Дата-центр без стен от Microsoft

Когда в вашем ведении находятся одни из крупнейших дата-центров, актуальность энергоэффективных методик охлаждения возрастает в разы. Компания Microsoft знает все о масштабных IT-объектах – она работает на рынке центров обработки данных с далекого 1989 года. Возможно, этот бренд ассоциируется у многих в первую очередь с программным обеспечением, тем не менее, факт остается фактом: необходимость развития браузера Internet Explorer заставила Microsoft довольно рано выйти на рынок онлайн-сервисов. Сегодня облачная инфраструктура рэдмондовцев поддерживает более 200 интернет-сервисов, при этом ею пользуются более одного миллиарда клиентов со всего мира.

В дни бума в секторе дата-центров, которые пришлись на долю печально известной эпохи доткомов, задаче поддержания температурного режима IT-оборудования отдавался повышенный приоритет. Строгий контроль окружающей среды в машзалах позволял эффективно отводить тепло, выделяемое вычислительными системами, чтобы предотвратить сбои в работе оборудования. Это было дорогостоящей и затратной задачей, как с экономической, так и с экологической точки зрения.

В период с 2004 по 2007 гг. Microsoft занималась проектирования дата-центров с акцентом на осуществление предельно быстрого развертывания вычислительных мощностей и более эффективную работу. В 2007 году рэдмондовцы представили свой первый дата-центр второго поколения в городе Куинси, штат Вашингтон (США). Создание этого объекта открыло путь для будущих крупномасштабных ЦОД. К сегодняшнему дню инфраструктура объекта в штате Вашингтон существенно выросла и его площадь теперь сравнима с десятью футбольными полями. Внутри этого ЦОД можно обнаружить десятки тысяч серверов для обработки и хранения данных – и все это IT-оборудование работает на 100 процентов за счет возобновляемого источника электроэнергии – гидроэлектростанции.

По мере роста облачного сервиса Azure и других интернет-сервисов компании, специалисты Microsoft переводили свою стратегию в сфере строительства дата-центров на качественно новый уровень путем создания IT-объектов нового поколения по всему миру. При этом оптимальное территориальное распределение позволяло дата-центрами располагаться предельно близко к своим потенциальным клиентам, чтобы сократить задержки.

Когда Microsoft представила дата-центры третьего и четвертого поколения, компания перешла на модульный подход к возведению и обустройству зданий, делая акцент на их эффективность и экологическую устойчивость. Эти модульные вычислительные блоки известны как ITPAC (IT Pre-Assembled Components; IT-Pack). Каждый ITPAC содержит более 400 серверов. Представители Microsoft отмечают, что концепция модульных конструкций позволяет создавать предельно эффективную стратегию расширения вычислительной мощности. Дополнительные модули могут быть добавлены максимально быстро, что сокращает сроки строительства с двух лет (в случае типичного ЦОД) до 12 месяцев, а также способствует снижению капитальных затрат на 30-50 процентов в течение всего срока службы объекта.

Когда была введена в эксплуатацию новая очередь дата-центра Microsoft в Куинси, этот объект стал одним из самых энергоэффективных на планете. По данным софтверной компании, эксплуатация данного ЦОД приводит к попаданию в атмосферу двукратно меньшего объема выбросов углекислого газа по сравнению с традиционными дата-центрами.

Со временем внешнее здание практически исчезло — огромное хранилище данных теперь почти целиком и полностью базируется на модулях ITPAC, которые расположены на бетонных плитах и подключены к источнику электроснабжения и интернету. Они расположены под открытым небом, что позволяет прохладному воздуху проходить через модули, отводя при этом тепло, выделяемое серверами, которые и лежат в основе облачного сервиса Azure.

Данная технология называется экономизация со стороны охлажденного воздуха (или фрикулинг). Принцип ее работы описывается в видеоролике Microsoft (см. ниже). С помощью этого 10-минутного ролика от рэдмондовцев вы можете совершить виртуальный тур по «облаку Microsoft» и дата-центрам, которые являются основой Windows Azure. Представители Microsoft рассказывают, как внедрение модульного подхода привело к повышению энергоэффективности и устойчивости и позволило значительно сократить время, необходимое для развертывания огромного объема вычислительных мощностей:

http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=JJ44hEr5DFE

«Аппараты для кондиционирования воздуха на крыше нагнетают холодный наружный воздух внутрь модулей, чтобы обеспечить охлаждение для серверов и других элементов инфраструктуры. Испарительные воздухоохладители превращают воду в пар, а затем направляют этот пар в воздух, чтобы тот эффективнее поглощал тепло. При этом обводная линия воздуха (Air-Bypass) позволяет поддерживать требуемый температурой режим, вне зависимости от внешних условий. Благодаря этому наш объект использует менее одного процента объема воды, который за год расходуется при эксплуатации традиционных дата-центров».

Описывая свой дата-центр четвертого поколения в Куинси и развернутые там технологии, представители компании говорят: «Наше простое здание из перерабатываемых строительных металлоконструкций предоставляет убежище от непогоды для ITPAC и позволяет эффективно организовать прохождение потоков воздуха через определенные системы в машзале. Этот подход позволил нам выйти на коэффициент эффективности потребления энергии (Power Usage Effectivenes; PUE) в пределах от 1.15 до 1.2 во всех модулях, которые расположены на территории объекта».

Напомним, что коэффициент эффективности потребления энергии дата-центра может быть вычислен путем деления общего энергопотребления объекта на количество электроэнергии, которая используется для запитки IT-оборудования. Так, в среднем по дата-центрам из Соединенных Штатов Америки коэффициент PUE составляет около 2.0.

Несмотря на использование открытых конструкций, инженерам не пришлось приносить в жертву безопасность объекта. Вокруг каждого модуля ITPAC сформирован собственный охраняемый периметр со стенками из стали, а патрулируемый внешний периметр предоставляет собой еще один рубеж обороны. К числу других элементов безопасности относятся двухфакторная система контроля доступа, считыватели данных с бэджей, вездесущие камеры видеонаблюдения и интегрированная система сигнализации. Данные классифицируются на основе их значения и защищаются соответствующим образом. Жесткие диски, содержащие конфиденциальные материалы, обычно полностью утилизируются во время процесса их снятия с эксплуатации. Доступ к объектам ограничивается и предоставляется тем или иным специалистам лишь при возникновении соответствующих потребностей для бизнеса.

Microsoft также использует системы верификации, предоставленные третьей стороной, для оценки возможностей своего объекта. Кроме того, новому ЦОД компании удалось пройти сертификацию согласно нормам ряда стандартов ISO и PCI, получить аттестат соответствия нормам SAS 70 Type II и пройти аккредитацию FISMA.