Деректер орталығының құрылысы мен мақсаты

Деректер орталығы – серверлерді орналастыратын ғимарат. Энергия тұтыну, инфрақұрылым, қауіпсіздік жүйелері туралы ақпарат. IT операциялары үшін маңызды!

15 мин оқу

100%

Дереккөз: Data center — Wikipedia

Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.

Мазмұны

Кіріспе

Компьютерлік серверлер мен оларға байланысты жабдықтарды орналастыру үшін пайдаланылатын ғимарат немесе бөлме. Деректер орталығы (американдық ағылшын тілінде) немесе деректер орталығы (британдық ағылшын тілінде) – компьютерлік жүйелер мен телекоммуникация және сақтау жүйелері сияқты қосалқы компоненттерді орналастыруға арналған ғимарат, ғимарат ішіндегі арнайы белгіленген орын немесе ғимараттар тобы. Ақпараттық технологиялар (ИТ) операциялары бизнестің үздіріліссіз жұмыс істеуі үшін өте маңызды болғандықтан, мұндай орталықтарда көбінесе қуатпен жабдықтау, деректер байланысы, қоршаған ортаны бақылау (мысалы, кондиционерлеу, өрттен қорғау) және түрлі қауіпсіздік құрылғылары сияқты қосымша немесе резервтік компоненттер мен инфрақұрылым болады. Ірі деректер орталығы – өнеркәсіптік деңгейдегі операция, ол шағын қала тұтынатын электр қуатына тең. 2022 жылы жаһандық деректер орталықтарының электр қуатын тұтынуы шамамен 240 340 ТВт·сағ құрады, бұл жаһандық электр қуатына деген сұраныстың шамамен 1,3%-ына тең. Бұл криптовалюта өндіруге жұмсалатын энергияны қамтымайды, ол 2022 жылы шамамен 110 ТВт·сағ, немесе жаһандық электр энергиясына деген сұраныстың 0,4%-ын құрады деп бағаланды. Деректер орталықтары көлемі, қуат талаптары, резервтік мүмкіндіктері және жалпы құрылымы тұрғысынан әртүрлі болуы мүмкін. Деректер орталықтарының түрлерін жіктеу үшін қолданылатын төрт негізгі категория: жеке орналасқан деректер орталықтары, колокациялық орталықтар, гипермасштабты деректер орталықтары және шеткі деректер орталықтары.

Тарих

Деректер орталықтарының тамыры 1940 жылдардағы үлкен компьютерлік бөлмелерде, ENIAC-те, деректер орталығының ең алғашқы мысалдарының бірінде жатыр. Алғашқы компьютерлік жүйелерді пайдалану және күтіп ұстау қиын болғандықтан, олардың жұмыс істеуі үшін арнайы орта қажет болды. Барлық компоненттерді қосу үшін көптеген кабельдер керек болды, оларды орналастыру және ұйымдастыру үшін әртүрлі әдістер ойлап табылды, мысалы, жабдықты орнатуға арналған стандартты тіреулер, көтерілген едендер және кабельдік лотоктар (жоғарыдан немесе көтерілген еденнің астынан орнатылған). Бір ғана негізгі компьютерге көп қуат қажет болды және оны қызып кетпеуі үшін салқындату қажет еді. Қауіпсіздік маңызды болды – компьютерлер қымбатқа түсті және көбінесе әскери мақсаттарда қолданылды. Сондықтан компьютерлік бөлмеге кіруді бақылау үшін негізгі ережелер жасалды. Микрокомпьютер индустриясының дамуы кезінде, әсіресе 1980 жылдары, пайдаланушылар компьютерлерді кеңінен қолдана бастады, көбінесе жұмыс істеу талаптарына көп мән бермейтін. Алайда, ақпараттық технология (АТ) операциялары күрделене бастағанда, ұйымдар АТ ресурстарын басқару қажеттігін сезінді. Арзан желілік жабдықтардың болуы және желілік кабельдеудің жаңа стандарттары серверлерді компания ішіндегі белгілі бір бөлмеге орналастыруға мүмкіндік беретін иерархиялық жүйені құруға ықпал етті. Осы кезде, арнайы жасалған компьютерлік бөлмелерге қатысты «деректер орталығы» термині кеңінен таныла бастады. Деректер орталықтарының қарқынды өсуі 1997-2000 жылдардағы доткомдық көпіршік кезінде болды. Компанияларға жүйелерді іске қосу және интернетте өкілдік ету үшін жылдам интернет-қосылым және үздіріссіз жұмыс қажет болды. Мұндай жабдықты орнату көптеген кіші компаниялар үшін мүмкін болмады. Көптеген компаниялар үлкен құрылыстар салуды бастады, олар интернет-деректер орталықтары (IDC) деп аталды, олар резервтік көшірме сияқты қосымша мүмкіндіктерді ұсынды: «Егер Bell Atlantic желісі үзілсе, біз оларды ауыстырып, істен шығу уақытын қысқарта аламыз». Деректер орталықтарын салу және күтіп ұстау әдетте қымбатқа түседі.

Data centers have their roots in the huge computer rooms of the 1940s, typified by ENIAC, one of the earliest examples of a data center. Early computer systems, complex to operate and maintain, required a special environment in which to operate. Many cables were necessary to connect all the components, and methods to accommodate and organize these were devised such as standard racks to mount equipment, raised floors, and cable trays (installed overhead or under the elevated floor). A single mainframe required a great deal of power and had to be cooled to avoid overheating. Security became important – computers were expensive, and were often used for military purposes. Basic design guidelines for controlling access to the computer room were therefore devised. During the boom of the microcomputer industry, and especially during the 1980s, users started to deploy computers everywhere, in many cases with little or no care about operating requirements. However, as information technology (IT) operations started to grow in complexity, organizations grew aware of the need to control IT resources. The availability of inexpensive networking equipment, coupled with new standards for the network structured cabling, made it possible to use a hierarchical design that put the servers in a specific room inside the company. The use of the term data center, as applied to specially designed computer rooms, started to gain popular recognition about this time. A boom of data centers came during the dot com bubble of 1997–2000. Companies needed fast Internet connectivity and non stop operation to deploy systems and to establish a presence on the Internet. Installing such equipment was not viable for many smaller companies. Many companies started building very large facilities, called internet data centers (IDCs), which provide enhanced capabilities, such as crossover backup: "If a Bell Atlantic line is cut, we can transfer them to to minimize the time of outage." Data centers typically cost a lot to build and maintain.

Заманауи деректер орталықтарына қойылатын талаптар

Модернизация және деректер орталығын трансформациялау өнімділікті және энергия тиімділігін арттырады. Ақпараттық қауіпсіздік де маңызды мәселе, сондықтан деректер орталығы қауіпсіздік бұзушылықтарының ықтималдығын азайтатын қауіпсіз орта ұсынуы керек. Осылайша, деректер орталығы орналасқан компьютерлік ортаның тұтастығы мен жұмыс істеуін қамтамасыз ету үшін жоғары стандарттарды сақтауы тиіс. Халықаралық деректер корпорациясы (IDC) зерттеу компаниясы деректер орталығының орташа жасын тоғыз жыл деп анықтады. Дерек көлемінің өсуі (2025 жылға қарай 163 зеттабайт) деректер орталықтарын жаңғырту қажеттілігін тудыратын факторлардың бірі болып табылады. Модернизацияға назар аудару – жаңалық емес: ескірген жабдықтар туралы алаңдаушылық 2007 жылы білдірілген, ал 2011 жылы Uptime Institute ондағы жабдықтардың жасы туралы алаңдаушылық танытқан. 2018 жылға қарай алаңдаушылық тағы өзгерді, бұл жолы қызметкерлердің жасына қатысты: «Деректер орталығы қызметкерлері жабдықтан гөрі жылдам қартайып барады».

Деректер орталығының трансформациясы

Деректер орталығын трансформациялау интеграцияланған жобалар арқылы кезең-кезеңмен, уақыт өте жүзеге асырылады. Бұл деректер орталығын жаңартудың дәстүрлі, сериялық және бөлек (силостық) тәсілінен өзгеше. Деректер орталығын трансформациялау жобаларының негізгілері: стандарттау/біріктіру, виртуализация, автоматтандыру және қауіпсіздік. Стандарттау/біріктіру: Деректер орталықтарының санын азайту және серверлердің (физикалық және виртуалды) таралуына жол бермеу жиі ескі жабдықтарды ауыстыруды қамтиды және стандарттау арқылы жеңілдетіледі. Виртуализация: Капиталдық және операциялық шығындарды төмендетеді, энергия тұтынуды азайтады. Виртуалды жұмыс орындарын деректер орталықтарында орналастырып, жазылым бойынша жалға беруге болады. 2008 жылы Lazard Capital Markets инвестициялық банкі 2012 жылға қарай кәсіпорындардың 48 пайызының операциялары виртуалды жағдайда жүзеге асырылатынын болжады. Gartner виртуализацияны жаңарту процесін жеделдететін фактор ретінде қарастырады. Автоматтандыру: Қамтамасыз ету, конфигурациялау, жаңарту, шығаруды басқару және нормативтік талаптарға сәйкестік сияқты тапсырмаларды автоматтандыру, тек білікті IT мамандары жетіспеген жағдайда ғана емес, қажет.

Көтерілген еден

GR 2930 деп аталатын көтерілген еден стандарттары туралы нұсқаулықты Ericsson еншілес компаниясы Telcordia Technologies әзірледі. Бірінші көтерілген еденді компьютер бөлмесі IBM компаниясы 1956 жылы жасаған, ал олар "1960 жылдан бері қолданылып келеді", бірақ 1970 жылдары компьютер орталықтарында салқын ауаның тиімдірек айналымын қамтамасыз ету арқасында бұл кеңінен таралды. Көтерілген еденнің бастапқы мақсаты – кабельдерді тартуға қолжетімділік жасау болды. Қараңғы деректер орталығы, сондай-ақ қара деректер орталығы деп те аталатын деректер орталығында штаттық персоналдың тікелей кіру қажеттілігі ерекше жағдайларды қоспағанда, жойылған. Деректер орталығына персоналдың кіруі қажет болмағандықтан, оны жарықтандырусыз пайдалануға болады. Барлық құрылғылар қашықтықтан басқарылатын жүйелер арқылы басқарылады және автоматтандыру бағдарламалары қадағаланбайтын операцияларды жүзеге асыру үшін қолданылады. Энергияны үнемдеуге, персоналға кететін шығындарды азайтуға және деректер орталығын халық қоныстанған жерлерден алыс орналастыруға қоса, жарықтандырусыз деректер орталығын іске қосу инфрақұрылымға қарсы жасалатын зиянды шабуылдардың қаупін де азайтады.

Шу деңгейі

Жалпы алғанда, жергілікті билік дерекқор орталықтарындағы шу деңгейінің "ең жақын тұрғын үйіндегі түнгі фондық шу деңгейінен 10 дБ төмен болуын" қалайды. OSHA ережелері дерекқор орталықтары ішіндегі шу деңгейі 85 децибелден асса, оны бақылауды талап етеді. Дерекқор орталығының серверлік аймақтарындағы шу деңгейі орташа есеппен 92-96 дБ(А)-ға жете алады. Дерекқор орталықтарының жанында тұратын тұрғындар бұл дыбысты "күндіз-түні жоғары жиілікті гул" деп сипаттайды, сондай-ақ: "Бұл ұшақ қозғалтқышының үнемі қосылып тұрған аэродромдағыдай, бірақ ұшақ бос жүріп, ешқашан ұшып кетпейді".

Дыбыстың сыртқы көздеріне HVAC жабдықтары және энергия генераторлары жатады.

Жоғары қол жетімділік

Деректер орталығының 95%-дан жоғары жұмыс істеу уақытынан туындайтын деректердің қолжетімділігін өлшеу үшін әртүрлі көрсеткіштер бар, соның ішінде шкаланың ең жоғары деңгейі 99%-дан кейін қанша "тоғыздық" санын қоюға болатынын анықтайды.

Модульділік және икемділік

Модульділік және икемділік – деректер орталығының уақыт өте келе өсуіне және өзгеріп дамуына мүмкіндік беретін маңызды элементтер. Деректер орталығы модульдері – бұл алдын ала жобаланған, стандартталған құрылыс бөліктері, оларды қажеттікке қарай оңай конфигурациялауға және жылжытуға болады. Модульді деректер орталығы жүк контейнерлері немесе осыған ұқсас көшіруге ыңғайлы контейнерлерде орналасқан деректер орталығы жабдықтарынан тұруы мүмкін. Деректер орталығының құрамдас бөліктері алдын ала дайындалып, стандартталуы мүмкін, бұл қажет болған жағдайда жылжытуды жеңілдетеді.

Электр қуаты

Қосалқы қуат бір немесе бірнеше үзіліссіз қуат көздері, аккумуляторлық батареялар және/немесе дизельдік / газ турбиналық генераторлардан тұрады. Жекелей сәтсіздіктерді болдырмау үшін электр жүйелерінің барлық элементтері, қосалқы жүйелерді қоса алғанда, әдетте дубликатталады, ал маңызды серверлер А және Б қуат желілеріне қосылады. Мұндай конфигурация көбінесе жүйеде N+1 деңгейінде артықшылықты қамтамасыз ету үшін жасалады. Электр қуаты үзілген жағдайда бір көзден екіншісіне жылдам ауысуды қамтамасыз ету үшін кейде статикалық ауыстырғыштар қолданылады.

Ауа ағыны

Ауа ағынын басқару деректер орталығы компьютерлерін тиімді салқындату үшін, IT жабдықтарынан шығарылған ыстық ауаның қайта айналымын болдырмау және тиімсіз ауа ағынын азайту қажеттігін шешеді. Ыстық және суық ауа ағындарын бөлудің бірнеше тәсілі бар, мысалы, ыстық/суық қатарларды жабу және қатар ішіндегі салқындату құрылғыларын орнату.

Жолды ұстау

Салқын қатарларды оқшаулау жабдық тіректерінің артқы жағын ашық қалдыру арқылы жасалады, ал серверлердің алдыңғы жағы есіктермен және қақпақтармен жабылады. Бұл, ірі азық-түлік компанияларының өнімдерін салқындатып сақтау тәсіліне ұқсас. Компьютер шкафтары/серверлік фермалар көбінесе ыстық/суық қатарларды оқшаулау үшін ұйымдастырылады. Ауа арналарының дұрыс орналасуы суық және ыстық ауаның араласуын қамтамасыз етеді. Шкафтар қатарлары бір-біріне қарама-қарсы орналастырылады, осылайша салқын және ыстық ауаның кірісі мен шығысы араласпайды, бұл салқындату тиімділігін күрт төмендетеді. Балама ретінде, еден асты панельдері көтерілген едендегі желдеткіштік плиткаларға бағытталған тиімді суық ауа жолдарын құруға мүмкіндік береді. Салқын немесе ыстық қатарларды оқшаулауға болады. Тағы бір мүмкіндік – шкафтарға тік шығару арналары орнату. Ыстық шығару құбырлары/желдеткіштері/арналары ауаны төменгі жағынан жоғарыдағы Plenum кеңістігіне және салқындату құрылғыларына немесе сыртқы желдеткіштерге бағыттауы мүмкін. Бұл конфигурацияда дәстүрлі ыстық/суық қатарлар конфигурациясы қажет емес.

Қауіпсіздік

Денелік қол жеткізу әдетте шектеулі. Қабатталған қауіпсіздік көбінесе қоршаулар, бастиондар және мантраптармен басталады. Деректер орталығы үлкен болса немесе құпиялы ақпаратты қамтыса, бейнекамералармен бақылау және тұрақты күзетшілер дерлік әрқашан болады. Саусақ іздерін тану арқылы кіреберіс мантраптары жиі қолданыла бастады. Кейбір деректерді қорғау ережелері кіруді тіркеуді талап етеді; кейбір ұйымдар оны кіруді бақылау жүйелерімен тығыз байланыстырады. Негізгі кіреберісте, ішкі бөлмелерге кіреберісте және жабдық шкафтарында бірнеше кіру жазбалары жасалуы мүмкін. Шкафтарға кіруді басқаруды интеллектуалды қуат тарату құрылғыларымен интеграциялауға болады, сонда құлыптар бір құрылғы арқылы желіге қосылады.

Энергияны пайдалану

Энергияны пайдалану дерек орталықтары үшін маңызды мәселе болып табылады. Электр қуатының тұтынуы, серверлердің шкафы үшін бірнеше кВт-тан бастап, ірі объектілер үшін ондаған мегаватқа дейін жетеді. Кейбір объектілерде электр қуатының тығыздығы, әдеттегі кеңсе ғимаратынан 100 есе артық. Жоғары қуат тығыздығына ие объектілер үшін электр энергиясының құны басым операциялық шығын болып табылады және дерек орталығының жалпы меншік құнының (TCO) 10% астам бөлігін құрайды.

Парниктік газдар шығарындылары

2020 жылы дерек орталықтары (криптовалюта өндіруді есептемегенде) және деректерді беру әрқайсысы әлемдік электр энергиясының шамамен 1% -ын қолданды. Бұл электр энергиясының бір бөлігі төмен көміртекті болғанымен, IEA «үкімет пен индустрия энергия тиімділігін арттыру, жаңартылатын энергияны сатып алу және ҒЗТК-ға инвестициялау» бойынша күш-жігер жұмсауға шақырды. Олар сондай-ақ өмірлік циклдегі эмиссияларды, яғни құрылыстардағы сияқты енгізілген эмиссияларды ескеру қажет екенін айтты. Кейбір қытай компаниялары, мысалы Tencent, 2030 жылға дейін көміртектік бейтараптыққа қол жеткізуге уәде берді, ал басқалары, мысалы Alibaba, Greenpeace ұйымы тарапынан көміртектік бейтараптыққа қол жеткізуге міндеттеме бермегені үшін сынға ілінді.

Энергия тиімділігі және жалпы шығындар

Деректер орталықтарында энергия тиімділігін өлшеу үшін ең көп қолданылатын көрсеткіш – энергияны пайдалану тиімділігі (PUE), ол деректер орталығына кіретін жалпы қуаттың ақпараттық технологиялық жабдықтар (ИТ) пайдаланатын қуатқа қатынасы ретінде есептеледі. PUE – бұл қосалқы құрылғылар (салқындату, жарықтандыру және т.б.) пайдаланатын қуаттың үлесін өлшейтін көрсеткіш. АҚШ-тың орташа деректер орталығының PUE көрсеткіші 2.0-қа тең, яғни ИТ жабдықтарына жеткізілген әрбір ватт энергияға жалпы қуаттың екі ватты (қосалқы шығындар + ИТ жабдықтары) жұмсалады. Қазіргі заманғы деректер орталықтарының PUE шамамен 1.2 құрайды деп бағаланады. Google өзінің жұмыс істеп тұрған деректер орталықтарының тоқсандық тиімділік көрсеткіштерін жариялайды. Екі фазалы сұйыққа батыру салқындату технологиясы арқылы 1.01-ге дейін төмен PUE көрсеткішіне қол жеткізілді. АҚШ Қоршаған ортаны қорғау агенттігі жеке немесе ірі деректер орталықтары үшін Energy Star рейтингісін ұсынады. Экомаркаға ие болу үшін деректер орталығы барлық есептелген нысандардың энергия тиімділігі бойынша жоғарғы квартилінде болуы керек. 2015 жылғы Энергия тиімділігін жақсарту туралы заң (АҚШ) федералдық нысандарды, соның ішінде деректер орталықтарын, тиімдірек жұмыс істеуге міндеттейді. Калифорния штатының ережелер жинағының 24-тарауы (2014) әрбір жаңадан салынған деректер орталығында энергия тиімділігін оңтайландыру үшін ауа ағынын бақылаудың белгілі бір түрі болуын талап етеді. Еуропалық Одақта да осыған ұқсас бастама бар: деректер орталықтары үшін ЕО-ның әрекет кодексі.

Энергияны пайдалануды талдау және жобалар

Энергияны өлшеу және талдаудың негізгі мақсаты IT жабдықтарының ғана емес, сонымен қатар салқындатқыштар мен желдеткіштер сияқты нысандағы қолдау жабдықтарының энергия тұтынуын қамтиды. 2011 жылы деректер орталықтарындағы сервертік тіреулер 25 кВт-тан жоғары қуатқа есептелген, ал әдеттегі сервер тұтынған электр энергиясының шамамен 30% ысырапқа кетеді деп бағаланған. Ақпарат сақтау жүйелеріне қажетті энергия да артып келеді. Жоғары сенімді деректер орталығының сұранысы 1 мегаватт (МВт) құраса, өмір бойында 20 000 000 долларға электр энергиясын тұтынады, ал салқындату деректер орталығының жалпы меншік құнының 35%-дан 45%-ын құрайды. Есептеулер көрсеткендей, екі жыл ішінде серверді қуаттандыру мен салқындатуға кеткен шығын, серверлік жабдықты сатып алу құнымен тең болуы мүмкін. 2018 жылғы зерттеулер IT жабдықтарын жаңарту жиілігін оңтайландыру және серверлерді тиімді пайдалану арқылы энергияның көп мөлшерін үнемдеуге болатынын көрсетті. 2011 жылы Facebook, Rackspace және басқа компаниялар жасыл деректер орталығы технологияларын дамыту және ашық стандарттарды жариялау мақсатымен Open Compute Project (OCP) жобасын құрды. Жоба аясында Facebook өзінің алғашқы, Prineville қаласындағы арнайы деректер орталығы үшін жасаған серверінің дизайнын жариялады. Серверлерді биік етуге көбірек ауа ағынына арналған кеңістік қалдырылып, аз энергиямен жұмыс істейтін желдеткіштерді пайдалануға мүмкіндік берді. Тікелей саудадан алынған серверлерді сатып алмау арқасында аналық платадағы қажетсіз кеңейту ұялары мен графикалық карта сияқты қажетсіз компоненттердің энергия тұтынуы да сақталды. 2016 жылы Google жобаға қосылып, өзінің 48В DC, жақын тіреулі деректер орталығының дизайнын жариялады. Бұл дизайн Google деректер орталықтарында ұзақ жылдар бойы қолданылып келді. Деректер орталықтарында әдетте қолданылатын көптеген трансформаторларды жою арқылы Google энергия тиімділігін 30%-ға арттырды. 2017 жылы OCP дизайны бойынша салынған деректер орталығы жабдықтарының сатылымы 1,2 миллиард долларды құрады және 2021 жылға қарай 6 миллиард долларға жетеді деп күтілуде. Оны осы деңгейде немесе одан төмен салқындату ақша мен энергияны ысырап етуге әкеледі. Қуатты және салқындатуды талдау, сондай-ақ жылулық бағалау деп те аталатын, белгілі бір аймақтардағы температураның салыстырмалы деңгейін, сонымен қатар салқындату жүйелерінің белгілі бір температураны ұстап тұру қабілетін өлшеуге арналған. Қуатты және салқындатуды талдау ыстық нүктелерді анықтауға, электр қуатын пайдалану тығыздығын арттыруға болатын салқындатылған аймақтарды, жабдықтарды жүктеудің шекті деңгейін, көтерілген еден стратегиясының тиімділігін және температураны теңестіру үшін жабдықтарды орналастырудың оңтайлы жолдарын (мысалы, кондиционерлерді) анықтауға көмектеседі. Қуаттылықпен салқындату тығыздығы – орталықтың максималды қуатпен қанша шаршы метрді салқындата алатынын көрсететін өлшем. Деректер орталықтарын салқындату серверлерден кейін екінші ең көп энергияны тұтынады. Салқындатуға жұмсалатын энергия ең тиімді деректер орталықтарында жалпы энергия тұтынудың 10%-ын құраса, стандартты ауамен салқындатылатын деректер орталықтарында 45%-ға жетеді.

The focus of measuring and analyzing energy use goes beyond what is used by IT equipment; facility support hardware such as chillers and fans also use energy. In 2011, server racks in data centers were designed for more than 25 kW and the typical server was estimated to waste about 30% of the electricity it consumed. The energy demand for information storage systems is also rising. A high availability data center is estimated to have a 1 megawatt (MW) demand and consume $20,000,000 in electricity over its lifetime, with cooling representing 35% to 45% of the data center's total cost of ownership. Calculations show that in two years, the cost of powering and cooling a server could be equal to the cost of purchasing the server hardware. Research in 2018 has shown that a substantial amount of energy could still be conserved by optimizing IT refresh rates and increasing server utilization. In 2011, Facebook, Rackspace and others founded the Open Compute Project (OCP) to develop and publish open standards for greener data center computing technologies. As part of the project, Facebook published the designs of its server, which it had built for its first dedicated data center in Prineville. Making servers taller left space for more effective heat sinks and enabled the use of fans that moved more air with less energy. By not buying commercial off the shelf servers, energy consumption due to unnecessary expansion slots on the motherboard and unneeded components, such as a graphics card, was also saved. In 2016, Google joined the project and published the designs of its 48V DC shallow data center rack. This design had long been part of Google data centers. By eliminating the multiple transformers usually deployed in data centers, Google had achieved a 30% increase in energy efficiency. In 2017, sales for data center hardware built to OCP designs topped $1.2 billion and are expected to reach $6 billion by 2021. Cooling it at or below wastes money and energy. A power and cooling analysis, also referred to as a thermal assessment, measures the relative temperatures in specific areas as well as the capacity of the cooling systems to handle specific ambient temperatures. A power and cooling analysis can help to identify hot spots, over cooled areas that can handle greater power use density, the breakpoint of equipment loading, the effectiveness of a raised floor strategy, and optimal equipment positioning (such as AC units) to balance temperatures across the data center. Power cooling density is a measure of how much square footage the center can cool at maximum capacity. The cooling of data centers is the second largest power consumer after servers. The cooling energy varies from 10% of the total energy consumption in the most efficient data centers and goes up to 45% in standard air cooled data centers.

Энергия тиімділігін талдау

Энергия тиімділігін талдау деректер орталығының ИТ және инфрақұрылымдық жабдықтарының энергия тұтынуын өлшеуді қамтиды. Типтік энергия тиімділігін талдау деректер орталығының электр қуатын пайдалану тиімділігін (PUE) сияқты факторларды салалық стандарттармен салыстырып өлшеуге, механикалық және электрлік тиімсіздік көздерін анықтауға және ауамен басқару көрсеткіштерін бағалауға бағытталған. Дегенмен, қазіргі көптеген көрсеткіштер мен тәсілдердің кемшілігі – олар талдауға ИТ жабдықтарын қоспайды. Нақты мысалдар көрсеткендей, деректер орталығында энергия тиімділігін кешенді түрде қарастыру арқылы, басқа жағдайда мүмкін болмайтын айтарлықтай тиімділікке қол жеткізуге болады.

Есептік сұйықтық динамикасы (CFD) талдауы

Бұл талдау түрі әр деректер орталығындағы ерекше жылулық жағдайларды түсіну үшін күрделі құралдар мен техникаларды қолданады. Сандық модельдеу арқылы деректер орталығының температурасын, ауа ағынын және қысымның өзгеруін болжауға болады, бұл өнімділікті және энергия тұтынуды бағалауға мүмкіндік береді. Осы орталық жағдайлардың әсерін болжау арқылы деректер орталығының CFD талдауы жоғары тығыздықтағы тіректемелердің төмен тығыздықтағы тіректемелермен араласуының салдарларын, сондай-ақ салқындату ресурстарына, нашар инфрақұрылымды басқаруға және жоспарлы техникалық жөндеулер үшін кондиционердің (АЖ) істен шығуына немесе тоқтатылуына тигізетін әсерді анықтауға көмектеседі.

Жылу аймағын карталау

Термикалық аймақ картасы дерек орталығындағы ыстық және салқын аймақтардың үш өлшемді суретін жасау үшін сенсорлар мен компьютерлік модельдеуді пайдаланады. Бұл ақпарат дерек орталығы жабдықтарын орналастырудың ең тиімді жолын анықтауға көмектеседі. Мысалы, маңызды серверлерді артық кондиционерлермен қамтамасыз етілген салқын аймаққа орналастыруға болады.

Жасыл деректер орталықтары

Деректер орталықтары көп қуатты пайдаланады, оның екі негізгі тұтыну саласы бар: жабдықты іске қосуға қажетті қуат және жабдықты салқындатуға қажетті қуат. Қуат тиімділігі бірінші санаттағы шығындарды азайтады. Табиғи тәсілдермен салқындату құнын төмендету үшін орналасқан жерді таңдау маңызды: Егер басты назар жақсы талшықты байланыс желілерінен, қуат желісіне қосылудан және жабдықты басқаруға қажетті адамдар шоғырланған жерлерден аулақ болу болса, деректер орталығы пайдаланушылардан шақырымдармен алыс орналасуы мүмкін. Google немесе Facebook сияқты ірі деректер орталықтары халық тығыз қоныстанған жерлерге жақын болуы міндетті емес. Сыртқы ауаны пайдаланып салқындатуға болатын Арктика аймақтарына деген сұраныс артып келеді. Жаңаруға жарамды электр энергиясының көздері де үлкен артықшылық. Сондықтан, Канада, Финляндия, Швеция, Норвегия және Швейцария сияқты жағдайлары қолайлы елдер бұлтты есептеу деректер орталықтарын өздеріне тартуға тырысуда.

Бірқалыпты ток дерек орталықтары

Тұрақты токпен жұмыс ілейтін деректер орталықтары – күн панельдері арқылы орнында тұрақты ток өндіретін және электр энергиясын аккумуляторлық батареялармен сақтайтын деректер орталықтары. Компьютерлер тұрақты токпен жұмыс істейді, сондықтан желіден алынатын айнымалы токпен жұмыс істеудің қажеті болмайды. Деректер орталығы резервтік қуат көзі ретінде желідегі айнымалы токты пайдалана беруі мүмкін. Тұрақты токпен жұмыс ілейтін деректер орталықтары 10%-ға дейін тиімдірек болуы және инверторларға арналған алаңды азайтуы мүмкін.

Энергияны қайта пайдалану

Ауамен салқындатылған деректер орталықтарынан шығатын жылуды қайта пайдалану өте қиын. Сондықтан деректер орталықтарының инфрақұрылымы көбінесе жылу сорғыларымен жабдықталады. Жылу сорғыларына балама ретінде деректер орталығының барлық бөліктерінде сұйық салқындатуды қолдану мүмкіндігі қарастырылады. Сұйық салқындатудың әртүрлі техникалары біріктіріліп, су арқылы барлық жылуды жинап алатын толық сұйық салқындату инфрақұрылымын құруға болады. Әртүрлі сұйық технологиялар 3 негізгі топқа бөлінеді: жанама сұйық салқындату (сумен салқындатылған тіректемелер), тікелей сұйық салқындату (чипке тікелей салқындату) және толық сұйық салқындату (толық сұйықтыққа батыру, мысалы, серверді сұйықтықта салқындату). Бұл технологиялардың үйлесімі температуралық тізбектелген сценарийлердің бөлігі ретінде жылу каскадын құруға мүмкіндік береді, соның арқасында деректер орталығынан жоғары температуралы су шығаруға болады.

Желілік инфрақұрылым

Бүгінгі күні деректер орталықтарындағы байланыс көбінесе Интернет протоколы жиынтығын қолданатын желілерге негізделген. Деректер орталықтары серверлер арасындағы және сыртқы әлемге трафикті тасымалдайтын маршрутизаторлар мен коммутаторлар жиынтығын қамтиды, олар деректер орталығы желісінің архитектурасына сәйкес қосылған. Интернет байланысының сенімділігі екі немесе одан көп жоғары деңгейлі провайдерлерді пайдалану арқылы қамтамасыз етіледі (Multihoming қараңыз). Деректер орталығының кейбір серверлері ұйымның ішкі пайдаланушыларына қажетті негізгі интернет және интранет қызметтерін іске асыру үшін қолданылады, мысалы электрондық пошта серверлері, прокси-серверлер және DNS серверлері. Желілік қауіпсіздік элементтері де әдетте орнатылады: брандмауэрлер, VPN шлюздері, кіріп белсенуді анықтау жүйелері және т.б. Желі мен кейбір қолданбаларды бақылау жүйелері де жиі кездеседі. Деректер орталығы ішіндегі байланыс ақауларына жағдайда, қосымша сыртқы бақылау жүйелері де қолданылады.

Сақтық көшірмелерді сақтау

Деректерді сақтық көшірмелеу әдістері деректердің шифрланған көшірмесін сайттан тыс сақтауды қамтиды. Деректерді тасымалдау үшін қолданылатын әдістер: клиент деректерді магниттік таспа сияқты физикалық құрылғыға жазуы, содан кейін таспаны басқа жерге тасымалдау; сақтық көшірме жасау кезінде тиісті байланыстарды пайдалана отырып, деректерді тікелей басқа сайтқа беру; деректерді "бұлтқа" жүктеу.

Модульді деректер орталығы

Жедел орнату немесе төтенше жағдайларды жою үшін бірнеше ірі аппараттық өндірушілер өте қысқа уақыт ішінде орнатылып, пайдалануға берілетін мобильді/модульдік шешімдерді әзірледі.

Микродеректер орталығы

Микро дерек орталықтары (МДО) – дәстүрлі дерек орталықтарына қарағанда кішірек, бірақ соған қарамастан олардың мүмкіндіктерімен бірдей қолжетімділік деңгейіндегі дерек орталықтары. Олар әдетте дерек көзіне жақын орналасқан, байланыс кешігуін азайту үшін, себебі олардың шағын мөлшері бірнеше МДО-ны кең аумаққа таратуға мүмкіндік береді. МДО пайдаланушыға қаратылған, фронт-энд қолданбалар үшін өте қолайлы. Олар жиі шеттік есептеулерде және төмен жайлылықты деректерді өңдеу қажет болатын басқа да салаларда қолданылады.