Výstavba dátových centier je považovaná za jedno z najrýchlejšie rastúcich odvetví. Pokrok v tejto oblasti je kolosálny, no či sa v blízkej budúcnosti objavia na trhu nejaké prelomové technologické riešenia, je veľkou otázkou. Dnes sa pokúsime zvážiť hlavné inovatívne trendy vo vývoji globálnej výstavby dátových centier, aby sme na to odpovedali.
Kurz o hyperškále
Rozvoj informačných technológií viedol k potrebe budovania veľmi veľkých dátových centier. Infraštruktúru hyperscale potrebujú v podstate poskytovatelia cloudových služieb a sociálne siete: Amazon, Microsoft, IBM, Google a ďalší veľkí hráči. V apríli 2017 vo svete Takýchto dátových centier je 320 a v decembri ich bolo už 390. Do roku 2020 by mal počet hyperškálových dátových centier podľa prognóz špecialistov Synergy Research narásť na 500. Väčšina z týchto dátových centier sa nachádza v Spojených štátoch a tento trend stále pokračuje, napriek rýchlemu tempu výstavby v ázijsko-pacifickom regióne, Analytici Cisco Systems.
Všetky hyperškálové dátové centrá sú korporátne a neprenajímajú rackové priestory. Používajú sa na vytváranie verejných cloudov súvisiacich s internetom vecí a technológiami, službami umelej inteligencie, ako aj v iných oblastiach, kde je potrebné spracovávať obrovské objemy údajov. Majitelia aktívne experimentujú so zvyšovaním hustoty výkonu na stojan, servermi s holým nebom, kvapalinovým chladením, zvyšovaním teploty v počítačových miestnostiach a rôznymi špecializovanými riešeniami. Vzhľadom na rastúcu popularitu cloudových služieb sa Hyperscale v dohľadnej budúcnosti stane hlavným ťahúňom rastu odvetvia: tu môžete očakávať vznik zaujímavých technologických riešení od popredných výrobcov IT zariadení a inžinierskych systémov.
Edge Computing
Ďalším pozoruhodným trendom je presný opak: v posledných rokoch sa vybudovalo obrovské množstvo mikro dátových centier. Podľa predpovedí Research and Markets tento trh z 2 miliárd dolárov v roku 2017 na 8 miliárd dolárov do roku 2022. S tým súvisí rozvoj internetu vecí a priemyselného internetu vecí. Veľké dátové centrá sú umiestnené príliš ďaleko od lokálnych systémov automatizácie procesov. Vykonávajú úlohy, ktoré nevyžadujú údaje z každého z miliónov senzorov. Najlepšie je vykonávať primárne spracovanie údajov tam, kde sa generujú, a až potom posielať užitočné informácie po dlhých trasách do cloudu. Na označenie tohto javu bol vytvorený špeciálny termín – edge computing. Podľa nášho názoru ide o druhý najdôležitejší trend vo vývoji výstavby dátových centier, ktorý vedie k vzniku inovatívnych produktov na trhu.
Bitka o PUE
Veľké dátové centrá spotrebúvajú enormné množstvo elektriny a vytvárajú teplo, ktoré sa musí nejakým spôsobom rekuperovať. Tradičné chladiace systémy predstavujú až 40 % spotreby energie zariadenia a v boji za znižovanie nákladov na energiu sú chladiace kompresory považované za hlavného nepriateľa. Riešenia, ktoré vám umožňujú úplne alebo čiastočne odmietnuť ich používanie, získavajú na popularite. voľným chladením. V klasickej schéme sa chladiace systémy používajú s vodou alebo vodnými roztokmi viacmocných alkoholov (glykolov) ako chladivom. Počas chladného obdobia sa kompresor-kondenzačná jednotka chladiča nezapne, čo výrazne znižuje náklady na energiu. Zaujímavejšie riešenia sú založené na dvojokruhovom okruhu vzduch-vzduch s alebo bez rotačných výmenníkov tepla a adiabatickej chladiacej časti. Experimentuje sa aj s priamym chladením vonkajším vzduchom, no tieto riešenia možno len ťažko nazvať inovatívnymi. Rovnako ako klasické systémy zahŕňajú vzduchové chladenie IT zariadení a technologický limit účinnosti takejto schémy je takmer dosiahnutý.
Ďalšie zníženie PUE (pomer celkovej spotreby energie k spotrebe energie IT zariadení) bude pochádzať zo schém chladenia kvapalinou, ktoré si získavajú na popularite. Tu stojí za to pripomenúť ten, ktorý spustil Microsoft vytvárať modulárne podvodné dátové centrá, ako aj koncept plávajúcich dátových centier od spoločnosti Google. Nápady technologických gigantov sú ešte ďaleko od priemyselnej implementácie, no menej fantastické kvapalinové chladiace systémy už pracujú na rôznych objektoch od superpočítačov Top500 až po mikrodátové centrá.
Počas kontaktného chladenia sú v zariadení inštalované špeciálne chladiče, vo vnútri ktorých cirkuluje kvapalina. Ponorné chladiace systémy využívajú dielektrickú pracovnú kvapalinu (zvyčajne minerálny olej) a môžu byť implementované buď ako spoločná utesnená nádoba alebo ako samostatné kryty pre výpočtové moduly. Varné (dvojfázové) systémy sú na prvý pohľad podobné ponorným. Používajú aj dielektrické kvapaliny v kontakte s elektronikou, je tu však zásadný rozdiel – pracovná kvapalina začína vrieť už pri teplotách okolo 34 °C (alebo o niečo vyšších). Z kurzu fyziky vieme, že proces nastáva pri absorpcii energie, teplota prestáva stúpať a pri ďalšom zahrievaní sa kvapalina vyparuje, teda dochádza k fázovému prechodu. V hornej časti utesnenej nádoby sa pary dostanú do kontaktu s radiátorom a kondenzujú a kvapôčky sa vracajú do spoločného zásobníka. Kvapalné chladiace systémy môžu dosiahnuť fantastické hodnoty PUE (okolo 1,03), ale vyžadujú vážne úpravy výpočtového zariadenia a spoluprácu medzi výrobcami. Dnes sú považované za najinovatívnejšie a najsľubnejšie.
Výsledky
Na vytvorenie moderných dátových centier bolo vynájdených mnoho zaujímavých technologických prístupov. Výrobcovia ponúkajú integrované hyperkonvergované riešenia, budujú sa softvérovo definované siete a dokonca aj samotné dátové centrá sa stávajú softvérovo definované. Pre zvýšenie efektivity zariadení inštalujú nielen inovatívne chladiace systémy, ale aj hardvérové a softvérové riešenia triedy DCIM, ktoré umožňujú optimalizovať prevádzku inžinierskej infraštruktúry na základe údajov z viacerých senzorov. Niektoré inovácie nespĺňajú svoj sľub. Modulárne kontajnerové riešenia napríklad nedokázali nahradiť tradičné dátové centrá z betónu alebo prefabrikovaných kovových konštrukcií, hoci sa aktívne využívajú tam, kde je potrebné rýchlo nasadiť výpočtový výkon. Samotné tradičné dátové centrá sa zároveň stávajú modulárnymi, no na úplne inej úrovni. Pokrok v odvetví je veľmi rýchly, aj keď bez technologických skokov – nami spomínané inovácie sa prvýkrát objavili na trhu pred niekoľkými rokmi. Rok 2019 nebude v tomto zmysle výnimkou a neprinesie zjavné prelomy. V digitálnom veku sa aj ten najfantastickejší vynález rýchlo stane bežným technickým riešením.
Zdroj: hab.com