era digitale, anche la più fantastica invenzione diventa rapidamente una soluzione tecnica ordinaria.
Fonte: habr.com
