Хотя ваши требования к домашнему или рабочему компьютеру могут показаться разумными. Или даже высокого класса, в зависимости от вашего варианта использования, он просто не сравнится с вычислительной мощностью и емкостью хранения, необходимыми крупным компаниям. Даже компания разумного размера будет иметь требования к хранению данных от десятков до сотен терабайт.
Вместо того, чтобы распределять эти данные только по устройствам конечных пользователей, которые могут быть выключены или отключены от сети, большая часть данных хранится в централизованной среде. В небольших помещениях это может быть серверная комната. Тем не менее, их называют центрами обработки данных, когда емкость необходимо масштабировать больше, чем небольшая комната.
Каковы цели и преимущества центра обработки данных?
Центр обработки данных должен быть постоянно доступным централизованным хранилищем данных. Поскольку требования к хранению и использованию сетевого оборудования и серверов в основном такие же, как и у дисковых серверов, содержащих необработанные данные, это оборудование обычно группируется.
Группировка инфраструктуры базовой сети делает выполнение нескольких основных задач значительно проще и эффективнее. Одним из основных факторов является подключение. Когда все серверы, данные и сетевая инфраструктура находятся в одном месте, сравнительно просто эффективно соединить их все вместе. Задержку и пропускную способность легче оптимизировать на коротких расстояниях, что обеспечивает максимальную производительность сети. В качестве дополнительного бонуса кабельные линии короче и, следовательно, дешевле, чем если бы все оборудование было более распределенным.
Базовое вычислительное оборудование также нуждается во внешней инфраструктуре, чтобы обеспечить его безопасную и непрерывную работу. Надежное питание, охлаждение, подключение и системы безопасности стоят дорого. Однако они стоят дороже, если вам нужно их дублировать, а не просто иметь одну большую установку.
Что нужно для центра обработки данных?
Основной частью любого центра обработки данных является фактическое вычислительное оборудование. Обычно это серверные стойки. Каждая стойка имеет стандартный размер и может вмещать несколько вычислительных устройств стандартного размера. Фактические устройства обычно описываются в размерах «U», где «U» просто является стандартной единицей высоты. Большинство серверных стоек имеют высоту 42 или 48U, причем стойки высотой 48U также называются семифутовыми стойками. В то время как некоторое компьютерное оборудование имеет размеры 1U, большинство устройств имеют размеры 2U или 3U, хотя некоторые из них могут быть намного выше этого размера.
Данные в центре обработки данных должны быть доступны, как правило, постоянно. По этой причине ожидается высокоскоростная сеть как внутри компании, так и с внешним миром. Кроме того, центры обработки данных спроектированы с системами резервного копирования и резервирования, чтобы обеспечить непрерывность в случае наиболее обоснованных инцидентов.
Если одно устройство выйдет из строя, центры обработки данных будут иметь резервные серверы, хранилища и сетевое оборудование. Его функциональность может быть мгновенно подхвачена вторичным устройством. Блок питания также имеет ряд резервных копий, включая источники бесперебойного питания или ИБП. Этот обеспечивает достаточную мощность для продолжения работы устройств до тех пор, пока не включатся местные генераторы в случае аварии. отключение питания.
Как и все вычислительные устройства, центры обработки данных требуют охлаждения. Системы HVAC обычно используются вместе с осушителями, чтобы обеспечить подачу холодного воздуха, удаление горячего воздуха и отсутствие слишком высокой влажности воздуха.
С таким количеством электричества и тепла всегда есть вероятность пожара. Системы пожаротушения универсальны, но они не могут полагаться на спринклерные системы, так как это нанесет такой же ущерб чувствительному компьютерному оборудованию, как и пожар.
Более тонкие требования и оптимизации
В то время как системы пожаротушения универсальны в центрах обработки данных, они не могут быть на водной основе, так как это может повредить чувствительную электронику. Вместо этого обычно используются инертные газы. Раньше основным выбором был галон, пока не было обнаружено, что он вреден для озонового слоя. Современные системы обычно используют азот. Идея состоит в том, чтобы просто заполнить весь центр обработки данных азотом, выталкивая кислород, необходимый для тушения огня, через вентиляционные отверстия с избыточным давлением.
Хотя это очень эффективно при тушении пожаров, это также смертельно. В атмосфере, богатой азотом и бедной кислородом, вы можете потерять сознание от удушья за считанные секунды. Азот бесцветен, не имеет запаха и вкуса, поэтому нет предупреждения об опасности. Таким образом, системы пожаротушения включают предварительную тревогу, которая предупреждает любого, кто находится внутри, о необходимости немедленно покинуть помещение или добраться до безопасной зоны, оборудованной кислородными баллонами и дыхательными масками. Через короткий промежуток времени, пока люди добираются до безопасного места, газ быстро сбрасывается в центр обработки данных, туша пожар.
Центры обработки данных часто имеют фальшполы. Это дает множество преимуществ. Основное преимущество заключается в том, что в случае наводнения есть больше места для подъема воды, прежде чем произойдет какой-либо реальный ущерб от воды. Фальшполы также позволяют прокладывать кабели под полом. Однако многие предпочитают прокладывать воздушные кабели, чтобы облегчить доступ. Это также обеспечивает удобный способ обеспечения прохладного воздуха в сочетании с пористой напольной плиткой.
Располагая проходы серверных стоек в разных направлениях, можно создавать холодные и горячие проходы. Холодный воздух можно забирать из холодных коридоров, а горячий воздух можно выпускать, а затем удалять из горячих коридоров. Эта компоновка помогает оптимизировать предоставление ресурсов HVAC.
Гиперскейлеры и совместное размещение
Внедрение всей инфраструктуры центра обработки данных стоит дорого. Это может быть особенно сложно для компаний с обширными данными и требованиями к обработке, но в настоящее время с ограниченными средствами. Это также может быть проблемой для компаний, которым не требуется достаточно места, чтобы обеспечить экономию за счет масштаба. Чтобы восполнить этот пробел на рынке, многие компании создают центры обработки данных со слишком большими мощностями, а затем сдают часть этих мощностей компаниям. Центры обработки данных с несколькими арендаторами, подобные этому, называются колокейшн.
Безопасность имеет важное значение, особенно в средах колокейшн. С большим количеством потенциально конфиденциальных данных от разных сторон важна сетевая и физическая безопасность. Центры обработки данных очень осторожны в обоих случаях, предоставляя тщательно разделенные сети для отдельных клиентов, чтобы исключить утечку данных по сети. Физический доступ часто сложно организовать, часто требуется предварительное разрешение.
Доступ к внутренним локациям, как правило, ограничен отдельными запертыми комнатами и даже запертыми клетками, содержащими небольшие группы серверных стоек. «Человек-ловушки» — это полезная функция, которая по сути действует как воздушный шлюз, позволяя быстро закрыть доступ в точке входа с минимальным риском для персонала. Журналы доступа также полезны в целях безопасности, поэтому персонал службы безопасности может быть уверен, что здание было полностью эвакуировано, например, в случае пожара.
Многие из крупнейших центров обработки данных принадлежат гиперскейлерам. Это огромные технологические компании, такие как Google, Amazon и Microsoft. Они покупают огромное количество аппаратного обеспечения и, в некоторых случаях, арендуют доступ к нему. В их случаях доступ обычно виртуализируется, а не физически. Виртуализация может повысить эффективность использования системных ресурсов и обеспечить легкое масштабирование при необходимости.
Местоположение и другие факторы
Расположение центра обработки данных имеет важное значение. Крайне важно находиться рядом с крупным источником питания, высокоскоростным узлом сетевой инфраструктуры и физической транспортной инфраструктурой. Другие соображения включают экологические опасности, такие как землетрясения, извержения вулканов, наводнения и ураганы. Климат также является важным фактором. В более прохладных местах температура окружающего воздуха ниже, поэтому требуется меньше охлаждения перед подачей в центр обработки данных. Это помогает снизить эксплуатационные расходы. В некоторых тестах небольшие центры обработки данных даже размещались под водой. Они использовали потоки прохладной воды, чтобы обеспечить еще более эффективное и дешевое охлаждение.
Модульность также является важным фактором. Со временем вычислительное оборудование совершенствуется, а современные технологии устаревают. Устаревшее оборудование часто менее производительно и менее энергоэффективно. Затем требуется регулярный цикл обновления. Модульность позволяет проводить постоянные обновления, распределяя первоначальные затраты на несколько годовых бюджетов. Это также обеспечивает непрерывную работу без прерывания обслуживания, даже при выполнении крупномасштабных обновлений.
Емкость хранилища также является важным фактором. В то время как большие центры обработки данных могут быть рентабельными, обычно эмпирически дешевле меньше места. Владельцы центров обработки данных, особенно гиперскейлеры, часто тратят целые состояния на носители данных чрезвычайно высокой плотности. Например, корпоративный твердотельный накопитель емкостью 1 ТБ может стоить столько же, сколько корпоративный жесткий диск емкостью 10 ТБ, но при этом обеспечивать гораздо более высокую производительность. Тем не менее, требуется гораздо больше серверных стоек и дисковых серверов, чтобы обеспечить такую же общую емкость хранения.
Это увеличивает пространство и часто затраты на электроэнергию и требует дополнительного охлаждения и т. д. Эта экономия за счет масштаба является причиной того, что доступны многие огромные накопители, которые очень дороги. Они не предназначены для среднего потребителя. Они предназначены для гиперскейлеров, которые заплатят почти все за повышение эффективности использования пространства.
Вывод
Центры обработки данных являются более крупными родственниками серверной комнаты. Они объединяют основное вычислительное оборудование, такое как сетевое оборудование, емкость хранилища, вычислительную мощность и функциональные возможности сервера, в одном месте. Это позволяет добиться эффекта масштаба и упростить подключение. При проектировании центра обработки данных существует множество конструктивных факторов. Тем не менее, центры обработки данных должны быть огромными, чтобы воспользоваться преимуществами эффекта масштаба.
В этом масштабе они, как правило, намного больше, чем нужно большинству компаний, поэтому площади можно сдавать в аренду более мелким компаниям, обеспечивая экономические преимущества для обеих сторон. Центры обработки данных часто располагаются в специально построенных помещениях. Однако некоторые повторно используют неиспользуемые офисные помещения, а некоторые даже расположены в старых новых ядерных бункерах.