Що таке центр обробки даних?

Хоча ваші вимоги до домашнього або робочого комп’ютера можуть здатися розумними. Або навіть високого класу, залежно від вашого випадку використання, він просто не зрівняється з обчислювальною потужністю та ємністю для зберігання, необхідних великим компаніям. Навіть компанія розумного розміру матиме вимоги до зберігання даних від десятків до сотень терабайт.

Більшість даних зберігається в централізованому середовищі, а не лише для розподілу цих даних між пристроями кінцевих користувачів, які можуть бути вимкнені або від’єднані від мережі. У менших приміщеннях це може бути серверна кімната. Тим не менш, їх називають центрами обробки даних, коли потужність повинна бути більшою, ніж невелика кімната.

Які цілі та переваги центру обробки даних?

Центр обробки даних призначений як постійно доступне централізоване сховище даних. Оскільки вимоги до зберігання та використання мережевого обладнання та серверів по суті такі ж, як і до дискових серверів, що містять необроблені дані, це обладнання зазвичай групується разом.

Групування інфраструктури базової мережі робить виконання кількох основних завдань значно легшим і ефективнішим. Одним із ключових факторів є зв’язок. З усіма серверами, даними та мережевою інфраструктурою в одному місці їх відносно просто об’єднати. Затримку та пропускну здатність легше оптимізувати на коротких відстанях, що забезпечує максимальну продуктивність мережі. Як додатковий бонус, кабелі коротші, а тому дешевші, ніж вони були б, якби все обладнання було більш розподіленим.

Основне обчислювальне обладнання також потребує зовнішньої інфраструктури для забезпечення безпечної та безперервної роботи. Надійне живлення, охолодження, підключення та системи безпеки – усе це дорого. Однак вони коштують дорожче, якщо вам доведеться їх дублювати, а не просто мати одну велику установку.

Що потрібно для центру обробки даних?

Основною частиною будь-якого центру обробки даних є фактичне обчислювальне обладнання. Зазвичай це серверні стійки. Кожна стійка має стандартний розмір і може вмістити кілька обчислювальних пристроїв стандартного розміру. Фактичні пристрої зазвичай описуються розмірами «U», де «U» просто означає стандартну одиницю висоти. Більшість серверних стійок мають висоту 42 або 48U, а стійки 48U також називаються семифутовими стійками. Хоча деяке комп’ютерне обладнання має розміри 1U, більшість пристроїв мають розміри 2U або 3U, хоча деякі можуть бути набагато вищими.

Дані в центрі обробки даних повинні бути доступні, як правило, постійно. З цієї причини очікується високошвидкісна мережа як внутрішнього, так і зовнішнього світу. Крім того, центри обробки даних розроблені з системами резервного копіювання та резервування, щоб забезпечити безперервність у разі більшості обґрунтованих інцидентів.

Якщо один пристрій виходить з ладу, центри обробки даних розроблені таким чином, щоб мати резервні сервери, сховище та мережеве обладнання. Його функції можуть бути миттєво підібрані додатковим пристроєм. Джерело живлення також має серію резервних копій, включаючи джерела безперебійного живлення або ДБЖ. Це забезпечує достатню потужність для продовження роботи пристроїв, доки не запрацюють місцеві генератори, у разі відключення електроенергії.

Як і всі обчислювальні пристрої, центри обробки даних потребують охолодження. Системи опалення, вентиляції та кондиціонування зазвичай використовуються разом із осушувачами, щоб забезпечити подачу прохолодного повітря, відведення гарячого повітря та запобігання надто вологому повітрю.

З такою кількістю електроенергії та тепла завжди є ймовірність пожежі. Системи пожежогасіння є універсальними, але вони не можуть покладатися на спринклерні системи, оскільки це завдасть стільки ж пошкоджень чутливому комп’ютерному обладнанню, скільки пожежа.

Більш тонкі вимоги та оптимізація

Хоча системи пожежогасіння є універсальними в центрах обробки даних, вони не можуть бути на основі води, оскільки це може пошкодити чутливу електроніку. Замість цього зазвичай використовуються інертні гази. Основним вибором раніше був галон, поки не було виявлено, що він шкідливий для озонового шару. Сучасні системи зазвичай використовують азот. Концепція полягає в тому, щоб просто заповнити весь центр обробки даних азотом, проштовхнувши кисень, необхідний для згоряння вогню, через вентиляційні отвори надлишкового тиску.

Хоча це дуже ефективно для гасіння пожеж, це також смертельно небезпечно. У атмосфері, багатій на азот і бідній на кисень, ви можете втратити свідомість від задухи за лічені секунди. Азот не має кольору, запаху та смаку, тому немає попередження про небезпеку. Таким чином, системи пожежогасіння подають сигнал попередньої тривоги, який сповіщає всіх, хто знаходиться всередині, негайно покинути або перейти до безпечної зони, обладнаної кисневими баллонами та респіраторними масками. Після короткого періоду, коли люди можуть дістатися до безпечного місця, газ швидко скидається в центр обробки даних, гасячи пожежу.

Центри обробки даних часто мають фальшпідлоги. Це забезпечує багато переваг. Основна перевага полягає в тому, що у випадку повені є більше місця для підйому води до того, як станеться будь-який фактичний збиток від води. Фальшпідлога також дозволяє прокласти кабелі під підлогою. Однак багато хто вирішує прокласти підвісні кабелі, щоб полегшити доступ. Це також забезпечує зручний спосіб подачі холодного повітря в поєднанні з пористою плиткою для підлоги.

Центри обробки даних допускають використання коротких кабелів і часто довші кабелі над головою.

Розташувавши проходи серверних стійок поперемінно, можна створити холодні та гарячі проходи. Холодне повітря можна забирати з холодних проходів, а гаряче повітря можна випускати, а потім видаляти з гарячих проходів. Таке розташування допомагає оптимізувати надання ресурсів HVAC.

Гіперскейлери та колокація

Впровадження всієї інфраструктури ЦОД коштує дорого. Це може бути особливо складним для компаній, які потребують великих даних і обробки, але наразі мають обмежені кошти. Це також може бути проблемою для компаній, яким не потрібна достатня площа для економії на масштабі. Щоб заповнити цю прогалину на ринку, багато компаній створюють центри обробки даних із надто великою місткістю, а потім здають частину цієї потужності в оренду компаній. Центри обробки даних із кількома орендарями, подібні до цього, називаються спільним розміщенням.

Особливо в середовищах спільного розміщення безпека є важливою. З великою кількістю потенційно конфіденційних даних від кількох сторін важливі мережева та фізична безпека. Центри обробки даних дуже уважно ставляться до обох, надаючи ретельно відокремлені мережі для окремих клієнтів, щоб не було можливого витоку даних через мережу. Фізичний доступ часто складно організувати, часто вимагає авторизації заздалегідь.

Доступ до внутрішніх місць, як правило, обмежений окремими закритими кімнатами та навіть закритими клітками з меншими групами серверних стійок. «Пастки для людей» — це корисна функція, яка, по суті, діє як шлюз, дозволяючи швидко заборонити доступ у точці входу з мінімальним ризиком для персоналу. Журнали доступу також корисні для цілей безпеки, щоб персонал безпеки міг бути впевненим, що будівлю було повністю евакуйовано, наприклад, у разі пожежі.

Центри обробки даних часто мають багато рівнів фізичної безпеки, включаючи клітки навколо серверних стійок.

Багато з найбільших центрів обробки даних належать гіперскейлерам. Це величезні технологічні компанії, такі як Google, Amazon і Microsoft. Вони купують величезну кількість апаратного забезпечення, а в деяких випадках орендують доступ до нього. У цих випадках доступ зазвичай віртуалізований, а не фізичний. Віртуалізація може запропонувати покращену ефективність використання системних ресурсів і може забезпечити легке масштабування, коли це необхідно.

Розташування та інші фактори

Важливе значення має розташування центру обробки даних. Дуже важливо перебувати поблизу великого джерела живлення, вузла високошвидкісної мережевої інфраструктури та фізичної транспортної інфраструктури. Інші міркування включають екологічні небезпеки, такі як землетруси, вулкани, повені та урагани. Клімат також є важливим фактором. У більш прохолодних місцях температура навколишнього повітря нижча, тому потрібно менше охолодження перед подачею в центр обробки даних. Це допомагає знизити експлуатаційні витрати. У деяких тестах невеликі центри обробки даних навіть розміщували під водою. Вони використовували потоки прохолодної води, щоб забезпечити ще ефективніше та дешевше охолодження.

Модульність також є критичним фактором. З часом обчислювальне обладнання прогресує, а поточні технології застарівають. Застаріле апаратне забезпечення часто менш продуктивне та менш енергоефективне. Потім для цього потрібен регулярний цикл оновлення. Модульність забезпечує постійне оновлення, розподіляючи початкові витрати на кілька річних бюджетів. Це також забезпечує безперервну безперервну роботу без перерви в обслуговуванні, навіть під час виконання масштабних оновлень.

Ємність зберігання також є важливим фактором. Хоча великі центри обробки даних можуть бути економічно ефективними, загалом емпірично дешевше мати менше місця. Власники центрів обробки даних, особливо гіпермасштабувальники, часто витрачають величезні статки на носії надзвичайно високої щільності. Наприклад, корпоративний SSD на 1 ТБ може коштувати стільки ж, що й корпоративний жорсткий диск на 10 ТБ, і мати набагато вищу продуктивність. Тим не менш, для забезпечення такої ж загальної ємності потрібно набагато більше серверних стійок і дискових серверів.

Це збільшує простір і часто витрати на електроенергію та вимагає додаткового охолодження тощо. Ця економія масштабу є причиною багатьох великих накопичувачів, які є надзвичайно дорогими. Вони не призначені для звичайного споживача. Вони призначені для гіпермасштабувальників, які платять майже все за кращу ефективність простору.

Висновок

Центри обробки даних є більшим кузеном серверної кімнати. Вони поєднують в собі основне обчислювальне обладнання, таке як мережеве обладнання, ємність для зберігання даних, обчислювальну потужність і функції сервера. Це дає змогу досягти ефекту масштабу та спрощує підключення. У проектуванні центру обробки даних є багато факторів. Однак центри обробки даних мають бути величезними, щоб справді скористатися перевагами економії на масштабах.

У такому масштабі вони, як правило, набагато більші, ніж потрібно більшості компаній, тому приміщення можна здавати в оренду меншим компаніям, забезпечуючи економічні переваги для обох сторін. Центри обробки даних часто розташовуються в спеціально побудованих приміщеннях. Однак деякі повторно використовують невикористані офісні приміщення, а деякі навіть розташовані в старих нових ядерних бункерах.