Времена громадных ЦОДов с неумеренным аппетитом к потреблению энергии уходят в прошлое. Главный редактор портала Data Center Knowledge Евгений Свердлик рассказывает о трех основных тенденциях, которые будут определять дальнейшее развитие ЦОДов.
Индустрия ЦОДов никогда не отличалась открытостью, что связано с тем, что их держатели стремятся сохранить в тайне от конкурентов планировку ЦОДов, логику работы критической инфраструктуры, к тому же они связаны контрактами о неразглашении NDA, что не позволяет строить точные прогнозы в отношении ее будущего. Тем не менее, относительно точное представление о взятом индустрией курсе мы можем получить от аналитиков и поставщиков. Всего можно выделить три основных тенденции, которые окажут значительное влияние на ЦОДы в 2020 г. и в дальнейшем.
Первая из них — это новые возможности, которые открывают машинное обучение и оперативный сбор данных для интеллектуального управления ЦОДами. Во-вторых, возобновившийся интерес к плотности размещения оборудования и технологиям охлаждения. Он связан с машинным обучением и необходимостью сократить площадь вычислительной инфраструктуры для развертывания периферийного оборудования (Edge Computing). В-третьих, интерес к альтернативам дизельным генераторам, который когда-нибудь оправит их в утиль.
Следующий шаг в управлении ЦОДами, ориентированными на данные
В течение многих лет поставщики оборудования и софта упирали на необходимости добавить в инструменты для управления ЦОДом прогнозно-аналитический слой, а именно ПО для управления инфраструктурой (data center infrastructure management, DCIM). Среди мелких игроков их выпуском отметились Nlyte и Vigilent, что касается крупных игроков, то инструменты с возможностями прогнозирования на рынок начали поставлять Schneider Electric и Vertiv. В декабре прошлого года последние сообщили, что им удалось собрать с пользовательских устройств достаточно оперативных данных, чтобы внедрить действенные прогностические функции.
«У нас очень большое озеро данных с миллиардами строк данных, которые мы считаем невероятно важными, — заявил исполнительный вице-президент подразделения сервисов Vertiv Стив Лалла. — Мы готовы к тому, чтобы изменить нашу модель предоставления решений и услуг, чтобы сделать их более прогностическими. Мы также готовы пересмотреть SLA [соглашение об уровне предоставления услуг]». По его словам, имея разрешение клиента, поставщик постоянно собирает данные с клиентских систем при помощи ПО для мониторинга (локально и все чаще за счет SaaS). Со временем Vertiv научилась лучше группировать данные, чтобы они стали читаемыми для аналитики.
Попытки Schneider Electric привнести в управление инфраструктурой ЦОДов прогностический слой в виде ПО как услуги (SaaS) начались еще три года назад, поведал старший вице-президент по инновациям и технический директор подразделения Schneider Secure Power Кевин Браун. «Теперь у нас достаточно данных в облаке, чтобы приступить к внедрению прогностической аналитики, — сообщил он. — Гораздо более сложные и энергоэффективные модели и алгоритмы машинного обучения — это больше не теория. Они выходят в этом квартале». На данный момент Schneider Electric собирает данные с
Сбором данных в компании занимается команда специалистов по данным. По словам Брауна, когда число устройств достигло 200 тыс., она нашла подтверждение точности работы своих алгоритмов, таких, к примеру, которые прогнозируют потенциальный выход из строя батареи ИБП. Чтобы создать еще большее количество прогнозных алгоритмов, компании требуется собрать еще больше данных. Чем их больше — тем больше у алгоритма возможностей. «Панель команд для обучения не выключается до того момента, пока алгоритм не будет отвечать заданным условиям сложности», — объяснил Браун.
Исполнительный директор по исследованиям Uptime Institute Энди Лоуренс считает, что появление машинного обучения привело к возрождению ПО для управления ЦОДами. Когда-то многообещающий рынок ПО DCIM долго не показывал стремительного роста, которого от него ожидали. Но, тем не менее, хотя и медленно, но он все же достиг зрелости, и теперь ПО DCIM рассматривается как основная технология, утверждает вице-президент по исследованиям Uptime Institute Ронда Асьерто. По ее словам, своим
Доступность данных и быстрый прогресс в машинном обучении ускоряют развитие ПО для управления ЦОДами. Помимо этого свою роль играет еще один компонент — Edge Computing. Приступая к планам развертывания множества небольших вычислительных узлов вблизи точек генерации данные, компании сталкиваются с повышенными затратами на эксплуатацию распределенной инфраструктуры. Решить эту проблему можно при помощи инструментов DCIM, особенно предоставляемых в виде облачных сервисов (SaaS), которые позволяют осуществлять удаленный мониторинг и управление ЦОДом с централизованной консоли.
Периферийные вычисления стали центральным элементом SaaS-стратегии Schneider Electric по управлению инфраструктурой. «Идея состоит в том, что информация с конечных устройств стекается в крупнейший ЦОД, где она обрабатывается при помощи облачной системы управления, но сами данные хранятся на конечных устройствах, — пояснил вице-президент по инновациям и ЦОДам Schneider Electric Стивен Карлини. — Особую роль это играет в случае масштабных развертываний. Реальная ценность будет находиться на периферии сети».
Периферийные устройства: небольшие, с высокой плотностью размещения, скоро они будут повсюду
Периферийные вычисления оказывают все большее давление на инженеров, которые проектируют архитектуру ЦОДов, — им приходится работать над компоновкой устройств, чтобы они занимали как можно меньше места. Schneider Electric, например, недавно поделилась подробностями о своем самом маленьком микроЦОДе. Его корпус 6U можно монтировать на стену, в него помещаются серверы, сетевое оборудование и ИБП. Браун рассчитывает, что в 2020 г. маленькой форм-фактор принесет Schneider Electric большие доходы. «Полного развертывания стойки больше не требуется, малый форм-фактор — новое направление развития ЦОДов», — сказал он.
В 2019 г. Vertiv обновила свой портфель ИБП и запустила новое семейство устройств, которые могут хранить больше энергии на единицу пространства, чем когда-либо прежде. Из всех продуктов компании они являются самым беспроигрышным вариантом для 2020 г., сказал вице-президент и генеральный менеджер по системам управления Vertiv Патрик Квирк. ИБП стоечного типа GXT5 подходит для защиты критически важной инфраструктуры централизованных систем, но в первую очередь — периферийных сетей. Мощность моделей варьируется от 500 ВА до 10 кВА.
Компании, которые присматриваются к внедрению Edge Computing, внимательно следят за плодами сотрудничества Schneider Electric, технологической фирмы Iceotope (в ней имеется доля венчурного капитала дочерней компании Schneider Electric), которая занимается технологиями иммерсионного охлаждения, а также дистрибьютора электроники и ИТ-интегратора Avnet. Эти компании заключили партнерство в октябре прошлого года. Вместо погружения серверов в ванну с жидким хладагентом или установки трубок на материнские платы для доставки охлажденной воды непосредственно на чипы, подход Iceotope предполагает полное погружение герметичного шасси в охлаждающую жидкость. Это означает, что решение можно развернуть в стандартных стойках ЦОДов, дооснастив серверы жидкостным охлаждением. Одна из основных проблем, которую решает иммерсионное охлаждение — высокая плотность размещения оборудования при сокращении массы и габаритов.
Широкое внедрение сценариев машинного обучения стало причиной массовых развертываний серверных графических процессоров (GPU), которые используются для моделей глубокого обучения. Охлаждение энергоемких GPU, работающих в стойке с высокоплотным размещением компонентов, выходят далеко за рамки возможностей типовых систем охлаждения ЦОДов. Чтобы решить эту проблему, многие операторы применяют воздушное охлаждение, но в последнее время наиболее привлекательной покупкой стали шкафы с встроенными в заднюю дверь теплообменниками (rear-door heat exchanger, RDHx) c жидкостным охлаждением. Сторонники технологий иммерсионного охлаждения приводят аргументы в свою пользу, говоря, что эти решения не требует вентиляторов охлаждения серверов. «При переходе на жидкостное охлаждение вы можете сократить расход электроэнергии, по крайней мере, на 15%», — отметил Браун.
По его мнению, это также решает много проблем на периферии сети. Отсутствие механических вентиляторов означает отсутствие или меньшее количество других связанных с ними частей, которые могут выйти из строя. Высокая плотность размещения компонентов облегчает развертывание периферийных вычислений в местах, где свободное физическое пространство ограничено. Иммерсионное охлаждение серверов снимает вопрос воздействия пыли, которая может повредить ИТ-оборудование, например, в заводских цехах.
Несмотря на то, что вендоры проявляют интерес к Edge Computing, Uptime Institute не наблюдает большого спроса на «чистые новые» вычислительные мощности Edge, говорит Асьерто. На сегодняшний день большая часть спроса на микроЦОДы с потреблением электроэнергии на уровне 100 кВт или ниже была обусловлена модернизацией серверных шкафов или оборудования в удаленных
точках, где уже имеются вычислительные мощности. По словам аналитика, в этом году также не будет наблюдаться повышенного спроса на Edge-оборудование. Он возникнет тогда, когда появится больше приложений IoT и будет развернута беспроводная инфраструктура 5G.
В ожидании бездизельного бэкапа
Переосмысление дизайна ЦОДов связано с еще одним большим сдвигом — заменой вспомогательных дизельных генераторов батареями или другими технологиями. Операторы только начинают присматриваться к этим технологиям, их крупномасштабная реализация начнется после 2020 г. Как отметил Лоуренс, дизель-генераторы — это «проблема». Их установка и обслуживание обходится дорого, они загрязняют атмосферу и производят много шума. Однако до сих пор они были неотъемлемой частью любого ЦОДа, который работает круглосуточно. Операторы ЦОДов изучают две альтернативы дизельным генераторам: газовые топливные элементы и батареи, причем литиево-ионные батареи являются особенно перспективной технологией.
Не так давно Bloom Energy осуществила ряд крупных развертываний топливных элементов по заказу нескольких операторов ЦОДов, но большинство из них являются дополнительной системой питания в энергосети. Тем временем один из них, дата-центр eBay в штате Юта, использует топливные элементы Bloom в качестве единственного источника энергии, полагаясь на них вместо генераторов для резервного копирования. Как говорит Лоуренс, он знает о множестве «очень интересных пилотных программ», которые стартовали в 2019 г. в качестве альтернативы дизель-генераторам. Кроме того, «значительные исследования в этой области» провел один крупный поставщик услуг колокации.
Благодаря успехам индустрии электромобилей в повышении плотности энергии и удешевления производства литиево-ионных аккумуляторов, эта технология быстро завоевывает популярность в ЦОДах. В настоящее время литиево-ионные аккумуляторы служат для замены свинцово-кислотных батарей в системах ИБП, при этом их время работы постоянно увеличивается. Как говорит Браун, вполне возможно, что в конечном итоге литиево-ионные батареи заменят генераторы. «Я не думаю, что это произойдет в 2020 году, но и не в отдаленной перспективе. Ключевой показатель, который отслеживает Schneider Electric — это то, сколько времени работы вы можете получить от литиево-ионного аккумулятора, который стоит столько же, сколько дизельный генератор. Если два с половиной года назад эта продолжительность составляла 90 минут, то сейчас — почти три часа», — сказал он.
Указанные выше тенденции начали вырисовываться не в прошлом году, и, скорее всего, ни одна из них в этом году не достигнет переломного момента. Пока они не приобрели видимых очертаний, ЦОД будут завоевывать другие разработки, которые начались в прошлом году и в нынешнем подойдут к стадии готовности. К ним относятся процессоры, сети, виртуализация, контейнеры и др., которые еще долгие годы будут формировать основу дата-центров.
