Центры обработки данных – Тогда и сейчас

Слово «datacenter» (аналогом которого в русском языке стала фраза «центр обработки данных», а также более лаконичные слова «ЦОД» и «дата-центр») было придумано только в 1995 году. До этого момента площадки для размещения вычислительных мощностей именовались компьютерными комнатами. Считается, что самым первым ЦОД стала вычислительная площадка под названием ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer) при американском Университете Пенсильвании, которая развёртывалась в период с 1943 по 1946 годы и использовалась для расчета траектории артиллерийских снарядов. Эта задача была крайне актуальной в период Второй мировой войны. Но к тому времени, когда проект был завершен, Вторая мировая война закончилась. Тем не менее, объект стоимостью около 9 млн. долларов США (в пересчете на текущие цены с учетом инфляции доллара) был благополучно введен в эксплуатацию. ЦОД был объявлен прессой «Гигантским мозгом». С точки зрения скорости вычислений он в тысячу раз превосходил электромеханические машины. Эта вычислительная мощность дополнялась универсальной программируемостью. Система ENIAC рассчитывала траекторию за 30 секунд, при этом аналогичные расчеты занимали у человека по 20 часов (один час эксплуатации ENIAC соответствовал 2400 человеко-часов). В апреле 1965 года знаменитый исследователь Гордон Мур опубликовал в американском журнале Electronics документ, озаглавленный «Размещение еще большего количества компонентов на интегральные схемы» (Cramming more components onto integrated circuits). Он писал, что распространение «интегральных схем приведет к таким чудесам, как домашние компьютеры — или, по крайней мере, терминалы, подключенные к центральному компьютеру, автоматические средства управления для автомобилей и персональное портативное оборудование связи». Впоследствии выкладки исследователя стали известны как «Закон Мура», согласно которому, удваивание количества транзисторов на чипе одинаковой площади происходит каждые пару лет. Благодаря этому тренду стали появляться предшественники современных центров обработки данных, известные как мейнфреймы, представлявшие собой целые интегрированные системы с процессором, памятью, перфокартными устройствами ввода, ленточными накопителями, дисководами, принтерами и так далее – все в едином корпусе, который можно транспортировать с помощью грузовика. Все необходимое вспомогательное оборудование ограничивалось трехфазным источником питания и системой кондиционированием воздуха. Генераторы были редки, а ИБП для вычислительной техники еще не существовало. В те ранние годы производители мейнфреймов были немногочисленны, предлагая клиентам проприетарные решения. Ввиду отсутствия опытных операторов и программистов на рынке, организации были вынуждены повышать квалификацию имеющегося персонала с помощью серий курсов и тестов. Эра мэйнфреймов завершилась в 1985 году путем перехода к распределенной обработке данных и революционной архитектуре клиент / сервер. Большие мэйнфреймы были заменены множеством небольших серверных комнат, и все стало немного хаотичным. В то же время дерегулирование глобальных телекоммуникаций в сочетании с ростом использования интернета сделали аутсорсинг более привлекательным. Компания Telehouse была пионером в области услуг колокейшн, построив крупный коммерческий ЦОД в Нью-Йорке в 1989 году и первый в Великобритании центр обработки данных для предоставления колокейшн-услуг в 1990 году. Бум дот-комов в 1997 году спровоцировал рост строительства центров обработки данных. ЦОД строились в течение года, а специальные корабли работали сверхурочно, прокладывая волоконно-оптические кабели по дну океанов для соединения всей планеты. В те годы практически у любого айтишника, у которого имелся гараж, было желание превратить его в центр обработки данных. Спрос на услуги компаний по строительству ЦОД и колокейшн-провайдеров рос лавинообразно. Это было сумасшедшее время. К сожалению, пузырь доткомов лопнул в 2000 году. Однако строители центров обработки данных продолжали работать, сохраняя уверенность в том, что клиенты придут. ЦОД начали строиться с прицелом на минимизацию соотношения «Вт / квадратный метр» и соответствующей инфраструктуры. Электричество для систем охлаждения превратилось в ключевую статью расходов любого центра обработки данных. Идея о том, что дата-центры должны быть холодными, и температура в машзалах должна быть около 15 C, подстегивала эксплуатационные расходы. В 1999 году ASHRAE (Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха) сформировало технический комитет (TC9.9) из сотрудников различных компаний-производителей IT-решений, чтобы сосредоточиться на проблемах электропитания и охлаждения ЦОД. В 2004 году ASHRAE опубликовала документ под названием «Термические руководящие принципы для сред обработки данных» (Thermal Guidelines for Data Processing Environments), который помог всем игрокам индустрии ЦОД заговорить на общем языке и лучше понимать последствия следования тем или иным требованиям к охлаждению серверов в центре обработки данных. Хотя ASHRAE является американской организацией, ее документы и рекомендации быстро завоевали глобальное признание. Энергоэффективность стала ключевым пунктом повестки дня. В стандартах ASHRAE появились рекомендации о приемлемых температурах в машзалах. В 2004 году специалистами ASHRAE был опубликован документ, в котором этот показатель был установлен на уровне 20-25 C. Тем не менее, большинство проектировщиков ЦОД закладывали более низкий уровень «для безопасности». Но даже увеличение температуры в машзалах с 15 до 20 C привело к большой экономии электроэнергии. В середине прошлого десятилетия появились показатели PUE (эффективность использования энергии) и DCiE (эффективность инфраструктуры центров обработки данных), разработка и внедрение которых слала реальной попыткой снизить стоимость инфраструктуры электропитания и охлаждения ЦОД, необходимой для поддержания работоспособности IT-нагрузки. Появилось понимание того, что стойки с IT-оборудованием потребляют не одинаковое количество электроэнергии и имеют не одинаковые потребности в удалении тепла, а также, что энергопотребление и потребность стоек в охлаждении менялись в течение дня в зависимости от интенсивности использования находящегося внутри них IT-оборудования. Это привело к разработке инновационных систем динамического охлаждения центра обработки данных. Внутриводное охлаждение, системы изоляции «горячий коридор» / «холодный коридор» – эти и многие другие инновационные решения все чаще попадали в центры обработки данных по всему миру. Сегодня в центре внимания проектировщиков, строителей и операторов ЦОД находится модульная концепция. Эта концепция применяется при создании, развертывании и эксплуатации систем электропитания, охлаждение и так далее. Такие устройства являются обычным делом для большинства современных центров обработки данных, что приводит к снижению капитальных затрат, уменьшению эксплуатационных затрат и сокращению PUE.