Стартап Vapor IO меняет парадигму размещения оборудования в машзалах ЦОД

Упоминание термина «дата-центр» в той или иной статье заставляет воображение большинства читателей рисовать аккуратные ряды черных или серых монтажных стоек с серверным и сетевым оборудованием. Эти шкафы размещены на фальшполе из белых перфорированных плит. Если читатель более тесно связан с индустрией ЦОД по роду деятельности, он может вспомнить про системы кондиционирования воздуха, системы ИБП и прочее вспомогательное оборудование, размещенное в специальных помещениях рядом с машзалом.

Но вряд ли кто-то при встрече с термином «дата-центр» подумает о комнате, наполненной круглыми черными цилиндрами, которые по форме напоминают кассеты для старой 35-миллиметровой пленки, но при этом имеют по 3 метра в диаметре. Тем не менее, именно такую картинку рисует воображение учредителей нового стартапа Vapor IO.

Инженеры Vapor IO разработали устройство под называнием Vapor Chamber (на русский переводится как паровая камера). По словам основателей стартапа, с помощью новинки можно добиться снижения капитальных и эксплуатационных расходов, связанных с инфраструктурой ЦОД, по сравнению с использованием традиционной компоновки на базе «горячи» и «холодных» коридоров.

Предназначается устройство скорее для небольших дата-центров, а не для гипермасштабных серверных ферм, возводимых Google и Facebook. По словам представителей Vapor IO, устройство идеально походит для малых ЦОД, расположенных вблизи крупных населенных пунктов и используемых для хранения данных и контента, которыми пользуются жители этих населенных пунктов.

Машзал, наполненный системами Vapor Chamber (изображение предоставлено Vapor IO)

Генеральный директор Vapor IO и один из основателей компании Коул Кроуфорд сказал, что система Vapor Chamber создавалась среди прочего и для обслуживания специализированных облачных платформ, контролирующих локальные массивы IoT-решений (интернет вещей) и отличающихся от стандартных облачных платформ.

Кроуфорд знает о дата-центрах и облаке не понаслышке. Он был одним из инженеров, вовлеченных в создание облачной архитектуры Nova для внутреннего использования НАСА. Эта архитектура была создана во второй половине прошлого десятилетия. Впоследствии инженер начал сотрудничать с хостинг-провайдером Rackspace в рамках проекта OpenStack (комплект программных решений с открытым исходным кодом, используемый для развертывания облачных платформ).

Кроме того, инженер связан с инициативой Facebook Open Compute Project. Он участвовал в развитии данной инициативы с момента ее появления в 2011 году. При этом в течение последних полутора лет Кроуфорд был исполнительным директором фонда Open Compute Foundation. Данная некоммерческая организация контролирует инициативу OCP и агрегирует информацию, создаваемую членами проекта.

Как достигается повышение плотности размещения комплектующих

Причиной столь причудливой формы устройства Vapor Chamber является то, что оно предназначено для развертывания в местах, где физическое пространство в дефиците. Устройство создано, чтобы помочь операторам ЦОД разместить много вычислительных систем на относительно небольшой площади. Один такой цилиндр диаметром в три метра (9 футов) может вместить шесть монтажных стоек высотой в 42RU с общей IT-нагрузкой до 150 кВт.

Находящиеся внутри общего цилиндрического корпуса клиновидные монтажные стойки, каждая из которых способна поддерживать IT-нагрузку в 25 кВт, могут быть размещены на бетонном полу. Система не нуждается в фальшполе.

На веб-сайте Vapor IO отмечается, что 36 устройств Vapor Chamber могут поместиться в том же пространстве, которое необходимо для размещения 120 стандартных монтажных стоек в конфигурации с «горячим» и «холодным» коридорами.

Инженеры стартапа отмечают, что благодаря внедрению Vapor Chamber коэффициент эффективности использования электроэнергии (Power Usage Effectiveness; PUE) – стандартная метрика для оценки энергетической эффективности ЦОД – существенно снижается. В случае среднестатистического дата-центра коэффициент PUE составляет 1,9 единицы (идеальный вариант 1,0). В то же время специалисты Vapor IO обещают довести этот показатель до 1,1 единицы.

По словам Кроуфорда, использование этой системы в дата-центрах мощностью 100 мегаватт и выше (вроде тех, что инженеры Facebooks и Googles строят по всему миру) нерационально. При этом для операторов малых и маломощных ЦОД это отличная находка.

Процесс установки монтажных стоек в системе Vapor Chamber (изображение предоставлено Vapor IO)

Система Vapor Chamber уменьшает объем пространства, необходимого для охлаждения стандартной IT-инфраструктуры дата-центра. Каждая из шести монтажных стоек, размещаемых внутри системы, имеет клиновидную форму. Вместе они и образуют пресловутый цилиндр. Внутри цилиндра, который Кроуфорд назвал «горячей колонной» (hot column), крайне эффективно перемещается выделяемый серверами горячий воздух. По сути, эта «горячая колонна» заменяет собой «горячий» коридор в машзале традиционного дата-центра.

Отметим также, что в верхней части цилиндра можно обнаружить 36-дюймовый вентилятор с переменной скоростью вращения крыльчатки. Этот вентилятор всасывает горячий воздух из «горячей колонны». Давление воздуха в «горячей колонне» ниже давления снаружи системы Vapor Chamber. Разница в давлении выступает механизмом, который способствует нагнетанию холодного воздуха из машзала внутрь цилиндра Vapor Chamber. При этом также возможна установка мощного вентилятора в нижней части устройства для интенсификации воздушного потока.

По словам Кроуфорд, идея создания цилиндрической системы Vapor Chamber появилась из-за проблем, возникающих при использовании стандартной компоновки монтажных стоек рядами. В стандартном случае одна сторона стойки нагревается, другая – остается холодной. Контролировать температуру и воздушные потоки в данном случае довольно сложно: приходится прибегать к различным ухищрениям и размещать дополнительных инфраструктурные системы для изоляции воздуховодов. Но разместив монтажные стойки в форме кольца, появляется возможность сгруппировать все воздушные потоки целого кластера стоек в рамках одной вертикальной колонны.

Так выглядит система Vapor Chamber под разными углами (изображение предоставлено Vapor IO)

Конструкция системы Vapor Chamber также включает в себя ряд дополнительных полезных элементов: выпрямляющие устройства, PDU-блоки, аккумуляторные батареи для резервного электроснабжения, система обнаружения и тушения пожаров. Иными словами внутри устройства имеется все то, что, как правило, не размещается в стандартных монтажных стойках для IT-оборудования и занимает дополнительное пространство внутри здания серверной фермы. В итоге такая концепция позволяет уменьшить размер готового дата-центра, а также сделать инструктору ЦОД гораздо менее сложной (читай: более дешевой с точки зрения капитальных и эксплуатационных расходов) по сравнению с типичной серверной фермой.

Разработчики монтажных стоек, находящихся внутри цилиндра Vapor Chamber, вдохновлялись разными версиями монтажной стойки Open Rack с открытыми спецификациями, созданными инженерами Facebook и партнерами соцсети по инициативе Open Compute Project. Цилиндр Vapor Chamber поддерживает любое IT-оборудование, которое удовлетворяет ряду основных требований OCP. В частности, силовые модули серверных систем должны выводиться на тыльную (монтажную) сторону клиновидной стойки, тогда как сетевое оборудование должно обслуживаться и подключаться на фронтальной стороне.

DCIM-решение с открытым исходным кодом

Чтобы сделать презентацию своего инновационного продукта еще более громкой, специалисты Vapor IO также объявили о релизе своего собственного комплекта программного обеспечения для аналитики и управления инфраструктурой ЦОД (DCIM). Эта система дополняется аппаратными датчиками, используемыми для отслеживания ключевых параметров инфраструктуры.

Представители молодой компании заявили о намерении передать в фонд Open Compute Project спецификации на комплексную систему мониторинга и управления инфраструктурой ЦОД, состоящую из комбинации проприетарного DCIM-решения, датчиков и платы-контроллера. Эта система называется Open DCRE (Data Center Runtime Environment). Она позволяет собирать не только данные о температуре и влажности, но и информацию о давлении и вибрации (оба показателя имеют большое значение для работы системы Vapor Chamber).

Vapor Chamber – вид сверху (изображение предоставлено Vapor IO)

При этом вендор все же оставил одну технологию проприетарной. Стартап не поделился исходным кодом аналитического модуля CORE (Core Operating Runtime Environment), который позволяет подвергать аналитической обработке агрегируемые с помощью аппаратной составляющей Open DCRE данные, используя при этом уникальные интеллектуальные алгоритмы.

К слову, целью CORE выступает не только стандартное повышение энергетической эффективности инфраструктуры ЦОД – этот модуль позволяет операторам дата-центра определить производительность их IT-оборудования с использованием различных метрик (будь то количество обработанных URL-адресов или транзакций). Данный подход похож на тот, который использовала компания eBay при создании своей концепции Digital Service Efficiency , представленной в марте 2013 года. При этом разработка Vapor Chamber гораздо более универсальна и направлена на широкий круг пользователей.

Ожидается, что компания будет лицензировать технологию CORE. Крофорд также надеется привлечь других разработчиков к участию в ее улучшении. В некотором смысле это похоже на бизнес-модель, используемую британским разработчиком кремниевых микрочипов ARM Holdings.

В число планов основателей стартапа также входит добавление в свой флагманский продукт Vapor Chamber опции повторного использования излишнего тепла, выделяемого серверными системами. Рекуперация тепловой энергии из циркулирующего внутри цилиндра воздуха позволит, к примеру, отапливать расположенные рядом с ЦОД офисы или организовывать горячее водоснабжение расположенных поблизости жилых комплексов. Кроме того, инженеры компании подумывают об использовании инновационного гидро-керамического материала, который будет вытягивать пары воды из воздуха, управляя влажностью, а также регулируя температуру.

У Vapor IO уже есть первый клиент

Представители стартапа Vapor IO не поделились подробностями относительно ценника своего продукта, но раскрыли имя своего первого клиента. Им стал научно-исследовательский центр Union Station Technology Center из города Саут-Бенд, штат Индиана (США). Операторы мясного ЦОД будет использовать Vapor Chamber для развертывания собственного облака. Кроуфорд сказал, что компания уже ведет переговоры с новыми потенциальными клиентами, но информацию о них топ-менеджер раскрывать отказался. Он также отказался рассказать, как финансируется стартап.

Слева представлен машзал стандартного ЦОД с «горячими коридорами», справа – машзал, наполненный устройствами Vapor Chamber (изображение предоставлено Vapor IO)

Соучредителями компании Vapor IO помимо Кроуфорда являются Стивен Уайт (бывший сотрудник стартапа Nebula, занимающегося созданием частных облачных платформ на основе OpenStack), а также Ник Веландер. Последний также является основателем стартапа Signal Search Group, который помогает компаниям из Северной Америки наладить производство своей электронной продукции на заводах сторонних подрядчиков в Китае.

Эксклюзивным подрядчиком стартапа Vapor IO, занимающимся производством систем Vapor Chamber и их компонентов, является компания Jabil из штата Флорида (США). Кроме того, среди партнеров стартапа значится лондонская компания Romonet, которая занимается разработкой программного обеспечения для аналитической обработки данных по инфраструктуре ЦОД и управления ею. Партнером Vapor IO также является Mesosphere. Этот стартап из города Сан-Франциско, штат Калифорния (США), разработал операционную систему для всего дата-центра на основе проекта с открытым кодом Apache Mesos.

Свежий взгляд на реальные потребности

Учитывая ограниченность пространства в городских центрах и непрерывный рост спроса на вычислительные мощности и емкости СХД внутри ЦОД со стороны обитателей таких городов, продукт Vapor IO можно назвать очень актуальным. Стартап пытается удовлетворить рыночный спрос на высокоплотные вычислительные системы, предлагая клиентам крайне неординарное решение.

Пусть дизайн устройства Vapor Chamber и необычен, но основатели компании приняли во внимание тот факт, что индустрия ЦОД является очень консервативной. Именно поэтому присутствует возможность размещения цилиндрических устройств с клиновидными монтажными стойками внутри традиционного дата-центра.

Но традиционные дата-центры – отнюдь не главная цель стартапа. Цель компании – новый вид ЦОД, в случае которого операторам необходимо прикладывать минимальные усилия для поддержания работоспособности инфраструктуры, при этом местоположение нового ЦОД имеет преимущество перед всеми остальными факторами.