Инженерная инфраструктура ЦОД

За последние 5 лет объем данных, которые хранятся и обрабатываются в ЦОД, увеличился втрое. Прогнозируется, что в ближайшее несколько лет это значение будет увеличиваться в геометрической прогрессии. Это диктует новые правила для обеспечения Центров Обработки Данных инженерной инфраструктурой. Увеличение производительности серверов и смежного оборудования приводит к увеличенной нагрузке на энергосистему, повышенному выделению тепла, шума. Все это дополняется более высокими требованиями к энергонезависимости и безопасности. Поэтому современная инженерная инфраструктура ЦОД имеет обновленные стандарты, которые следует учитывать при организации центра обработки данных. 

Здесь можно привести простой пример. Еще в 2010 году для обеспечения работы одной серверной стойки требовалось максимум 5 кВт электроэнергии. А в 2020 году это значение увеличилось до пиковых 10-20 кВт. Соответственно, увеличилось выделение тепла, шума. На фоне этого возникли новые требования к размерам серверных комнат, естественной и принудительной вентиляции, охлаждению устройств. 

Существующие стандарты инженерной инфраструктуры ЦОД

На данный момент инженерная инфраструктура ЦОД разрабатывается с учетом стандартов, разработанных в США, Европе и странах СНГ. Все они имеют приблизительно одинаковые нормы и требования. Например, американский стандарт  EIA/TIA-942 и европейский аналог EN 50173-5 стали базой для российских норм СН 512-78 и ГОСТ.

На практике лучше ориентироваться на западные варианты стандартизации, которые лучше учитывают реалии организации серверных помещений с ЦОД. Если не учесть все требования, инженерная инфраструктура ЦОД может потребовать модернизации спустя короткое время после запуска. Это чревато финансовой нагрузкой и снижением целесообразности работы всего центра.

Состав инженерных систем

Для правильной и эффективной работы Центра Обработки Данных требуются следующие инженерные системы:

• Управление и контроль доступа;
• Естественная и принудительная вентиляция с пропускной способностью воздуха, соответствующей параметрам помещения;
• Система газового пожаротушения и пожарного оповещения;
• Климат-контроль для установки единого уровня температуры на всей площади серверного помещения в ЦОД;
• Охранно-пожарная сигнализация;
• Необходимая мощность электропитания;
• Бесперебойный источник электроэнергии на время экстренного отключения основного питания;
• Стабилизатор напряжения.

Кроме этого, для центров обработки данных с водяным охлаждением необходимо использованием системы с резервуаром для жидкости охлаждения. 

Инженерная инфраструктура ЦОД не может правильно функционировать и без соблюдения правил организации пространства внутри таких помещений. Это важно для циркуляции воздуха и наличия доступа к серверам с разных сторон в случаях, когда они установлены в стойках того или иного типа.

Для чего это нужно

Без правильной инженерной инфраструктуры ЦОД не будут функционировать. Так как Центры Обработки Данных в современной интерпретации потребляют много электроэнергии и выделяют тепло. А еще серверные устройства уязвимы перед несанкционированным доступом и внешними факторами (перепадами напряжения электросети, пожаром и так далее). Если не обеспечить режим естественного охлаждения системы ЦОД и не выполнить другие нормы, сервера могут выйти из строя за пару дней или недель. В них могут перегорать электронные компоненты от скачков напряжения или перегрева, повреждаться SSD или HDD-накопители. А при отсутствии системы ограниченного доступа любой посторонний человек сможет получить доступ к данным, которые проходят через ЦОД. Это чревато потерей конфиденциальной и корпоративной информации.

Именно поэтому ЦОД не запускают до тех пор, пока в помещении не будут выполнены все условия по обустройству правильной инженерной инфраструктуры. 

Область применения ЦОД

Область применения ЦОД определяется содержимым и задачами, которые решают составляющие элементы системы. Центр Обработки Данных представляет собой дата-центр в отдельном помещении или здании с соблюдением всех требований инженерии. В ЦОДах установлены серверные стойки, компьютеры и другое оборудование, способное обрабатывать и передавать трафик. 

Существуют разные типы ЦОД по доступности и содержимому, поэтому и область применения их отличается. Небольшие дата-центры есть у крупных IT-компаний, интернет-магазинов, веб-сервисов. Также крупные ЦОД используются провайдерами, финансовыми компаниями и простыми пользователями, которые используют VPN, сервисы облачного хранения данных, виртуализацию и прочее. 

Без Центров Обработки Данных не могут работать ни веб-сервисы, ни мобильное приложение, ни программное обеспечение, ни сайты. Так как на этом завязана работа хостингов и прочих подсистем. 

Классификация ЦОД с точки зрения доступности

Выделяют четыре классификации ЦОД с точки зрения доступности:

1. Tier 1.
2. Tier 2.
3. Tier 3.
4. Tier 4.

Самой слабой считается классификация Tier 1, которая не используется уже несколько десятилетий. Согласно ее нормам, дата-центры могут не иметь бесперебойного источника энергии и простаивать без работы до 30 часов в году.

Следующий уровень ЦОД именуется Tier 2. Он предполагает возможность остановки работы дата-центра только на время ремонта и обслуживания, но не более 22 часов в год. Такой уровень также встречается очень редко.

Наиболее популярен третий уровень классификации - Tier 3. Такие дата-центры уже должны быть оснащены источниками бесперебойного питания, определенным запасом мощности электросети, вентиляцией, охлаждением и системой ограниченного доступа. А максимальное время годового простоя составляет всего 1,6 часов. 

Самый высокий уровень надежности ЦОД достигается при четвертом уровне Tier 4. Годовое время простоя составляет всего 0,8 часов с максимальным уровнем защиты и автономности (все подсистемы имеют резерв на случай сбоев в электросети даже на длительный период).

Проектирование центра обработки данных

При планировании Центра Обработки Данных нужно учесть следующие факторы:

• Безопасность;
• Кондиционирование;
• Вентилирование;
• Энергообеспечение;
• Охрана и пожаротушение;
• Диспетчеризация и мониторинг;
• Скорость передачи данных.

К помещению для установки серверных стоек выдвигаются особые требования. Например, площадь серверных комнат должна быть более 12 квадратных метров с высотой потолка от 2,44 метра. Доступ для обслуживания должен быть со всех сторон стойки (сзади и спереди). Также есть особые требования к освещенности, которая должна составлять минимум 500 лк при замере на расстоянии 1 метра от потолка. Идеальный горизонт температур от 18 до 27 градусов по Цельсию. Для охлаждения ЦОД нужно использовать и принудительную и естественную вентиляцию. 

Дополнительно важно позаботиться о таких нюансах, как мощность инженерных коммуникаций. Например, для подключения соответствующей мощности электросети потребуется усиленная проводка с заземлением, отдельный электрощит с ограниченным доступом.

Все это позволит соблюдать международные стандарты и требования к инженерной инфраструктуре ЦОД.