Когда первые подобные решения появились на рынке, их называли «мобильные ЦОД» (МЦОД), поскольку отличительная черта такого модуля – возможность перемещения на другое место эксплуатации. Но по мере выявления всех преимуществ МЦОД мобильность стала восприниматься как полезная, но не столь уж и важная характеристика, а на первый план вышла автономность. В результате ведущие производители (например, Sun Microsystems и IBM) стали отказываться от термина «мобильный ЦОД» в пользу «модульный», «портативный» и т.д. Под автономными модулями расширения (АМР), о которых и пойдет речь в статье, мы подразумеваем небольшие, полностью автономные ЦОД, оснащенные всеми необходимыми инженерными системами. Как правило, АМР собраны в стандартном транспортном контейнере для облегчения монтажа и перевозки к месту установки.
УРОВНИ ДОСТУПНОСТИ
Основная характеристика любого ЦОД — уровень его доступности, т.е. отношение времени нормальной работы инфраструктуры к времени простоя вследствие аварии или профилактического технического обслуживания. В стандарте TIA-942 определяются четыре уровня доступности инфраструктуры ЦОД: чем выше уровень, тем лучше доступность.
Нормальное функционирование ЦОД уровня Tier 1 (базовый) может оказаться прервано в результате как плановых, так и внеплановых действий. Возможно, во время проведения работ по планово-предупредительному обслуживанию и профилактическому ремонту критически важные нагрузки придется отключить. Ошибки при эксплуатации или самопроизвольные отказы компонентов инфраструктуры объекта чреваты нарушением нормальной работы всего ЦОД.
В ЦОД уровня Tier 2 (с избыточными компонентами) предусматривается резервирование компонентов инженерных систем, но только один путь распределения электропитания и охлаждения. Такой ЦОД несколько меньше подвержен нарушениям функционирования от разного рода действий и событий, но техническое обслуживание и ремонт системы распределения электропитания и охлаждения потребует остановки всего установленного в нем оборудования.
ЦОД уровня Tier 3 (с возможностью параллельного проведения ремонта) имеет несколько путей распределения электропитания и охлаждения, но активен лишь один из них. Эта система позволяет производить техническое обслуживание и ремонт параллельно с работой ЦОД. Объект должен находиться под управлением человека 24 часа в сутки.
В ЦОД уровня Tier 4 (отказоустойчивый) для распределения электропитания и охлаждения предусмотрено несколько маршрутов, из них не менее двух всегда активны. Для этого инженерные системы должны обладать двойным уровнем избыточности по принципу «система+система». Уровень Tier 4 позволяет осуществлять любую плановую деятельность без нарушения нормального функционирования критически важной нагрузки. Отказоустойчивость инфраструктуры ЦОД достаточна для того, чтобы выдержать, по крайней мере, один внеплановый отказ (или событие) наихудшего свойства без последствий для критически важной нагрузки.
По расчетам Uptime Institute, доступность ЦОД уровня Tier 4 составляет 99,995%, что соответствует 26 мин простоя в год. Продолжительность доступности и простоя ЦОД уровня Tier 2 и 3 составляет 99,75% и 99,98%, что соответствует 21,9 и 1,75 ч простоя в год (см. Таблицу 1).
В России коммерческие ЦОД (т.е. предоставляющие услуги сторонним пользователям) обычно имеют уровень доступности Tier 1-2, а корпоративные (т.е. используемые исключительно для собственных нужд компании) — от Tier 1 до Tier 3. ЦОД уровня Tier 4 пока встречаются крайне редко.
На рынке модульных решений преобладают модели, соответствующие уровню доступности Tier 1–2, реже — уровню доступности Tier 3. Иногда это могут быть разные версии одной базовой модели. Например, модули SITRONICS Daterium, предлагаются в версиях Tier 2 и Tier 3. Таким образом, автономные модули расширения ЦОД по уровню доступности отвечают требованиям заказчиков.
РАСШИРЯЕМЫЕ МОДУЛЬНЫЕ ЦОД
Как правило, АМР предназначены для монтажа ИТ-оборудования в стандартные 19-дюймовые стойки, поскольку в этом конструктиве выпускается большинство современных серверов, дисковых массивов и сетевых устройств. Тем не менее, существуют исключения — некоторые серверы старшего класса, дисковые массивы, ленточные библиотеки, ряд моделей телекоммуникационного оборудования и т.п.
Подобное оборудование не всегда возможно или целесообразно размещать в мобильных модулях из-за больших габаритов, специального температурного режима, особенностей обслуживания и прочих причин. Предпочтительнее устанавливать его в отдельном здании (помещении), где имеются специализированные инженерные системы, силовые и слаботочные вводы и т.п. В рамках предлагаемого подхода они составляют стационарное нерасширяемое ядро ЦОД с относительно небольшой емкостью, которая, в зависимости от условий конкретного проекта, может составлять от 5 до 30% общей целевой емкости ЦОД, измеряемой в стойках. Остальная часть емкости ЦОД обеспечивается модульной частью, которая может расширяться по мере необходимости.
Своим заказчикам «Ситроникс» предлагает архитектуру ЦОД под названием Right In Time Extension (RITE). Такой центр обработки данных состоит из опционального стационарного ядра и расширяемого модульного ЦОД (набора АМР, связанных общей системой мониторинга и управления). Важным условием достижения экономического эффекта является применение мобильных модулей SITRONICS Daterium. Для них характерна низкая цена за единицу емкости (вне зависимости от единицы измерения, будь то кВт, м2 или стойки/юниты) и очень короткий срок ввода в эксплуатацию.
Использование расширяемых модульных ЦОД имеет целый ряд преимуществ. Гибкое управление емкостью ЦОД в течение всего срока жизни проекта — ключевая особенность этого решения. При отсутствии задержек строительство среднего стационарного ЦОД займет от 9 до 18 месяцев. А принятие решения о выделении средств и начале проекта обычно затягивается не на один месяц. Строительство ЦОД для большинства компаний не является профильным бизнесом, и они стремятся сократить свое участие в такого рода проектах, для чего ЦОД обычно проектируется с запасом емкости как минимум на два года эксплуатации, а чаще от трех до пяти лет. В результате компании вынуждены планировать потребность на длительный период времени, начало которого отстоит на полтора-два года от момента принятия решения. Таким образом, горизонт планирования составляет пять и более лет.
В результате вероятность ошибки резко возрастает, причем как в сторону занижения, так и завышения потребности. Занижение означает отсутствие в течение длительного времени площадей для установки нового оборудования, что может нанести серьезный ущерб бизнесу. Завышение, в свою очередь, оборачивается недостаточным использованием площадей и низкой эффективностью инвестиций. Подчеркнем, что при строительстве стационарных ЦОД очень сложно отнести существенную часть затрат на более поздний срок, поскольку технологии и архитектуры ЦОД, применение которых позволяет добиться экономии на масштабе, отличаются плохой или недостаточной расширяемостью. Иными словами, стационарный ЦОД строится сразу весь или почти весь, и подавляющее большинство затрат приходится нести еще до начала его эксплуатации.
Расширение ЦОД с помощью автономных модулей позволит поддерживать утилизацию ЦОД на уровне 85%. Поскольку цикл расширения с помощью закупки и установки АМР составляет всего три-четыре месяца, то и планировать емкость достаточно на тот же срок. Более того, в случае неожиданного резкого сокращения потребности (например, из-за кризиса) автономные модули расширения ЦОД могут быть перемещены на новое место или проданы/сданы в аренду. В результате, риск недооценки или переоценки потребности практически исчезает, а значительная доля инвестиций откладывается на более поздний срок.
ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ
Прямой экономический эффект от перераспределения инвестиций проиллюстрируем на следующем примере. Рассмотрим два проекта коммерческих ЦОД равной мощности и емкости: стационарный и на базе АМР. В первом случае — Проект 1 — строится ЦОД площадью 400 м2 (112 стоек) по классической схеме. При этом будем исходить из предположения о минимальных сроках строительства и развертывания, когда все капитальные затраты приходятся на первый год, а ЦОД полностью заполняется в течение двух лет после возведения (наилучший результат для классического проекта).
Во втором случае — Проект 2 — возьмем ЦОД аналогичной емкости, построенный из 16 модулей SITRONICS Daterium MDC20 (на те же 112 стоек) в предположении о поквартальном развертывании АМР в течение первых четырех лет. Для простоты не будем учитывать в Проекте 2 стационарное ядро (тем более что оно не является безусловно необходимым) и разовые затраты на покупку электроэнергии (плату за присоединение), поскольку они одинаковы в обоих бюджетах. Расходы на электроэнергию учтены в OPEX проектов (см. Таблицу 2).
Для наглядного сравнения экономической эффективности включим в расчеты доходную часть в размере средней выручки от сдачи стоек в аренду (collocation) — на основании данных по московскому региону за 2008 г. На Рисунке 1 показан расчетный дисконтированный денежный поток в миллионах долларов за 10 лет. Как можно видеть, Проект 2 начинает выходить на самофинансирование раньше. Естественно, в этом случае чистый дисконтированный доход больше, даже несмотря на более высокий САРЕХ проекта. Разница особенно заметна в первые четыре года.
КАК ВЫБРАТЬ АМР
На рынке предлагается множество АМР в различных исполнениях с разным уровнем оснащения инженерными системами. Какие характеристики АМР будут наиболее востребованы? В первую очередь — скорость развертывания, удобство эксплуатации, наличие удаленной системы мониторинга и управления, но определяющим показателем остается их стоимость. Так, АМР с уровнем доступности Tier 2 на 6-8 стоек при цене 300 тыс. долларов и уровнем доступности Tier 3 при цене 400 тыс. долларов вполне конкурентоспособны по сравнению с традиционными решениями.
Автономные модули имеют и другие важные преимущества, например, высокую энергетическую эффективность за счет малого внутреннего объема и малых потерь. Одним из интереснейших отличий расширяемых модульных ЦОД от традиционных стационарных является тот факт, что при распределении ИТ-систем внутри ЦОД между более чем одним модулем уровень их доступности может оказаться выше, чем уровень доступности инженерной инфраструктуры отдельных модулей. Этот эффект достигается за счет полной автономности модулей. В случае катастрофы (пожара, диверсии и т.п.) вышедший из строя модуль не влияет на работоспособность остальных.
Широкое использование автономных модулей является очень перспективным направлением эволюции архитектур современных центров обработки данных. Основной фактор, ограничивающий их применимость, — высокая цена. Появление на рынке модулей российского происхождения позволит решить эту проблему.
Алексей Мелешенко — директор по инфраструктурным ИТ-решениям компании СИТРОНИКС. Михаил Миньковский — вице-президент по новым технологиям компании СИТРОНИКС. С ним можно связаться по адресу: daterium@citronics.com.