Инженерная инфраструктура ЦОД и ее роль в организации эффективного дата-центра

Важнейшими характеристиками корпоративных информационных систем, определяющих стабильность эффективного развития бизнеса, являются их масштабируемость и отказоустойчивость, которые должны сочетаться с уменьшением эксплуатационных издержек.

В главных ролях

Ключом к созданию таких систем являются центры обработки данных, также известные как дата-центры или ЦОД. Такие центры призваны обеспечивать бесперебойную работу в круглосуточном режиме всех важных для бизнеса приложений. Не менее важно, что дата-центры позволяют снижать стоимость обработки и хранения данных за счет использования современных вычислительных мощностей и информационных хранилищ. Кроме того, использование ЦОД позволяет сократить затраты бизнеса как на обслуживающий персонал, так и на арендуемые площади.

Комплексная инженерная инфраструктура центров обработки данных представляет собой большое помещение или даже отдельное сооружение, которое оборудовано всем необходимым для удаленного доступа к вычислительным ресурсам. Это системы бесперебойного электропитания, вентиляции и даже пожаротушения. В помещении размещаются серверы и сетевые хранилища, а также другое оборудование. Например, отвечающее за безопасность.

Инженерная инфраструктура составляет большую часть себестоимости ЦОД, нередко доходя до 70%. При этом распределение затрат на подсистемы дата-центров неравномерно. Наибольшая доля, около трети всех потраченных финансовых ресурсов, приходится на стоимость системы гарантированного электропитания (34%). Также значительные траты предусматривают организация кондиционирования (21%) и архитектура самого здания (23%). На коммуникационные сети приходится 7% плюс еще около 9% на оборудование газового пожаротушения, систем управления доступом и видеонаблюдения и шкафную инфраструктуру. Наименьшую долю в крупных затратах составляет организация системы мониторинга (1%). Очевидно, что на три первых системы ложится подавляющая часть расходов (78%). Следовательно, можно добиться значительной экономии за счет их оптимизации.

При этом эксперты советуют не экономить на создании систем кондиционирования и рекуперации тепла, а уж тем более на системах безопасности и мониторинга. Основные направления оптимизации расходов должны быть направлены на создание эффективного обеспечения бесперебойного и гарантированного электропитания, а также на организацию компактной расстановки оборудования. Естественно, что эти работы должны проводиться только специалистами высокого уровня.

Расчет снижения себестоимости создания и эксплуатации ЦОД должен производиться на этапе его проектирования, хотя лучше озаботиться этим уже при формировании концепции.

Тщательная проработка на начальных этапах способов обеспечения отказоустойчивости и повышения времени автономной работы центра обработки данных обеспечивает успешное прохождение им необходимых процедур сертификации.

Требования к инженерной инфраструктуре ЦОД

Технологии не стоят на месте, и с течением времени создаются все более сложные информационные комплексы. Соответственно, ужесточаются нормативы, предъявляемые к инфраструктуре.

В современных ЦОД в одном помещении могут работать тысячи серверов с совокупным энергопотреблением до миллиона Вольт-Ампер. Критичность обрабатываемых ими процессов бывает такова, что любая остановка даст колоссальные финансовые потери. Например, всего 20 минут простоя процессинг-центра крупной телекоммуникационной компании приводит к убытку в 1 000 000 долларов США.

Поэтому инженерная инфраструктура ЦОД должна отвечать целому списку жестких требований, счет которых в техзаданиях идет на десятки. Вкратце можно свести их к следующим четырем направлениям:

Надежность
Достигается благодаря учету многих факторов. Это использование только современного оборудования ведущих мировых производителей, привлечение высококвалифицированных специалистов и резервирование основных узлов инженерной инфраструктуры. В общем, в эту группу входит все, что может гарантировать бесперебойное функционирование всех элементов ЦОД.

Управляемость
Управление системами инженерного обеспечения должно позволять своевременно прогнозировать все возможные сбои и поломки оборудования для заблаговременного предотвращения аварий.

Безопасность
Необходима тщательная проработка всех потенциальных угроз, включающих в себя не только технические сбои, но и любые несанкционированные действия (как сотрудников, так и недобросовестных конкурентов, хакеров и так далее). Такая проработка формируется еще на этапе планирования инженерной инфраструктуры дата-центров, позволяя гарантировать должный уровень безопасности.

Масштабируемость
Все системы инженерного обеспечения вычислительных центров должны гибко адаптироваться к растущим потребностям, в первую очередь, путем создания стандартизированных и модульных решений. Естественно, это необходимо планировать на самых ранних этапах создания центра.

Этапы построения инфраструктуры

Построение нового ЦОД – это непростой проект, реализация которого невозможна без практического опыта и видения долгосрочной стратегии развития. При проектировании и строительстве вычислительного центра необходимо учитывать множество факторов, часть из которых может быть неочевидной до начала эксплуатации.

Конкретная реализация может варьироваться, но, как правило, процесс построения ЦОД состоит из четырех этапов:

Формирование концепции (анализ задач и поиск оптимальных решений);
Проектирование ЦОД (разработка проекта и сметной документации, их экспертиза и все необходимые согласования);
Строительство ЦОД (строительно-монтажные работы, установка оборудования, испытания);
Ввод объекта в эксплуатацию (окончательное конфигурирование всех систем и процессов).

Инженерные системы дата-центра

Стоимость построения инфраструктуры, а также скорость реализации решений и их эффективность в немалой степени зависят от помещения. При выборе места приходится учитывать воздействия многих внутренних и внешних факторов: техногенных, природных и человеческого. Даже если подходить только с точки зрения построения инженерной инфраструктуры, придется обращать внимание на множество деталей. Например, необходимо учитывать особенности архитектуры, нагрузку на перекрытия, огнестойкость дверей и стен, применяемые для потолочных перекрытий и стен отделочные материалы, а также наличие погрузочно-разгрузочной зоны и грузового лифта. Не меньшее значение имеют системы электроснабжения, кондиционирования, автоматического пожаротушения, охранной сигнализации и видеонаблюдения.

Изучение всех факторов, влияющих на выбор помещения, требует больших трудозатрат. Но в дальнейшем будет намного проще выбрать действительно хорошую площадку и при этом не сталкиваться с непредвиденными расходами на этапе построения ЦОД.

Наконец, рассмотрим характеристики самих систем, из которых состоит дата-центр.

Электроснабжение
В первую очередь, требуется обеспечить высокое качество электроэнергии и недопущение перерывов в электроснабжении. В идеале должен быть разработан надежный комплекс, состоящий из систем бесперебойного и гарантированного питания, резервных дизель-генераторов, стабилизаторов напряжения для обеспечения чистого электропитания компьютерной техники, систем освещения и внутреннего электроснабжения.

Климат-контроль
Здесь уже стало классическим подходом применение следующей схемы охлаждения: совмещение использования промышленных кондиционеров (отличающиеся высокой надежностью, большим ресурсом работы и высокой точностью поддержания параметров микроклимата в помещении) с более «мобильными» сплит-системами полупромышленного класса.

Системы оповещения и пожаротушения
Здесь ключевую роль играют инструменты раннего обнаружения дыма. Они особенно актуальны для площадей с сильным воздухопотоком (серверных и машинных залов), где сложно уловить дым стандартными датчиками. Быстро обнаружив малейшее тление кабелей или оборудования, можно предотвратить аварию и остановку критичных приложений.

Системы безопасности
К этой категории относят системы, необходимые для контроля доступа в здания и помещения, отслеживания текущей ситуации, предупреждения об опасности и принятия эффективных мер при авариях. Здесь используются современные технологии, например, 3D-распознавание лица посетителя в пропускной системе. Для крупных объектов формируется несколько рубежей видеонаблюдения и охранной сигнализации. Использование современного оборудования позволяет вести постоянный мониторинг всей ситуации на дата-центре в режиме онлайн.

Системы передачи данных
Вся телекоммуникационная сеть, составляющая единое информационное пространство. Как правило, это структурированная кабельная система, состоящая из отдельных модулей, что позволяет быстро устранять неполадки, восстанавливая связь за счет перехода на резервные линии. C повышением требований к сетевой инфраструктуре и увеличением количества «тяжелых» приложений, повышаются требования к пропускной способности, надежности и защите сети, ее управляемости и снижению стоимости эксплуатации.

Диспетчеризация
В работе ЦОД важен постоянный мониторинг информационных систем. Для этого используются специальные комплексы, позволяющие одновременно контролировать большое количество важных параметров. Причем для каждого дата-центра необходимо создавать собственные решения, с учетом эргономики и биомеханики. Активно применяются графические стены, состоящие из отдельных модулей (видеокубов). Благодаря высокому разрешению проекционных модулей система имеет высокую информационную емкость, что необходимо для эргономики восприятия большого объема данных.

Системы часофикации
Системы часофикации предполагают установку часов — стрелочных и цифровых — и их синхронизацию с единым мировым временем. Также система часофикации позволяет синхронизировать локальные вычислительные сети и другие системы и оборудование, для работы которых важна синхронизация по времени, например, инженерные системы и системы безопасности.

Передовые решения

Важной тенденцией сегодняшнего дня стало внедрение энергосберегающих технологий, использование экологически чистых материалов, создание инженерных систем с акцентами на повышение энергоэффективности и собственных источников энергии.

Одним из интересных примеров может служить дата-центр с пассивным охлаждением. Тепло в нем отводится по технологии free cooling, которая предполагает охлаждение за счет воздуха с температурой окружающей среды. Другое перспективное направление связано с увеличением производительности работы с базами данных за счет внедрения хранилищ на высокоскоростных флэш-накопителях.