Думая о дата-центрах, многие обыватели, вероятно, рисуют в своем воображении огромные здания, которые очень безопасны и наполнены стойками, вмещающими большое количество IT-систем для хранения и обработки данных. И часто подобный образ является максимально приближенным к реальности.
По крайней мере, пока речь не заходит о дата-центрах для периферийных вычислений (Edge Computing). Периферийные ЦОД другие. В их случае IT-оборудование устанавливается внутри более мелких блоков, которые могут быть размещены на открытом воздухе.
Как правило, периферийные ЦОД размещаются в непосредственной близости от конечных пользователей приложений и потребителей контента, а также рядом с телекоммуникационными линиями, включая сотовые вышки, на которые они полагаются для связи с обслуживаемыми мобильными устройствами, а также для передачи данных в облако.
За свою короткую жизнь концепция Edge породила несколько клише. Например, считается, что периферийные дата-центры состоят из кластера стоек, установленных в стандартном транспортировочном ISO-контейнере. Да, такой подход используется достаточно часто. На это есть причина. Периферийные ЦОД проще доставлять на место развертывания с помощью стандартной фуры (тягач плюс полуприцеп, на который помещается контейнер). Причем ISO-контейнеры прочны и надежны.
Но это не единственный способ создания периферийного ЦОД.
Периферийный ЦОД = продвинутая стойка
Команда стартапа Dataqube, базирующегося в Кембридже, Великобритания, решила создать предпосылки для того, чтобы операторы и владельцы дата-центров пересмотрели подход к развертыванию периферийных ЦОД. Стартап акцентировал внимание на миниатюризации и отказе от ISO-контейнеров в пользу отдельных стоек с вспомогательным оборудованием (микро-ЦОД).
Основанный в 2020 году вендор разработал стойки, которые, как утверждают представители Dataqube, более транспортабельны и перемещаемы, чем традиционные контейнеры. Данная особенность позволяет развертывать и вводить в эксплуатацию новые вычислительные мощности в рекордно сжатые сроки.
Клиентам доступны микро-ЦОД квадратной формы, хотя подчёркивается возможность изготавливать устройства любого размера и формы. Устройства Dataqube комплектуются прочными корпусами со степенью защиты IP и достаточно большой площадью основания, чтобы вместить стойку. Благодаря модульной архитектуре отдельные микро ЦОД могут быть объединены в кластеры мощностью в несколько мегаватт. Конструкция допускает установку как внутри, так и снаружи помещений.
Надежная, недорогая и быстроразвертываемая система
Стойки содержат блоки распределения электропитания и источники бесперебойного питания (ИБП). По словам представителей Dataqube подобная комплектация позволяет обеспечить надежность, эквивалентную Tier 4 по классификации Uptime Institute. При необходимости возможно добавление генератора.
В каждом микро-ЦОД имеется место для системы охлаждения, размещаемой сверху. Устройства комплектуются встроенным механизмом обнаружения возгорания и самоактивирующейся системой пожаротушения. Также имеются встроенные инструменты для круглосуточного мониторинга инфраструктуры и система безопасности, включающая наружные блоки видеонаблюдения для обнаружения злоумышленников.
Корпуса поддерживают IT-нагрузку мощностью до 30 кВт при использовании воздушного охлаждения. Порог увеличивается до 100 кВт, если клиент выберет опцию жидкостного охлаждения.
Особенности конструкции и автономность позволяют развертывать периферийный ЦОД внутри существующих построек и использовать имеющуюся инфраструктуру, не внося никаких конструкционных изменений.
Стоимость является ключевым фактором при создании дата-центров, и в плане капитальных затрат новая концепция также выигрывает, если верить Dataqube. По словам представителей стартапа, создание микро-ЦОД обходится до 50 процентов дешевле, чем возведение дата-центров более традиционными способами. Развертывание модулей также происходит быстрее, чем в случае строительства традиционных серверных ферм.
Акцент на повышение устойчивости и эффективности
Энергетические потребности дата-центров занимают важное место в повестке дня технологических компаний, а распространение концепции краевых вычислений, как ожидается, еще больше увеличит расходы на электроэнергию.
Проектировщики обычных ЦОД усердно работали над уменьшением воздействия инфраструктуры на окружающую среду и ее энергопотребления, выбирая для возведения серверных ферм такие места как Швеция, где дешевый фрикулинг доступен практически круглогодично. Кроме того, специалисты старались строить крупные ЦОД, чтобы добиться экономии за счет масштаба. Подписывались соглашения об оптовых поставках электричества с владельцами генерирующих мощностей на базе возобновляемых источников энергии.
В случае периферийных вычислений использовать данные стратегии невозможно или крайне проблематично. Но в Dataqube заявляют об успешном внедрении определенных методов, которые превращают использование периферийных ЦОД в преимущество в контексте защиты окружающей среды и снижения энергопотребления.
Одним из наиболее очевидных отличий является размер корпуса. Конструкция обычных контейнеров предполагает создание внутри достаточного свободного пространства, чтобы операторы могли легко перемещаться в ЦОД и работать со стойками. Доступ к гораздо менее крупным модулям Dataqube осуществляется извне. Это означает, что для их изготовления требуется меньше материалов.
Упразднение пространства внутри ЦОД для размещения оператора также позволяет снизить энергопотребление, потому что ввиду отсутствия необходимости для размещения инженеров в дата-центре не нужно ни освещение, ни кондиционирование воздуха.
Минимизации энергопотреблении способствует тот факт, что в устройствах Dataqube используется охлаждение с применением внешнего воздуха (для устройств с IT-нагрузкой до 30 кВт) и жидкостное охлаждение для модификаций с более высокой плотностью мощности внутристоечного оборудования (от 30 до 100 кВт).
Инвестиции в жидкостное охлаждение
В 2022 году Dataqube инвестировала в компанию LiquidCool, специализирующуюся на разработке передовых систем охлаждения электроники, и получила эксклюзивные права на продажу продукции вендора на основе запатентованных технологий. Компания LiquidCool появилась на свет еще в 2014 году, а в 2017 году вендор выпустил систему прямоконтактного жидкостного охлаждения кластеров блейд-серверов для периферийных ЦОД.
Инженеры Dataqube получили доступ к более новой версии данного продукта под названием MiniNode, которая использует экологически чистые диэлектрические жидкости. Компания LiquidCool также предоставила партнеру модульные герметичные стоечные блоки ZPserver с интегрированными СЖО, которые помещаются в существующие серверные стойки и имеют заявленный частичный PUE 1.03.
Отмечается, что оба продукта экономят электроэнергию и ценное внутристоечное пространство, устраняя капитальные затраты (не требуется применять сложные системы обработки воздуха, воздуховоды, фильтры или кондиционеры) и затраты на техническое обслуживание.
Согласно исследованию Uptime Institute, в 2021 году средний показатель эффективности использования энергии (PUE) для отрасли дата-центров составил 1,57. В Dataqube утверждают, что при использовании периферийных микро-ЦОД с жидкостным охлаждением это число может быть уменьшено до 1,05.
Техническая поддержка
Эксплуатация микро-ЦОД может оказаться похожей на прогулку по минному полю. В случае крупных /гипермасштабных ЦОД все оборудование размещается максимально близко внутри одного здания, что упрощает и ускоряет техническое обслуживание, позволяя содержать команду специалистов непосредственно в ЦОД.
Периферийные микро-ЦОД, напротив, устанавливаются на больших расстояниях друг от друга, формируя распределенную вычислительную инфраструктуру, что усложняет техподдержку. Для любого технического вмешательства потребуется посещение инженера или, по крайней мере, подготовка набора оборудования и инструкций, которые должны быть переданы менее «подкованному» в техническом плане местному персоналу.
У клиентов Dataqube есть альтернатива. Они могут либо заказать ремонт и техническое обслуживание у стартапа в рамках дополнительного послепродажного обслуживания либо выполнять все самостоятельно. Первый вариант намного проще. Но даже при выборе второй опции клиенты не остаются один на один с инфраструктурой. Поставщик микро-ЦОД готов наблюдать за оборудованием 24 часа в сутки, 7 дней в неделю, а также предлагает полную консалтинговую поддержку.
Осторожно! Двери закрываются
Существует дополнительная проблема, которую следует учитывать при обслуживании периферийных ЦОД. Традиционные дата-центры представляют собой вполне стандартные здания с дверями, поэтому приезжий инженер может войти машзал и открыть стойку, не подвергая оборудование внутри нее прямому воздействию каких-либо экстремальных погодных условий (ветер, снег, дождь). Даже стойки в контейнерах обеспечивают подобную защиту.
Но микро-ЦОД вроде продуктов Dataqube открываются прямо на воздух и обслуживаются инженером, стоящим снаружи. Открытие корпуса может привести к тому, что оборудование внутри подвергнется неожиданному воздействию температуры или влажности, пыли и грязи.
Поэтому разработчикам микро-дата-центров , предназначенных для эксплуатации вне помещений, приходится подбирать высоконадежные компоненты. Кроме того, к обслуживанию подобных устройств привлекаются инженеры, осведомлённые о необходимости принятия надлежащих мер предосторожности, помимо тех, которые требуются при работе в здании или контейнере.
Безопасность также находится в центре внимания инженеров. Например, в Dataqube изготавливают корпуса микро-ЦОД из нержавеющей стали. Устройства не имеют внешних дверных ручек, с помощью которых можно было бы открыть корпус, и считывателей карт, к которым можно получить доступ. А система видеонаблюдения обеспечивает дополнительный уровень защиты.
