П'ятничний формат: Незвичайні рішення ЦОД



/ фото Dennis van Zuijlekom CC

Постійно зростаюче навантаження на обчислювальні системи змушує компанії шукати нові способи дизайну дата-центрів. У даному матеріалі ми підготували для вас огляд декількох самих незвичайних рішень для центрів обробки даних.

Наші матеріали по темі:



Дата-центри під землею

Сучасні дата-центри складаються з багатьох тисяч серверів, оброблювальних конфіденційну інформацію користувачів. Щоб забезпечити безпеку даних, компанії йдуть на несподівані кроки, наприклад, будують Цод під землею. Плюсами такого рішення є висока швидкість розгортання: будувати будівлю дата-центру не потрібно, а монтажні роботи можна проводити в будь-яку погоду.

Площу в 1,5 квадратних кілометрів готується до роботи через 60 днів. Додатково варто відзначити, що підземні приміщення надзвичайно стійкі до стихійних лих, а це дуже корисна перевага в торнадоопасных регіонах.

В якості прикладу підземного ЦОД можна призвести дітище компанії Iron Mountain, розташоване на глибині 67 метрів в покинутій шахті площею 145 акрів поруч з Піттсбургом. Під землею здебільшого прохолодно – Iron Mountain температура в шахті опускається нижче 14 градусів за Цельсієм, що дозволяє економити на охолодженні. На кожен 1 кВт потужності серверів доводиться 0,56 кВт на охолодження, в той час як в класичних дата-центрах звичним вважається співвідношення 1:1.

З-за того, що покинута шахта розташована далеко від міста, Iron Mountain отримала можливість економити на електроенергії. Зараз компанія платить 5,5 центів за 1 кВт/год, тоді як дата-центри у великих містах віддають за той же обсяг електрики від 10 до 17 центів. Економити допомагає і той факт, що ЦОД закупает електроенергію на високій напрузі і самостійно здійснює трансформацію. Якщо класичні дата-центри беруть 480 В, то Iron Mountain бере 4160 Ст.

Схожий підземний дата-центр розташований на норвезькому острові Реннесой. Створений компанією Green Mountain, він займає 21000 квадратних метрів і йде в глибину на 100 метрів. Раніше це приміщення використовували як склади, де зберігалося військове обладнання НАТО.

Тренд підтримала і компанія LightEdge Solutions, яка займається хмарними обчисленнями та колокацией. У 2014 році вона інвестувала 58 мільйонів доларів у створення найбільшого в світі підземного комплексу площею 18 квадратних кілометрів.

Ще одна вражаюча, версии Wired, серверна ферма розташована в підземному технологічному центрі в Швейцарських Альпах. «Швейцарський Форт-Нокс» – це два окремих дата-центру, розміщені в бункерах часів холодної війни. Обидва центру пов'язані між собою дубльованими оптоволоконними каналами зв'язку.

Багатоступінчасті системи захисту в мережі та ІТ зменшують будь-який можливий ризик збоїв до мінімуму, а системи кліматичного контролю та енергопостачання знижують залежність від зовнішнього світу: центр здатний працювати автономно протягом багатьох тижнів.

Відмінною рисою цього ЦОДа його «неприступність»: від техногенних катастроф його захищає товстий шар скельної породи і тритонна двері, а від терористичних загроз безпеки, служба охорони, яка працює за військовим стандартам.

Варто зазначити, що представлені вище дата-центри користуються допомогою матері-природи. Для охолодження обчислювальних модулів використовується вода з підземних джерел, а Green Mountain отримує воду температурою 8 градусів Цельсія з фіорду.

Робоче устаткування нагрівається до високих температур, а енергоспоживання окремих стійок досягає 30-35 кВт, тому відведення тепла є однією з найважливіших проблем.

DCD Intelligence повідомляє, що, якщо зібрати тепло, що виділяється дата-центрами всього світу, його вистачить, щоб обігріти Великобританію. Не бажаючи витрачати таку кількість енергії даремно, російська компанія «Янедекс» вирішила знайти застосування його виділяє тепла. Не так давно у фінському місті Мянтсяля відкрилася станція донагрева води, забирає тепло дата-центру компанії.

Зараз в Мянтсяля працює одна з чотирьох черг серверів «Яндекса», потужність кожної з яких становить 10 МВт. Нагріте серверами повітря женеться вентиляторами до станції донагрева, розігріваючи воду з 30 до 60 градусів.

Що стосується Росії, то впроваджувати подібну технологію у нас проблематично з-за високих втрат енергії в тепломережах, однак такі проекти все ж є. В Іркутській області кілька компаній (En+ Group, Huawei, CDS, «Ланіт») та органи місцевого самоврядування планують построить дата-центр, тепло від серверів якого буде передаватися місцевій ТЕЦ.



/ фото Sam Howzit CC

Дата-центри під водою і на воді)

Проектувальники дата-центрів намагаються по максимуму використовувати можливості, дані нам природою. Ще в далекому 2008 році компанія Google получила патент на плавучий дата-центр. Проект передбачає розміщення Цод на відстані 5 км від берега. Цей підхід виключає необхідність в будівництві окремої будівлі і звільняє від сплати податків на майно.

Однак компанія Google не поспішає втілювати ідею в життя. Замість них перший крок у цьому напрямку зробив стартап Nautilus Data Technologies.

Арнольд Магкейл (Arnold Magcale) і Деніел Кекай (Daniel Kekai), співзасновники компанії, створюють мережа плавучих платформ, щоб надавати послуги по розміщенню обладнання. На їх думку, така конструкція дозволити захистити дата-центри від природних катаклізмів і додасть їм мобільності – у разі необхідності платформу можна буде пересунути з місця на місце.

Традиційні Цод використовують величезну кількість води для охолодження, наприклад, дата-центр Агентства національної безпеки США в штаті Юта потребляет 1,5 мільйона галонів води в день (або 5,6 мільйона літрів). Фахівці з Nautilus вирішили змінити концепцію і принесли дата-центр на воді, розробивши оригінальну систему охолодження, яка забирає воду безпосередньо з-під баржі і повертає її назад у водойму.

Зараз перший комерційний дата-центр Nautilus будується на військово-морській верфі Мар-Айленд. Засновники проекту переконані, що робота на військовій базі допоможе їм уберегти технології; наступні дата-центри теж планується будувати на військових верфях.

Головним плюсом проекту вважається його швидке розгортання. Плавучий ЦОД вміщує в себе 800 серверних стійок, а підготувати його до роботи можна за 6 місяців (в будь-якій точці світу, де є водойма).

За словами Деніела, дата-центр на верфі Мар-Айленд лише прототип. Зараз в якості основного джерела живлення використовується електрика, але в планах керівництва створення барж наступного покоління з паливними елементами, що дозволить зробити ЦОД автономним. Залишилося зрозуміти, як зацікавити цією технологією консервативних клієнтів, що віддають перевагу традиційні види центрів обробки даних.

Якщо Nautilus Data Technologies будує дата-центр на воді, Microsoft вирішила зануритися в тему з головою. Компанія працює над проектом, який отримав назву Natick, і вже розробила прототип капсули, що витримує тиск товщі води в сотні метрів.

«Коли я вперше про це почув, то подумав: «Вода, електрика, навіщо це взагалі робити?» – говорить Бен Катлер (Ben Cutler), дизайнер Microsoft, приймає участь в розробці проекту Natik. – Але чим більше ти про це думаєш, тим виразніше бачиш сенс».

Команда з Microsoft впевнена, що масове впровадження таких технологій дозволить скоротити час розгортання нових дата-центрів з 2 років до 90 днів.

Ларрі Смарр (Larry Smarr), фізик і спеціаліст по обробці даних, впевнений, що у такого підходу є майбутнє. Він зазначає, що постачальники хмарних систем роками шукали підходящі місця для установки ЦОД в надії отримати вигоду з навколишнього середовища.

Приміщення ЦОД під воду вирішує проблему охолодження серверів. Більше того, такі капсули можна розміщувати ближче до міст, стоять поруч з водними масивами, – це прискорить роботу веб-сервісів, зменшивши затримку, що доставляла інтернет-користувачам безліч незручностей.

Перше експериментальне судно проекту Natik отримало ім'я «Леона Филпот» на честь популярного ігрового персонажа з гри Halo. Тестування дата-центру проходило в Тихому океані на відстані кілометра від берега з серпня по листопад 2015 року.

Система була вщерть «набита» різними датчиками тиску, вологості, руху і протікання, щоб краще розуміти можливі причини відмови обладнання. Але за весь час випробування не відбулося ні одного збою, що дозволило команді продовжити експеримент і навіть успішно розгорнути в процесі подальшого тестування деякі комерційні проекти з обробкою даних в хмарному середовищі Microsoft Azure.

Під час цього експерименту фахівці з Microsoft спостерігали не тільки за станом електронних систем, але і за станом навколишнього підводного середовища. З допомогою акустичних датчиків була проведена оцінка шуму, що виходить від турбін капсули, і ступінь його впливу на мешканців підводного світу. Виявилося, що звук пристрою заглушає найменший шум, видаваний пропливає повз рибою.

Успішно завершивши перший етап експерименту, дослідницька група планує розробку чергового варіанту капсули втричі більшого розміру (діаметр «Леони Филпот» – 2,5 метра). На цьому етапі до участі в проектуванні підрозділ планує залучити групу фахівців з альтернативної енергетики.

У планах компанії виробляти електрику з допомогою підводних течій. Це дозволить скоротити викид тепла в морську воду. На даний момент вченим вдалося домогтися відсутності температурного зміни навколо капсули на відстані вже кілька дюймів від пристрою.

Робити попереджувальні висновки про ймовірність технічної реалізації цього сміливого проекту, а тим більше терміни введення перших об'єктів в експлуатацію, передчасно. «На даний момент проект Natik знаходиться на стадії дослідження, і до кінця не зрозуміло, чи буде ця концепція застосовуватися компанією Microsoft та іншими провайдерами хмарних послуг.

Крім розробки нових підводних дата-центрів Microsoft займається прокладкою підводних кабелів через Тихий океан між Китаєм, Південною Кореєю, Тайванем, Японією і Західною збережемо США. New Cross Pacific, так назвали цю мережу, що дозволить збільшити швидкість передачі даних.

Ще один трансатлантичний кабель – Hibernia Express – був введений в експлуатацію у вересні 2015 року і прокладений між Канадою, Ірландією і Великобританією. Поки що Microsoft – це єдина компанія, яка решилась витратити 300 мільйонів доларів на прокладку кабелю AEConnect.

Майбутня мережа, протяжністю понад 5400 кілометрів, розрахована на передачу даних зі швидкістю 100 Гбіт/с, тому Microsoft буде використовувати цю трансатлантичну мережу для задоволення зростаючого попиту на широкосмуговий зв'язок і підтримку хмарних послуг.

Керуючий директор корпорації Microsoft по взаємодії з операторами глобальної мережі Дейв Кроулі (Dave Crowley) зазначив, що з 230 підводних кабелів у світі, що дуже небагато здатні підтримувати технологію когерентної передачі зі швидкістю 100 Гбіт/с.



/ фото Arthur Caranta CC

Дата-центри майбутнього

Дивлячись на підводні/надводні дата-центри і кабелі, що тягнуться через Атлантику, здається, що майбутнє, описане у багатьох кіберпанк-романах, вже настав. Ще одне тому підтвердження – концепт дата-вежі, створений Марко Мерлетти (Marco Merletti) і Валерією Меркурі (Valeria Mercuri).

Для розробників їхній проект – це відповідь на питання, як повинен виглядати екологічно чистий дата-центр. Головне завдання – дослідити шляхи вигідного використання природних умов для спрощення і здешевлення обслуговування.

Незважаючи на гадану футуристичність вежі, створити її можна з застосуванням сучасних технологій. За словами архітекторів, цей проект – гігантська тривимірна материнська плата циліндричної форми. Всі елементи кріпляться з зовнішньої сторони, а внутрішня частина залишається порожньою, формуючи повітропровід охолоджувальної системи. З допомогою вентиляторів планується створити ефект природної тяги, подаючи свіже холодне повітря зовні і виводячи теплий через порожнечу у центрі.

Охолодження вежі також сприяє її плановане географічне розташування. Погодні умови в Ісландії ідеально підходять для розміщення дата-центрів, а завдяки дешевому електрики, що виробляється гідростанціями, вартість обслуговування буде низькою.

Дата-башта складається з 24 стовпів, утворюють скелет будівлі, на яких кріпляться блоки з обчислювальним обладнанням. Блоки з обладнанням, що виступають зі стін, що несуть в собі від 4 до 8 стандартних серверних стійок, що відкриває можливості масштабування. За підрахунками Меркурі і Мерлетти дата-вежа здатна вмістити до 400 000 серверів.

На закінчення хочеться відзначити, що саме такі амбітні проекти штовхають вперед інтенсивно розвивається ІТ-індустрію. Можливо, вже в найближчому майбутньому у всіх печерах світу будуть розгорнуті машинні зали, на північному полюсі зростуть вежі з серверами, а вираз «глибокий інтернет» придбає буквальне значення.

P. S. Ми намагаємося ділитися власним досвідом роботи над сервісом з надання віртуальної інфраструктури 1cloud, але і розповідати про суміжних областях знань в нашому блог на Хабре. Не забувайте підписуватися на оновлення, друзі!
Джерело: Хабрахабр

0 коментарів

Тільки зареєстровані та авторизовані користувачі можуть залишати коментарі.