Budowa centrów danych uznawana jest za jedną z najszybciej rozwijających się branż. Postęp w tej dziedzinie jest kolosalny, ale dużym pytaniem jest, czy w najbliższej przyszłości na rynku pojawią się przełomowe rozwiązania technologiczne. Dzisiaj postaramy się rozważyć główne innowacyjne trendy w rozwoju światowego budownictwa centrów danych, aby na nie odpowiedzieć.
Kurs na temat hiperskali
Rozwój technologii informatycznych doprowadził do konieczności budowy bardzo dużych centrów danych. Zasadniczo infrastruktury hiperskalowej potrzebują dostawcy usług w chmurze i sieci społecznościowe: Amazon, Microsoft, IBM, Google i inni duzi gracze. W kwietniu 2017 na świecie Takich centrów danych jest 320, a w grudniu było ich już 390. Według prognoz specjalistów Synergy Research do 2020 roku liczba hiperskalowych centrów danych powinna wzrosnąć do 500. Większość tych centrów danych zlokalizowana jest w Stanach Zjednoczonych i tendencja ta utrzymuje się nadal, pomimo szybkiego tempa budowy w regionie Azji i Pacyfiku, Analitycy Cisco Systems.
Wszystkie hiperskalowe centra danych mają charakter korporacyjny i nie wynajmują przestrzeni w szafach. Wykorzystywane są do tworzenia chmur publicznych związanych z Internetem rzeczy oraz technologiami i usługami sztucznej inteligencji, a także w innych niszach, gdzie wymagane jest przetwarzanie ogromnych wolumenów danych. Właściciele aktywnie eksperymentują ze zwiększaniem gęstości mocy na szafę, serwerami typu bare-metal, chłodzeniem cieczą, zwiększaniem temperatury w pomieszczeniach komputerowych i różnymi specjalistycznymi rozwiązaniami. Biorąc pod uwagę rosnącą popularność usług chmurowych, Hyperscale stanie się w najbliższej przyszłości głównym motorem rozwoju branży: tutaj można spodziewać się pojawienia się ciekawych rozwiązań technologicznych wiodących producentów sprzętu IT i systemów inżynieryjnych.
Przetwarzanie brzegowe
Inny zauważalny trend jest dokładnie odwrotny: w ostatnich latach zbudowano ogromną liczbę mikrocentrów danych. Według prognoz Research and Markets, rynek ten z 2 miliardów dolarów w 2017 r. do 8 miliardów dolarów w 2022 r. Wiąże się to z rozwojem Internetu Rzeczy i Przemysłowego Internetu Rzeczy. Duże centra danych są zlokalizowane zbyt daleko od lokalnych systemów automatyzacji procesów. Wykonują zadania, które nie wymagają odczytów z każdego z milionów czujników. Pierwotne przetwarzanie danych najlepiej przeprowadzić tam, gdzie są one generowane, a dopiero potem przesyłać przydatne informacje długimi drogami do chmury. Na określenie tego zjawiska ukuto specjalny termin – przetwarzanie brzegowe. Naszym zdaniem jest to drugi najważniejszy trend w rozwoju budownictwa data center, który prowadzi do pojawienia się na rynku innowacyjnych produktów.
Bitwa o UEP
Duże centra danych zużywają ogromne ilości energii elektrycznej i wytwarzają ciepło, które należy w jakiś sposób odzyskać. Tradycyjne systemy chłodzenia odpowiadają nawet za 40% zużycia energii w obiekcie, a w walce o obniżenie kosztów energii za głównego wroga uważa się sprężarki chłodnicze. Coraz większą popularnością cieszą się rozwiązania, które pozwalają na całkowitą lub częściową rezygnację z ich stosowania. free-cooling. W klasycznym schemacie systemy chillerów stosuje się z wodą lub wodnymi roztworami alkoholi wielowodorotlenowych (glikoli) jako chłodziwem. W zimnych porach roku agregat sprężarkowo-skraplający agregatu chłodniczego nie włącza się, co znacznie zmniejsza koszty energii. Ciekawsze rozwiązania opierają się na dwuprzewodowym obiegu powietrze-powietrze z obrotowymi wymiennikami ciepła lub bez nich oraz sekcją chłodzenia adiabatycznego. Prowadzone są także eksperymenty z bezpośrednim chłodzeniem powietrzem zewnętrznym, jednak rozwiązania te trudno nazwać innowacyjnymi. Podobnie jak systemy klasyczne, polegają one na chłodzeniu powietrzem sprzętu IT, a technologiczna granica wydajności takiego układu została już niemal osiągnięta.
Dalsze obniżki PUE (stosunek całkowitego zużycia energii do zużycia energii przez sprzęt IT) będą wynikać z zyskujących na popularności systemów chłodzenia cieczą. W tym miejscu warto przypomnieć tę zapoczątkowaną przez Microsoft do tworzenia modułowych podwodnych centrów danych, a także koncepcja pływających centrów danych Google. Pomysły gigantów technologicznych są jeszcze dalekie od przemysłowego wdrożenia, ale mniej fantastyczne systemy chłodzenia cieczą pracują już na różnych obiektach, od superkomputerów Top500 po mikrocentra danych.
Podczas chłodzenia kontaktowego w sprzęcie instalowane są specjalne radiatory, wewnątrz których krąży ciecz. Systemy chłodzenia zanurzeniowego wykorzystują dielektryczny płyn roboczy (zwykle olej mineralny) i mogą być realizowane jako zwykły, szczelny pojemnik lub jako indywidualne obudowy modułów obliczeniowych. Systemy wrzące (dwufazowe) na pierwszy rzut oka przypominają systemy zanurzeniowe. Stosują także płyny dielektryczne w kontakcie z elektroniką, jednak jest zasadnicza różnica – płyn roboczy zaczyna wrzeć w temperaturze około 34°C (lub nieco wyższej). Z kursu fizyki wiemy, że proces ten zachodzi wraz z absorpcją energii, temperatura przestaje rosnąć, a przy dalszym nagrzewaniu ciecz paruje, czyli następuje przejście fazowe. W górnej części szczelnie zamkniętego pojemnika pary stykają się z chłodnicą i kondensują, a kropelki wracają do wspólnego zbiornika. Układy chłodzenia cieczą potrafią osiągać fantastyczne wartości PUE (około 1,03), jednak wymagają poważnych modyfikacji sprzętu obliczeniowego i współpracy pomiędzy producentami. Dziś uważane są za najbardziej innowacyjne i obiecujące.
Wyniki
Aby stworzyć nowoczesne centra danych, wynaleziono wiele interesujących podejść technologicznych. Producenci oferują zintegrowane rozwiązania hiperkonwergentne, budowane są sieci definiowane programowo, a nawet same centra danych stają się definiowane programowo. Aby zwiększyć efektywność obiektów, instalują nie tylko innowacyjne systemy chłodzenia, ale także rozwiązania sprzętowe i programowe klasy DCIM, które pozwalają na optymalizację pracy infrastruktury inżynierskiej w oparciu o dane z wielu czujników. Niektóre innowacje nie spełniają swoich obietnic. Na przykład modułowe rozwiązania kontenerowe nie są w stanie zastąpić tradycyjnych centrów danych wykonanych z betonu lub prefabrykowanych konstrukcji metalowych, chociaż są one aktywnie wykorzystywane tam, gdzie konieczne jest szybkie wdrożenie mocy obliczeniowej. Jednocześnie same tradycyjne centra danych stają się modułowe, ale na zupełnie innym poziomie. Postęp w branży jest bardzo szybki, choć bez skoku technologicznego – wspomniane innowacje pojawiły się na rynku już kilka lat temu. Rok 2019 nie będzie pod tym względem wyjątkiem i nie przyniesie oczywistych przełomów. W epoce cyfrowej nawet najbardziej fantastyczny wynalazek szybko staje się powszechnym rozwiązaniem technicznym.
Źródło: www.habr.com