Интернет вещей в центрах обработки данных

Интернет вещей, о котором сегодня так много говорят, способен оказать заметное влияние на центры обработки данных. Массовое внедрение решений на основе IoT-технологий ведет не только к росту потребности в компьютерных ресурсах и увеличению объемов хранимых в ЦОД данных, но и к определенным изменениям архитектурных концепций самих центров. Стремление обеспечить минимизацию задержек при обработке поступающих в реальном времени данных привело к созданию концепции «туманных» вычислений и граничных ЦОД.

В то же время технологии IoT открывают широкие возможности для значительного повышения уровня автоматизации управления и эффективности оптимизации процессов в центрах обработки данных. Эксперты называют ЦОД весьма перспективными объектами для цифровой трансформации на базе технологий Интернета вещей.

Внедрение IoT в ЦОД — это не только установка многочисленных датчиков для измерения жизненно важных показателей функционирования оборудования. Для их сбора, хранения и обработки нужна развитая инфраструктура, чтобы с помощью средств предиктивной аналитики анализировать происходящие в инфраструктуре ЦОД события и прогнозировать их возможное развитие.

Методология Интернета вещей позволит внедрять модели управления, основанные на данных (Data-Driven Model), использовать для изучения и понимания процессов статистическую информацию, характеризующую работу многих ЦОД, применяя для ее анализа облачные ресурсы.

Управление на основе данных становится одним из перспективных направлений развития современных центров обработки данных, считают аналитики компании 451 Research. Такие системы способны повысить стабильность работы ЦОД, расширить гарантии в соглашениях о качестве обслуживания (Service Level Agreement), уменьшить загрузку эксплуатационного персонала.

Те возможности, которые сегодня относят к Интернету вещей, в той или иной степени уже заложены или появляются в современных программных комплексах управления инфраструктурой ЦОД (Data Center Infrastructure Management, DCIM), которые обеспечивают «видимость» и планирование используемых ресурсов, оптимизацию температурных режимов и энергозатрат, а также снижение совокупной стоимости владения ЦОД.

Поскольку ЦОД все чаще становятся крупными индустриальными объектами, в продуктах и технологиях для мониторинга инфраструктуры и управления различными системами заинтересованы и разработчики комплексов DCIM, и владельцы коммерческих центров обработки данных (КЦОД). И те и другие предлагают свои решения.

DCIM В СОВРЕМЕННЫХ УСЛОВИЯХ

Долгое время системы DCIM приобретались главным образом для наиболее «зрелых» ЦОД крупных предприятий. Теперь, когда общепринятой становится модель аренды ИТ-ресурсов, а поддержка собственных ЦОД оказывается все менее выгодной, наибольший интерес к полномасштабным комплексам DCIM проявляют провайдеры услуг колокейшн и владельцы крупных облачных ЦОД.

Операторы ЦОД стараются использовать развитую функциональность систем DCIM для предоставления своим клиентам дополнительных услуг, получения добавленной стоимости и привлечения новых заказчиков. Поставщики облачных сервисов предпочитают использовать не доступные — с «полки» — коммерческие решения, а собственные продукты, которые разрабатываются с учетом стоящих перед предприятием задач.

Появление многочисленных граничных микроЦОД, к распространению которых, как ожидается, приведет развертывание платформ IoT, порождает потребность в более совершенных решениях для управления инфраструктурой ЦОД, в том числе с возможностью их использования в децентрализованных средах.

Свою лепту в распространение и развитие систем управления инфраструктурой вносят и модули высокой заводской готовности (Prefabricated Data Center Modules), значительно ускоряющие создание крупных ЦОД. Такие модули, сборка и наладка которых осуществляются в заводских условиях, содержат элементы DCIM, что приходится учитывать при их внедрении в крупных коммерческих ЦОД.

Безусловно, на развитии современных систем DCIM не может не отражаться проникновение в центры обработки данных технологий искусственного интеллекта и машинного обучения. Разработчики комплексов DCIM и операторы ЦОД создают и предлагают решения, отвечающие — в той или иной степени — современным тенденциям и учитывающие возможности новейших технологий.

АРХИТЕКТУРА ECOSTRUCTURE

В Schneider Electric архитектуру EcoStruxure, в которой объединены продукты и технологии различных подразделений, трансформировали в трехуровневую платформу, опирающуюся на концепцию Интернета вещей. Как утверждается, эта платформа позволяет и специалистам самой компании, и ее партнерам, и конечным пользователям разрабатывать масштабируемые решения, где информационные технологии сочетаются с операционными.

EcoStruxure состоит из трех уровней: подключаемые устройства; решения для сбора и первичной обработки их данных; приложения, сервисы и средства аналитики (см. рис. 1).

Рис. 1. Архитектура платформы EcoStruxure

На нижнем уровне находятся инженерное оборудование, системы безопасности, средства мониторинга окружающей среды. Установленные здесь сетевые интерфейсы и способны передавать значительные объемы информации, описывающей их состояние и работоспособность.

Полученные данные собираются и обрабатываются комплексами EdgeControl, отвечающими за мониторинг оборудования и управление ресурсами ЦОД. Такие функции выполняются классическими локальными системами Data Center Infrastructure Management, архитектура которых ограничивается первыми двумя уровнями.

Теперь к ним добавляются решения третьего уровня, содержащие средства для моделирования процессов эксплуатации центров обработки данных, планирования их ресурсов, а кроме того, включаются цифровые сервисы, например EcoStruxure IT (первоначально — StruxureOn), связывающие физическую инфраструктуру ЦОД с облаком Schneider Electric.

EcoStruxure IT собирает данные от инфраструктурного оборудования различных производителей и размещает их в облачном хранилище, где формируется, обрабатывается и анализируется «озеро данных EcoStruxure».

К преимуществам такого подхода разработчики решений EcoStruxure относят возможность сбора данных из множества источников (в настоящее время, согласно опубликованной информации, у Schneider Electric около тысячи клиентов с более чем 100 тыс. подключенных устройств), их агрегацию и анализ на основе технологий Больших Данных и машинного обучения.

Исследование массивов накопленных «исторических» данных открывает возможность для прогнозирования и предотвращения потенциальных проблем. Сервисы EcoStruxure IT позволяют использовать режим, который аналитики 451 Research назвали «управление центром обработки данных как сервис» (Data Center Management as a Service, DMaaS).

Инструменты DMaaS переносят в облако ряд функций локальных систем DCIM (в том числе дистанционный мониторинг оборудования, энергозатрат и параметров окружающей среды), осуществляют обработку данных и формирование отчетов и предоставляют другие возможности. Они способны оповещать персонал ЦОД о происходящих событиях, направляя SMS или уведомления в мобильные приложения.

Как полагают в Schneider Electric, сервисы DMaaS расширяют возможности служб эксплуатации и открывают доступ к функциональности DCIM даже для небольших ЦОД, где необходимых для этого ресурсов раньше не было.

Компания Eaton тоже представила собственную платформу DMaaS, получившую название PredictPulse, которая используется в качестве облачного мониторинга, выполняемого в реальном времени. Однако пока эти услуги предоставляются только на территории США.

ИНИЦИАТИВЫ ОПЕРАТОРОВ ЦОД, ИЛИ DCIM ДЛЯ КОЛОКЕЙШН

У RagingWire, оператора КЦОД, центры обработки данных находятся в разных штатах США. Их суммарная подведенная мощность превышает 100 МВт, а общая площадь составляет около 140 тыс. м². Компания не только проектирует и строит ЦОД, но и управляет ими. Созданная ею система N-Matrix DCIM, в совершенствовании которой участвовали специалисты CA Technologies, содержит более двух десятков различных инфраструктурных приложений.

Среди обеспечиваемых N-Matrix возможностей, присущих современным DCIM, — повышение операционной эффективности на основе мониторинга потребления электроэнергии и работы системы охлаждения; сбор данных в реальном времени, выявление тенденций и формирование соответствующих отчетов; обеспечение «видимости» процессов в ЦОД и их визуализация с использованием трехмерной графики.

Данные N-Matrix предоставляются арендаторам услуг RagingWire, что позволяет им осуществлять непрерывное наблюдение за состоянием своей инфраструктуры, ее энергопотреблением, обработкой запросов на обслуживание. Для этого используются портал и интерфейсы прикладного программирования.

В другой американской компании, Equinix, у которой число размещенных в разных странах мира ЦОД приближается к двум сотням, тоже разработали собственную платформу мониторинга инфраструктуры — IBX SmartView (см. рис. 2).

Рис. 2. Через единый портал Equinix Customer Portal клиенты компании в реальном времени получают информацию об оборудовании, климатической ситуации и аварийные сигналы

DCIM IBX SmartView собирает в режиме реального времени сведения об основных параметрах работы ЦОД, информирует о тенденциях их изменений и формирует предупреждающие оповещения.

Помимо этого, каждому клиенту предоставляются данные о состоянии его физической инфраструктуры, энергопотреблении, температуре в помещениях и о других не менее важных для арендаторов параметрах.

Используя по подписке набор сервисов DMaaS, клиенты Equinix в реальном времени получают через единый портал Equinix Customer Portal (ECP) информацию об оборудовании, климатической ситуации и аварийные сигналы. Кроме того, они имеют доступ к средствам мониторинга и прогнозирования объема потребляемых ресурсов.

DMaaS-предложение Equinix, по словам его разработчиков, содержит набор новых облачных сервисов, осуществляющих прогнозирование и предотвращение инцидентов и сбоев с помощью инструментов DCIM. Для этого они агрегируют и анализируют информацию, поступающую из множества центров обработки данных.

Набор интерфейсов прикладного программирования позволяет реализовать взаимодействие IBX SmartView с DCIM- инструментами различных производителей, которые арендаторы услуг Equinix могут инсталлировать в зонах размещения собственного оборудования.

Учитывая потребности владельцев и операторов ЦОД, разработчики систем DCIM, в свою очередь, модифицируют выпускаемые ими продукты и предлагают их для использования в коммерческих центрах обработки данных. Один из примеров — основанная в 2004 году компания Nlyte Software, которая вывела на рынок специализированную версию своего комплекса DCIM, названную Colocation Edition.

Это ПО рассчитано на предоставление сервисов DCIM владельцам ЦОД и арендаторам их услуг. Клиенты получают доступ к сведениям о состоянии инфраструктуры ЦОД и детальной информации о функционировании их оборудования. Такие возможности не только упрощают контроль за выполнением условий соглашений SLA, но и повышают привлекательность ЦОД для потенциальных заказчиков.

Nlyte Software совместно с подразделением IBM Watson IoT работает над включением в свои решения когнитивных средств аналитики и технологий искусственного интеллекта. Такие возможности должны появиться в программном комплексе Nlyte Energy Optimizer (NEO), осуществляющем в реальном времени мониторинг ИТ- и инженерной инфраструктуры.

Для этого планируется использовать решение IBM Predictive Maintenance and Optimization, которое анализирует поступающие от NEO потоки данных. NEO интерпретирует результаты обработки, предоставляет их в виде отчетов, а если необходимо, инициирует неотложные действия по управлению оборудованием.

Аналитики 451 Research утверждают, что когнитивные возможности DCIM особенно эффективны при обработке значительных объемов данных, полученных из разных ЦОД. Анализ такого рода Больших Данных позволяет выявить типичные ситуации, возникающие при эксплуатации различных центров обработки данных, а затем использовать их для оценки происходящих событий, прогнозирования и предотвращения нежелательных и опасных проблем.

ОБЛАЧНЫЕ ПЕРСПЕКТИВЫ

Относятся ли решения, расширяющие функциональность DCIM, к Интернету вещей? В общем и целом — да, тем более что сегодня очевидна тенденция рассматривать все проекты по автоматизации мониторинга любого оборудования и управления им как решения IoT. И центры обработки данных здесь не являются исключением.

Проекты IoT предполагают использование значительных объемов данных, а также средств их обработки и анализа, позволяющих извлекать из накопленных данных новые знания, устанавливать не замеченные ранее зависимости, предсказывать и предотвращать появление нежелательных ситуаций.

Методы предиктивной аналитики уже применяются в комплексах DCIM. Один из примеров — система управления оборудованием охлаждения ЦОД, разработанная американской компанией Vigilent и основанная на технологиях машинного обучения.

Решение Vigilent, в котором используется сеть беспроводных датчиков, определяет взаимосвязь между такими переменными, как температура в стойках с ИТ-системами, настройки режимов работы охлаждающего оборудования, его мощность, параметры резервирования, энергопотребление и риски отказа. Этот продукт применяется в числе прочего и в компании Verizon, а также на площадках ЦОД, принадлежащего штату Калифорния, где экономия от его внедрения превысила 2 млн кВт×ч.

Однако, как подчеркивают специалисты канадской компании Maya Heat Transfer Technologies, чтобы новейшие технологии анализа и обработки данных помогли реально повысить эффективность DCIM- решений, их необходимо обеспечить качественными данными.

В Maya HTT создана DCIM-платформа управления жизненным циклом ЦОД — Clarity LC, работа над которой ведется уже более десяти лет. Представители компании, ссылаясь на опыт проектов с использованием технологий искусственного интеллекта, утверждают, что успех таких работ в значительной степени определяется качеством данных, их структурированием, организацией и классификацией.

Новый подход к сбору данных, необходимых для управления инфраструктурой ЦОД, а также к внедрению в процессы управления технологий Интернета вещей положен в основу сервисов AWS IoT. Эти сервисы, призванные упростить создание приложений для Интернета вещей, представлены компанией Amazon на форуме AWS re: Invent 2017.

Управляемая облачная платформа AWS IoT Core обеспечивает взаимодействие подключенных устройств и с облачными приложениями, и с другими устройствами. Она рассчитана на массовые индустриальные приложения и, по заверениям разработчика, способна поддерживать «миллиарды устройств, обрабатывать и маршрутизировать триллионы сообщений».

Для AWS IoT, как это представляется сегодня, DCIM не является адресным рынком. Однако подобные сервисы способны оказать влияние на разработку новых систем, создание DMaaS-решений для распределенных сред и привести к появлению альтернативных предложений, способных конкурировать с продуктами традиционных поставщиков DCIM.

Алексей Чернобровцев, обозреватель «ComputerWorld Россия»