Dotyczy grupy produktów:
Rozwiązania infrastruktury centrów danych

Powodowana obliczeniami w chmurze, zastosowaniem Big Data oraz Internetem rzeczy (Iot), budowa obiektów data center daje firmie nowe znaczenie. Na tak wielkim rynku tradycyjne obiekty data center znajdują się „w stanie stałym”, charakteryzującym się brakiem elastyczności i możliwości rozbudowy. Wraz z rozwojem branży i rosnącą liczbą zastosowań wady tradycyjnych obiektów data center stawały się coraz bardziej wyraźne. Zasadniczo były one budowane i wdrażane na zasadzie „jedno centrum dla jednego projektu” oraz „jedna maszyna do jednego zastosowania”. Wdrażanie takich obiektów przebiega powoli, a ich gęstość jest niska. Serwery są ściśle powiązane z urządzeniami pomocniczymi, takimi jak urządzenia zasilające i systemy chłodzenia, co utrudnia rozbudowę, a jedna niewielka zmiana może mieć wpływ na funkcjonowanie całości. W efekcie systemy w centrum danych wymagają większej ilości oprogramowania do zarządzania, aby sprostać wymaganiom prowadzonej działalności oraz rosnącej liczbie zastosowań. Stają się coraz bardziej redundantne, a wymagania przerastają możliwości systemów zasilania i chłodzenia. W tym momencie należy przeprojektować cały system i umożliwić jego rozszerzenie.

Modułowy obiekt data center to obiekt podzielony na moduły i pomieszczenia, wdrożony w miejscu starego obiektu zgodnie ze standardami branżowymi. Cały obiekt jest podzielony na różne obszary. Każdy z nich jest osobno zaprojektowany pod kątem skali, obciążenia, konfiguracji itp. zgodnie ze zunifikowanym standardem. Systemy chłodzenia, zasilania i zarządzania w modułowym obiekcie data center są umieszczone w poszczególnych pomieszczeniach i zmodularyzowane tak, aby nie zakłócały wzajemnie swojego działania i mogły być eksploatowane niezależnie bez współdzielenia zasobów. Moduł niesie ze sobą liczne korzyści dla obiektów data center. – Ogromne i zintegrowane centra danych sa już przestarzałe. – stwierdziła Michelle Bailey, badacz trendów w firmie badania rynku IDC. Modułowe obiekty data center mają potencjał, by stać się „szeroko uznawanym podejściem” do budowy centrów danych w perspektywie najbliższych 5 lat. Każda działalność, niezależnie od jej skali lub branży, może stworzyć modułowe centrum danych na własne potrzeby i zwiększać jego skalę wraz ze wzrostem jej wymagań dotyczących infrastruktury IT.

1. Sprawcza siła rynku powoduje budowę mikromodułowych obiektów data center

1.1 Ogłoszenie licznych polityk prowadzi do utworzenia modułowego obiektu data center.

Intensywnie promowane polityki krajowe wskazują, że rządy podkreślają znaczenie wskaźników efektywności energetycznej oraz zastosowanie nowych technologii w budowie obiektów data center. Z drugiej strony wyjątkowe osiągi modułowych centrów danych w zakresie zużycia energii oraz ich zalety w zakresie budowy, planowania i wymaganej przestrzeni są zgodne z kierunkami polityk państwowych. Dzięki nim modułowe obiekty data center weszły w fazę szybkiego rozwoju.

1.2 Producenci urządzeń promują koncepcję modułowych centrów danych

Krajowe polityki przyciągają producentów infrastruktury oraz tradycyjnych zasilaczy UPS na konkurencyjny rynek modułowych obiektów data center. Wszyscy znaczący producenci urządzeń promują koncepcję modułowych centrów danych i wytwarzają powiązane z nimi produkty. Delta Electronics oraz inni producenci opracowali rozwiązania dla obiektów modułowych, takie jak InfraSuite, które zyskały sobie szerokie uznanie wśród użytkowników na rynku.

1.3 Zalety produktów motywują klientów do wybierania i budowy modułowych obiektów data center

Wraz z ciągle rosnącymi kosztami energii wiele firm chce zapewnić odpowiednio wysoki stopień wykorzystania centrów danych i jednocześnie ściśle kontrolować koszty energii, stanowiące duże obciążenie dla prowadzonej działalności. Modułowe obiekty data center posiadają więcej zalet w zakresie kosztów budowy niż ich tradycyjne odpowiedniki. Są zbudowane z elementów prefabrykowanych, a koszty projektowania, zarządzania i budowy „pod klucz” są niższe o 30% niż w przypadku tradycyjnych obiektów. Dzięki prefabrykowanym elementom ukończenie budowy zajmuje zaledwie kilka tygodni, o wiele mniej niż w przypadku tradycyjnych centrów danych. Zapewnia to szybkie uruchomienie obiektu.

Modułowe obiekty data center mogą być szybko rozbudowane oraz wykorzystywane w oddalonych lokalizacjach do realizacji tymczasowych zadań. W trakcie budowy zakładu można stworzyć w pełni funkcjonujące centrum danych po doprowadzeniu do obiektu przyłącza energetycznego, wodnego oraz sieciowego. Dlatego też wielu klientów, w tym przedsiębiorstwa internetowe, operatorzy telekomunikacyjni oraz duże przedsiębiorstwa rozpoczęło eksperymentalne wdrażanie modułowych rozwiązań obiektów data center. Na przykład, IBM, Microsoft oraz Google rozpoczęły budowę modułowych centrów danych. Duże korporacje oraz przedsiębiorstwa internetowe, takie jak Baidu, Alibaba, Tencent i związani z nimi operatorzy wykorzystywali produkty z rodziny modułowych centrów danych w ich nowowybudowanych obiektach. Uzyskali korzyści w okresie budowy oraz w zakresie zużycia energii i kosztów.

2. Definicja i charakterystyka modułowych obiektów data center

Modułowe obiekty data center są zaprojektowane pod kątem uwzględniania zmian zachodzących w zakresie serwerów, takich jak zastosowanie obliczeń w chmurze, wirtualizacji, centralizacji oraz wysokiej gęstości, poprawy sprawności centrów danych, zmniejszenia zużycia energii oraz umożliwienia szybkiej rozbudowy przy zerowych zakłóceniach w działalności. Modułowe centra danych są zbudowane z różnych modułów o niezależnych funkcjach i zunifikowanym interfejsie wejścia/wyjścia. Moduły znajdujące się w różnych pomieszczeniach mogą duplikować się nawzajem. W pełni funkcjonalny obiekt data center powstaje poprzez połączenie powiązanych ze sobą modułów. Obiekty modułowe są zintegrowane, wystandaryzowane, zoptymalizowane oraz inteligentne i charakteryzują się wysoce elastyczną infrastrukturą oraz środowiskiem obliczeniowym o wysokiej dostępności.

Modułowe centra danych spełniają pilne, przyszłe potrzeby działów IT, takie jak standaryzacja, modułowość, wirtualna budowa, dynamiczna infrastruktura IT (zapewniająca elastyczność i wysoki stopień wykorzystania aktywów), inteligentne zarządzanie działaniem 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu (automatyka procesów, inteligentne obiekty data center), ciągłość wspierania biznesu (przywracanie działania po awariach oraz wysoka dostępność), współdzielone usługi IT (wewnątrzfirmowa oraz współdzielona infrastruktura, informacje, zastosowania), szybkie reagowanie na zmieniające się potrzeby działalności (dostawa zasobów na żądanie), zielone centra danych (energooszczędność i zmniejszenie emisji dwutlenku węgla) itp.

3. Modułowe obiekty data center rozwiązują problemy stojące przed tradycyjnymi centrami danych

3.1 Problemy stojące przed tradycyjnymi obiektami data center

3.1.1 Długi czas budowy

Okres budowy to czas niezbędny do zaplanowania, zaprojektowania i zainstalowania systemów w obiekcie data center oraz do rozpoczęcia jego eksploatacji. Doświadczenie wskazuje, że jest on z reguły liczony w latach. Rys. 1 poniżej przedstawia typowy harmonogram takiego projektu. Tradycyjne rozwiązania wymagają licznych procesów planowania, dlatego też harmonogram jest niezwykle rozciągnięty w czasie. Zgodnie z aktualną sytuacją w branży realizacji projektów, budowa infrastruktury z reguły zamyka się w czterech etapach: podejmowania decyzji, przygotowania, wdrożenia i ukończenia. Zakończenie budowy najczęściej trwa około 400 dni.

 

Rys. 1 Podstawowy harmonogram budowy obiektów data center

 

Etap podejmowania decyzji: Obejmuje wstępne oraz właściwe studium wykonalności. Na tym etapie szacowana jest wartość inwestycji.

Etap przygotowania: Obejmuje planowanie, projektowanie oraz przygotowanie budowy obiektu data center.

Etap wdrożenia: Obejmuje dostawę urządzeń do obiektu data center, budowę, instalację i przygotowanie do uruchomienia. Budowa oraz instalacja urządzeń stanowią kluczowy element przejścia z planów do stanu istniejącego. Po przygotowaniu budowy należy złożyć raport o rozpoczęciu do działu nadzorującego, a budowa nie powinna zostać rozpoczęta bez odpowiedniej zgody. Przygotowania do rozpoczęcia eksploatacji są prowadzone na etapach przygotowania, wdrożenia i ukończenia. Większość prac zostanie wykonana na etapie wdrożenia.

Etap ukończenia: Obejmuje regulację, pracę próbną, testy odbiorcze oraz przekazanie prac.

Budowa obiektu data center najczęściej trwa około 400 dni. Okres ten może ulec przedłużeniu, jeżeli konieczne są ciągłe prace planistyczne związane z projektem. W warunkach gwałtownie zmieniających się wymagań dotyczących prowadzenia działalności harmonogram zaprezentowany powyżej nie jest ani praktyczny, ani akceptowalny, ponieważ klienci chcą mieć gotowe obiekty data center w przeciągu kilku miesięcy, a nie kilku lat.

3.1.2 Ograniczone możliwości rozbudowy

Możliwości rozbudowy stanowią kluczowy element decydujący o zdolności działalności do dostosowania się do zmieniającego się otoczenia. Moc obliczeniowa systemu jest projektowana w oparciu o najgorszy scenariusz na podstawie przyszłych wymagań odnośnie do prowadzonej działalności. Niemniej jednak może to prowadzić do nieuzasadnionych wydatków związanych z budową, spowodowanych niemożliwością przewidzenia potrzeb w perspektywie najbliższych 3 do 4 lat. Inne podejście jest jeszcze bardziej problematyczne – konserwatywne prowadzenie budowy przy uwzględnieniu wyłącznie bieżących wymagań umożliwia rozbudowę wyłącznie kosztem ciągłości prowadzonej działalności oraz większych kosztów operacyjnych. Badania wskazują, że aktualnie stopień wykorzystania mocy infrastruktury w obiektach data center wynosi poniżej 50%. W rzeczywistości wykorzystywane jest zaledwie około jednej trzeciej możliwości takich obiektów. Należy na to spojrzeć z następującej strony: zakładany zwrot z inwestycji (ROI) jest trzykrotnie wyższy, a dwie trzecie nakładów inwestycyjnych można wykorzystać na inne projekty przedsiębiorstwa generujące kolejne przychody.

3.1.3 Wysokie zużycie energii

Eksploatacja centrum danych charakteryzującego się wysokim zużyciem energii wymaga ogromnych ilości energii elektrycznej. Podczas budowy tradycyjnych obiektów kwestie takie, jak zasilanie, chłodzenie i zarządzanie przepływem powietrza nigdy nie są uznawane za kluczowe. Współczynnik wykorzystania energii (PUE) wielu obiektów data center jest zbyt wysoki, i najczęściej wykorzystują one standardowe urządzenia zasilające o wysokiej niezawodności. Niestety, sprawność takich urządzeń najczęściej jest niska, a współczynnik PUE takich obiektów z reguły przekracza 2,0 lub więcej, co oznacza, że połowa energii zużywanej przez centrum danych zasila infrastrukturę krytyczną oraz fizyczne połączenie z internetem – zasilacze, systemy chłodzenia, oświetlenia, czy infrastrukturę sieciową.

3.1.4 Trudności w eksploatacji i konserwacji obiektów data center

Eksploatacja i konserwacja obiektów IT wiąże się z wieloma problemami. Borykają się one z niską jakością usług. Szeroko zakrojone prace eksploatacyjne i konserwacyjne prowadzą zużywają ogromne ilości zasobów. Personel odpowiedzialny za eksploatację i konserwację nie w pełni rozumie wszystkie zasoby IT, nie wspominając o zarządzaniu nimi. Brak specjalistów w zakresie serwisu powoduje chaos w raportowaniu i eliminowaniu awarii. Personel IT jest obciążony zbieraniem ogromnych ilości danych oraz raportów statystycznych w celu znalezienia wyników optymalizacji systemów eksploatacyjnych i konserwacyjnych, ale rutynowe działania IT, prace konserwacyjne i zarządzanie nie są użyteczne z punktu widzenia efektywnego zbierania takich danych statystycznych.

3.2 Zalety modułowych obiektów data center

3.2.1 Szybkie wdrażanie i krótszy okres budowy

Modułowe obiekty data center charakteryzują się krótszym etapem planowania i projektowania. Strukturę systemu można skonfigurować w sposób rozsądny w odniesieniu do celu projektowego. Na przykład, fizyczne rozmieszczenie modułów jest realizowane przy wykorzystaniu ograniczonej liczby i rodzaju sprzętu, który jest w stanie spełnić bieżące wymagania dotyczące IT. Duże partie produkcyjne modułów decydują o ich natychmiastowej dostępności i szybszej dostawie. Wystandaryzowane metody podłączania zmniejszają obciążenie pracą związaną z konfiguracją i skracają czas instalacji. Moduły mogą być łączone i wstępnie testowane w fabryce w taki sam sposób, w jaki odbywa się to w miejscu instalacji. Czas niezbędny do dostosowania systemu do potrzeb jest krótszy niż kiedykolwiek wcześniej. Obiekt data center jest projektowany pod kątem spełnienia bieżących wymagań w zakresie IT. W porównaniu z tradycyjnymi systemami wymaga on mniejszej ilości infrastruktury przygotowanej w mniejszej skali, co przyczynia się do skrócenia czasu budowy. Okres budowy modułowych obiektów data center jest zdecydowanie krótszy. Budowa tradycyjnego centrum danych trwa od 7 do 8 miesięcy, podczas gdy w przypadku obiektu modułowego są to 2 do 3 miesięcy.

3.2.2 Szerokie możliwości rozbudowy oraz wiele etapów budowy

Ponieważ architektura modułowa umożliwia dodawanie większej liczby obiektów data center, można wybudować od jednego do dziesięciu modułów w zależności od wymagań, co pozwala zoptymalizować konfigurację IT danego obiektu. Rozwiązania modułowe znacząco zmniejszyły koszty etapu eksploatacji centrum danych. Na przykład, skoncentrowane przedsiębiorstwo posiadające wielkoskalowe internetowe centrum danych (IDC) nie wie, jaką liczbę szaf rack i z jakim poziomem zasilania potrzebują jego klienci, ani też kiedy poproszą oni o dodatkowe moce w krótkim czasie. W takich okolicznościach obiekty modułowe stanowią najlepszy wybór.

3.2.3 Standardowe, stabilne i niezawodne moduły

Modułowe obiekty data center charakteryzują się modułową, wystandaryzowaną i wysoce zintegrowaną budową, która zwiększa stabilność systemu. Ponadto, modułowe centra danych umożliwiają stosowanie rozwiązań konfiguracyjnych takich, jak redundancja N, N+1 oraz 2N w zależności od wymagań klientów odnośnie osiągnięcia najwyższego poziomu zabezpieczeń zgodnie z normą TIA-942 poziomu 4.

3.2.4 Ochrona środowiska i energooszczędność

Koszt energii elektrycznej w okresie eksploatacji centrum danych stanowi największą część całkowitego kosztu posiadania (TCO). Planowanie infrastruktury w zależności od bieżących wymagań IT oraz dodawanie nowych modułów wraz ze wzrostem wymagań umożliwia użytkownikom stosowanie wyłącznie modułów wymaganych w danym momencie, a wynikające stąd oszczędności energii elektrycznej w całym okresie życia obiektu data center są niezwykle wysokie. Modułowe obiekty data center pozwalają na dobre dopasowanie mocy i obciążenia systemów zasilania i chłodzenia tak, aby poprawić sprawność i zmniejszyć przewymiarowanie. Współczynnik konwersji energii modułu wynosi 95,4%*. Zastosowanie standardowego interfejsu i modułowej architektury przyczynia się do znaczących oszczędności energii elektrycznej i pozwala osiągnąć cele związane z systematycznym zmniejszaniem jej zużycia. Urządzenia do chłodzenia rzędowego dostarczają powietrze bezpośrednio do pobliskich gorących punktów. Skraca to odległość przepływu powietrza i zwiększa sprawność chłodzenia, rozwiązując problem gorących punktów. Separacja strefy zimnej ma na celu unikanie mieszania się zimnego i gorącego powietrza oraz efektu wyspy ciepła spowodowanego zakłóceniami przepływu powietrza i utratą możliwości chłodzenia. W porównaniu z tradycyjnymi obiektami data center sprawność chłodzenia obiektów modułowych jest większa o ponad 12%*. Współczynnik PUE obniża się do 1,5 dzięki połączonemu zastosowaniu systemów klimatyzacji opartych na wodzie lodowej oraz chłodzenia swobodnego.

3.2.5 Inteligentne zarządzanie i wysokosprawna eksploatacja

Inteligentny system zarządzania jest w stanie zwiększyć oszczędności energii i zmniejszyć jej zużycie. Jest odpowiedzialny za wielopoziomowe, finezyjne zarządzanie zużyciem energii przez obiekty data center i precyzyjnie pozycjonuje nadmiarowe punkty zużycia energii dzięki wsparciu różnych raportów. Zoptymalizowane plany oszczędzania energii powstają dzięki analizie Big Data, umożliwiając budowę ekologicznych centrów danych. Wdrożenie optymalnego zarządzania aktywami w ramach cyklu życia infrastruktury sieciowej umożliwia zarządzanie informacjami w systemie zamkniętym oraz zapewnia aktualizację danych i zarządzanie nimi w czasie rzeczywistym. Jest ono użyteczne dla klientów pragnących wdrożyć plany utrzymania aktywów uwzględniające aktywne wczesne ostrzeganie. Plany te można dopasowywać w sposób dynamiczny oraz optymalizować je w celu stworzenia najlepszych funkcji zarządzania aktywami.

4. Definicja produktów modułowych oraz elementów systemu

Moduły mają zastosowanie do obiektów data center w następujących dwóch kategoriach:

(1) Częściowo prefabrykowane obiekty data center:

Centrum danych stworzone przez połączenie prefabrykowanych modułów (system szaf rack, system klimatyzacji, system okablowania oraz system monitorowania) oraz tradycyjnego systemu „budowlanego” jest określane jako „częściowo prefabrykowany obiekt data center”.

(2) Całkowicie prefabrykowane obiekty data center:

Centrum danych stworzone przez z modułów (zarządzanie zasilaniem, system szaf rack, system klimatyzacji, system okablowania oraz system monitorowania) znajdujące się w jednej, osobno wydzielonej przestrzeni. Moduły są podzielone na części na czas transportu i montowane w obiekcie. Takie centrum danych wymaga wsparcia infrastruktury zewnętrznej, takiej jak agregaty prądotwórcze, chłodnice wody lodowej oraz systemy rozdzielcze wysokiego i niskiego napięcia.

*Uwaga: Dane oszacowane przez Delta GreenTech.