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 appariranno sul mercato nel prossimo futuro soluzioni tecnologiche rivoluzionarie è una grande incognita. Oggi cercheremo di esaminare le principali tendenze innovative nello sviluppo della costruzione di CDN a livello mondiale per rispondere a questa domanda.
La direzione verso l'Hyperscale
Lo sviluppo delle tecnologie dell'informazione ha portato alla necessità di costruire centri di elaborazione dati molto grandi. L'infrastruttura hyperscale è necessaria principalmente per i fornitori di servizi cloud e i social network: Amazon, Microsoft, IBM, Google e altri grandi attori. Nell'aprile 2017, nel mondo c'erano Attualmente ci sono 320 data center di questo tipo, ma a dicembre erano già 390. Entro il 2020, il numero di data center iperscalabili dovrebbe aumentare fino 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 il rapido ritmo di costruzione nella regione Asia-Pacifico. gli analisti di Cisco Systems.
Tutti i data center ipermassivi sono considerati corporate e non offrono spazi in rack. Vengono utilizzati per creare cloud pubblici, associati all'Internet delle Cose e a servizi di intelligenza artificiale, oltre che in altre nicchie dove è necessaria l'elaborazione di enormi volumi di dati. I proprietari sperimentano attivamente con l'aumento della densità di potenza per rack, server privi di chassis, raffreddamento a liquido, innalzamento delle temperature nelle sale macchine e varie soluzioni specializzate. Considerando l'aumento della popolarità dei servizi cloud, l'ipermassivo diventerà il principale motore di crescita del settore nel prossimo futuro: ci si aspetta l'emergere di soluzioni tecnologiche interessanti dai principali produttori di hardware e sistemi ingegneristici.
Edge computing
Un'altra tendenza notevole è l'opposto: negli ultimi anni sono stati costruiti 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. Questo è collegato allo sviluppo dell'Internet delle Cose e dell'Internet delle Cose industriale. I grandi data center si trovano troppo lontano dai sistemi di automazione dei processi produttivi in loco. Lavorano su compiti per i quali non sono necessarie le letture di ciascuno dei milioni di sensori. L'elaborazione dei dati dovrebbe avvenire meglio dove vengono generati, per poi inviare solo le informazioni utili attraverso lunghe tratte nel cloud. Per descrivere questo fenomeno è stato coniato un termine speciale: edge computing. A nostro avviso, si tratta della seconda tendenza più importante nello sviluppo della costruzione di data center, che porta alla nascita di prodotti innovativi sul mercato.
La battaglia per il PUE
I grandi centri di elaborazione dati consumano un'enorme quantità di energia elettrica e generano calore che deve essere smaltito in qualche modo. Le tradizionali sistemi di raffreddamento rappresentano fino al 40% del consumo energetico dell'impianto e, nella lotta per ridurre i costi energetici, i compressori delle macchine frigorifere sono considerati il principale nemico. Stanno guadagnando popolarità le soluzioni note come free cooling, che permettono di rinunciare completamente o parzialmente al loro utilizzo. Nello schema classico vengono utilizzati sistemi chiller con acqua o soluzioni acquose di alcoli multivalenti (glicoli) come fluido refrigerante. In inverno, il blocco compressore-condensatore del chiller non si attiva, riducendo notevolmente i costi energetici. Soluzioni più interessanti si basano su schemi a doppio circuito aria-aria con scambiatori di calore rotativi e sezioni di raffreddamento adiabatico o senza di esse. Sono in corso 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 delle attrezzature IT e il limite tecnologico dell'efficienza di questo schema è già praticamente raggiunto.
Un ulteriore abbassamento del PUE (il rapporto tra il consumo energetico totale e quello delle attrezzature IT) sarà realizzato grazie all'adozione di schemi di raffreddamento a liquido sempre più popolari. È opportuno ricordare l'iniziativa lanciata da Microsoft per la creazione di data center modulari sottomarini, così come il concetto di 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 impianti, dai supercomputer della Top500 ai micro-data center.
Nel raffreddamento a contatto, vengono installati nel dispositivo 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 sia come un contenitore sigillato unico, sia come involucri individuali per moduli di calcolo. I sistemi a ebollizione (bifase) appariranno simili a quelli a immersione a prima vista. Anche in questi viene utilizzato un fluido dielettrico a contatto con l'elettronica, ma c'è una differenza fondamentale: il fluido inizia a bollire a temperature attorno ai 34 °C (o poco più). Dallo studio della fisica sappiamo che questo processo avviene con assorbimento di energia, la temperatura smette di salire e, con un ulteriore riscaldamento, il liquido evapora, ossia si verifica una transizione di fase. Nella parte superiore del contenitore sigillato, i vapori si incontrano con il radiatore e si condensano, mentre le gocce tornano nel serbatoio comune. I sistemi di raffreddamento a liquido consentono di raggiungere valori PUE fantasiosi (attorno all'1,03), ma richiedono modifiche significative all'hardware di calcolo e cooperazione dei produttori. Oggi sono considerati i più innovativi e promettenti.
Risultati
Per la creazione di moderni data center sono stati sviluppati numerosi approcci tecnologici interessanti. I produttori offrono soluzioni iperconvergenti 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 permettono di ottimizzare il funzionamento delle infrastrutture ingegneristiche basandosi sui dati provenienti da molti sensori. Alcune innovazioni non giustificano le aspettative riposte in esse. Le soluzioni modulari in container, ad esempio, non sono riuscite a sostituire i tradizionali data center in cemento o realizzati con strutture metalliche prefabbricate, anche se sono attivamente utilizzate dove è necessario distribuire rapidamente capacità di calcolo. Allo stesso tempo, i tradizionali data center stanno diventando modulari, ma a un livello completamente diverso. Il progresso nel settore avanza rapidamente, anche se senza salti tecnologici: le innovazioni menzionate sono apparse sul mercato alcuni anni fa. Il 2019 in questo senso non sarà un'eccezione e non porterà evidenti breakthrough. Nell'era digitale, anche l'invenzione più fantastica diventa rapidamente una soluzione tecnica comune.
Fonte: habr.com
