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    Les centres de données modulaires : avènement et avantages

    Auteur:
    Delta Power Solutions

    Produit concerné:
    Centre de données

    Les centres de données modulaires

     

    Motivée par le cloud computing et l'application de mégadonnées et de l'Internet des objets (IdO), la construction du centre de données représente un nouveau point culminant pour la société. Dans un marché si vaste, le centre de données classique est dans un état « solide » qui manque de souplesse et d'évolutivité. Avec le développement de l'entreprise et l'augmentation du nombre d'applications, les inconvénients du centre de données classique sont apparus progressivement. Il est essentiellement construit et déployé d'une manière « un déploiement pour chaque projet » et « une machine pour chaque application ». Le déploiement progresse lentement et la densité est faible. Le serveur est fourni groupé avec des modules auxiliaires, tels que l'alimentation électrique et les systèmes de refroidissement qui rendent l'évolutivité difficile et où une petite modification peut affecter l'ensemble. En fin de compte, les systèmes du centre de données ont besoin de plus de logiciels de gestion pour répondre aux exigences du développement de l'entreprise et l'augmentation du nombre d'applications. Ils deviennent plus redondants, et l'alimentation électrique et les systèmes de refroidissement suffisent à peine pour répondre aux exigences. Il est temps de revoir la conception de l'ensemble du système et d'y apporter des extensions.

    Le centre de données modulaire est le module et le compartiment effectués à l'emplacement du centre de données selon les normes de l'industrie. Le centre de données complet est divisé en différentes zones individuelles. Chaque zone est conçue séparément en fonction de son échelle, sa charge de puissance, sa configuration, etc., selon une norme unifiée. Les systèmes de refroidissement et d'alimentation et de gestion dans un centre de données modulaire sont cloisonnés et modularisés pour faire en sorte qu'ils ne se gênent pas les uns les autres et peuvent être exploités de façon indépendante, sans ressources partagées. Un module peut apporter une série d'avantages pour le centre de données. « Un centre de données colossal et intégral est maintenant dépassé », a déclaré Michelle Bailey, un chercheur de tendance au centre de données d'IDC, une société d'études de marché. Le centre de données modulaire a le potentiel de devenir une « approche pratiquement reconnue » pour la construction d'un centre de données au cours des 5 prochaines années. Toute entreprise, quelle que soit son ampleur ou l'industrie à laquelle elle appartient, peut construire un centre de données modulaire pour elle-même et agrandir l'échelle du centre de données pour répondre à d'autres exigences liées à l'informatique.

     

    1. La force motrice du marché poussant à construire un centre de données micro-modulaire

    1.1 L'annonce de multiples politiques conduit à la création du centre de données modulaire.

    Les annonces intensives de politiques nationales indiquent que le gouvernement met l'accent sur les indicateurs d'efficacité énergétique et les applications des nouvelles technologies dans la construction de centres de données. D'autre part, l'excellente performance des centres de données modulaires dans la consommation d'énergie et les avantages de la construction, de la planification et de l'espace requis concordent avec les orientations de la politique du gouvernement. Avec celles-ci, les centres de données modulaires sont entrés dans une phase à croissance rapide.

    1.2 Les fabricants de l'équipement font la promotion de l'idée de centres de données modulaires

    Les politiques nationales attirent les fabricants de l'infrastructure et des UPS classiques vers le marché concurrentiel des centres de données modulaires. Tous les grands fabricants font la promotion de l'idée de centres de données modulaires et lancent des produits connexes. Delta Electronics et d'autres fabricants offrent des solutions pour les centres de données modulaires comme InfraSuite, qui est largement acceptée par les utilisateurs sur le marché.

    1.3 Les avantages du produit incitent les utilisateurs à choisir et à construire des centres de données modulaires

    Alors que les coûts de l'énergie ne cessent d'augmenter, de nombreuses entreprises veulent garantir le taux d'utilisation du centre de données et, en même temps, doivent contrôler les coûts de l'énergie de façon stricte, ce qui représente un énorme fardeau pour les opérations de l'entreprise. Le centre de données modulaire est plus avantageux que ses homologues classiques en termes de coûts de génie civil. Il est construit de façon préfabriquée et la conception, la gestion et les coûts clés en main des entrepreneurs représentent une économie de 30 % par rapport au centre de données classique. Grâce à la préfabrication, il ne faut que quelques semaines pour terminer la construction, beaucoup moins que la période de construction d'un centre de données classique et le déploiement rapide du centre de données est assuré.

    Les centres de données modulaires peuvent être agrandis rapidement et installés et déployés dans des bureaux distants ou pour des tâches temporaires. Alors que la construction et le déploiement sont en cours, un centre de données entièrement fonctionnel peut être construit une fois que les services d'électricité, d'eau et la connexion réseau sont établis. Par conséquent, de nombreux clients, y compris les sociétés Internet, les entreprises de télécommunications et les grandes entreprises ont commencé à titre expérimental à déployer des solutions de centres de données modulaires. Par exemple, les entreprises Internet IBM, Microsoft et Google ont commencé à construire des centres de données modulaires. Les compagnies locales et les entreprises Internet telles que Baidu, Alibaba, Tencent et autres opérateurs connexes ont utilisé les produits des centres de données modulaires dans leurs centres de données nouvellement construits. Ils en ont tiré des avantages en termes de la période de construction, de la consommation d'énergie et du coût.

     

    2. Définitions et caractéristiques des centres de données modulaires

    Les centres de données modulaires sont conçus pour faire face aux changements de serveurs tels que le cloud computing, la virtualisation, la centralisation et la haute densité, améliorer l'efficacité de fonctionnement des centres de données, réduire la consommation d'énergie et atteindre l'objectif d'expansion rapide et de zéro interférence. Les centres de données modulaires sont constitués de différents modules ayant des fonctions indépendantes et une interface d'entrée/sortie unifiée. Les modules dans les différents compartiments peuvent faire des duplications l'un pour l'autre et un centre de données entièrement fonctionnel est établi grâce à une combinaison de modules connexes. Les centres de données modulaires sont intégrés, normalisés, optimisés et intelligents. Leur infrastructure est hautement adaptable et leur environnement informatique offre une disponibilité élevée.

    Les centres de données modulaires répondent aux besoins urgents du service informatique pour l'avenir, tels que la normalisation, le module, la conception virtuelle, l'infrastructure informatique dynamique (la flexibilité et un taux d'utilisation élevé de ressources), la gestion intelligente 24/7 des opérations (automatisation des processus, centre de données intelligent), le soutien de la continuité des activités (reprise après catastrophe et haute disponibilité), le service informatique partagé (inter-entreprise et infrastructure, information, application partagées), la réponse rapide aux besoins changeants de l'entreprise (fourniture des ressources à la demande), les centres de données écologiques (économie d'énergie et réduction de l'empreinte de carbone) et ainsi de suite.

     

    3. Les centres de données modulaires résolvent les problèmes auxquels les centres de données classiques font face

    3.1 Problèmes auxquels les centres de données classiques font face

    3.1.1 Long délai de construction

    La période de construction est le temps nécessaire pour la planification, la conception et l'installation des systèmes dans le centre de données et son fonctionnement. Comme le montre l'expérience précédente, la période est généralement calculée en années. La figure 1 ci-dessous montre le calendrier type pour un projet de ce genre. Beaucoup de processus de planification sont nécessaires pour les solutions classiques, de sorte que le calendrier est très long. Selon la situation réelle dans la construction du projet, la construction de l'infrastructure est généralement complétée dans les phases de prise de décision, de préparation, de mise en œuvre et d'achèvement. Une période d'environ 400 jours est habituellement nécessaire pour terminer la construction.

    Période de construction de base des centres de données

     

    Fig. 1. Période de construction de base des centres de données

     

    • Période prise de décision : Cela comprend la recherche préliminaire sur la faisabilité et la recherche sur la faisabilité. L'investissement estimé est confirmé à ce stade.
    • Période de préparation : Cela comprend la planification, la conception et la préparation pour la construction du centre de données.
    • Période de mise en œuvre : Cela comprend la fourniture d'équipements pour le centre de données, la construction, l'installation et la préparation pour la production. La construction et l'installation sont un élément crucial pour la conversion des plans en bâtiments physiques. Une fois la préparation de la construction terminée, un rapport de début doit être soumis au service de supervision et la construction ne doit pas commencer sans l'approbation requise. Les préparatifs pour la production sont réalisés lors des phases de préparation, de mise en œuvre et d'achèvement. Le gros œuvre sera achevé au cours de la période de mise en œuvre.
    • Période d'exécution : Cela comprend l'ajustement, les tests, l'inspection d'acceptation et la remise des travaux.

    Environ 400 jours sont généralement nécessaires pour la construction d'un centre de données. La période peut être différée lorsque la prédiction continue du projet est nécessaire. Dans une ère où les besoins de l'entreprise sont en évolution rapide, ce calendrier n’est ni approprié ni acceptable parce que les clients souhaitent construire un nouveau centre de données en quelques mois seulement plutôt que quelques années.

    3.1.2 Mauvaise évolutivité

    L'évolutivité est cruciale pour la capacité d'adaptation d'une entreprise. La capacité du système est conçue en tenant compte du scénario de la pire éventualité en fonction des besoins futurs de l'entreprise. Cependant, une construction déraisonnable peut être effectuée en raison de l'incapacité de prédire les besoins au cours des 3 à 4 prochaines années. Une autre solution est d'autant plus inquiétante que la construction est réalisée de façon conservatrice seulement en tenant compte des besoins actuels et la capacité peut être augmentée seulement en sacrifiant la continuité des activités et à des coûts d'exploitation plus élevés. Les recherches montrent que le taux d'utilisation de la capacité de l'infrastructure dans un centre de données est actuellement inférieur à 50 % et, qu'en fait, seulement un tiers du centre de données est utilisé. Réfléchissez à ceci : le rendement du capital investi d'un projet est censé être 3 fois plus élevé et les deux tiers de l'investissement peuvent être utilisés pour d'autres projets de l'entreprise pour créer un meilleur rendement.

    3.1.3 Consommation d'énergie élevée

    Une énorme quantité d'électricité est nécessaire pour le fonctionnement d'un centre de données à forte consommation d'énergie. Dans la construction de centres de données classiques, des questions telles que l'alimentation, le refroidissement et la gestion des flux d'air ne sont jamais pris en considération comme étant la priorité. Le PUE (Power Usage Effectiveness) de nombreux centres de données est trop élevé, et ils utilisent généralement des équipements de puissance environnementale standard de haute fiabilité. Cependant, l'efficacité de cet équipement est généralement faible, et le PUE de ces centres de données est habituellement plus de 2,0 ou plus, ce qui signifie que la moitié de l'énergie utilisée pour les centres de données est consommée pour la charge informatique et que l'autre moitié est consommée pour les infrastructures Internet vitales et physiques, telles que les installations d'alimentation, de refroidissement et d'éclairage.

    3.1.4 Les opérations et la maintenance difficiles du centre de données

    Les opérations informatiques et la maintenance sont confrontées à de nombreux problèmes. Elles se retrouvent maintenant dans une situation de faible qualité de service. Les opérations et la maintenance à grande échelle conduisent à des comptes de ressources incompréhensibles. Le personnel responsable des opérations et de la maintenance ne comprennent pas pleinement toutes les ressources informatiques, sans parler de la gestion. Aucun spécialiste en interface de service n’est disponible et il s'en suit le chaos à la fois dans le signalement et le traitement des pannes. Le personnel informatique doit recueillir des données énormes et des rapports statistiques pour connaître les résultats de l'optimisation des opérations et des systèmes de maintenance, mais les opérations informatiques, la maintenance et la gestion de routine ne sont pas utiles pour recueillir efficacement ces données statistiques.

    3.2 Avantages des centres de données modulaires

    3.2.1 Déploiement rapide et période de construction plus courte

    Les centres de données modulaires permettent une période de planification et de conception plus courte. La structure du système peut être configurée de façon raisonnable par rapport à la cible de conception. Par exemple, la disposition physique des unités de modules se fait uniquement à l'aide d'un certain nombre et de certains types d'équipement qui peuvent répondre aux besoins informatiques actuels. La grande production de modules par lots permet une plus grande disponibilité et une livraison plus rapide des produits. Les méthodes de connexion normalisées réduisent la charge de travail pour la configuration et la connexion sur place afin de raccourcir le temps d'installation. Les modules peuvent être connectés et pré-testés en usine de la même manière que le travail sur place. Le temps nécessaire pour le réglage du système devient plus court que jamais. Le centre de données est conçu pour répondre à l'exigence informatique actuelle, et moins d'infrastructures à petite échelle que le système classique sont requises ce qui permet de raccourcir davantage le temps de déploiement. La période de construction de centres de données modulaires est raccourcie sensiblement. En outre, la construction d'un centre de données classique requiert environ 7 à 8 mois alors que celle d'un centre de données modulaire ne requiert que 2 à 3 mois.

    3.2.2 Haute évolutivité et plusieurs phases de construction

    Puisque plus de centres de données peuvent être ajoutés à une architecture modulaire, un à dix modules peuvent être construits en fonction de vos besoins pour optimiser la configuration informatique dans un centre de données. La solution de centres de données modulaires a évidemment réduit les coûts au cours de la durée de service du centre de données. Par exemple, une entreprise de colocation avec un IDC (Internet Data Center) à grande échelle ne connaît pas les besoins du client en termes de baies et de niveau puissance ou quand le client demandera à augmenter la capacité dans un court laps de temps. Le centre de données modulaire est le meilleur choix dans ces circonstances.

    3.2.3 Des modules standard, stables et fiables

    Les centres de données modulaires adoptent une conception modulaire, standardisée et hautement intégrée qui rend le système plus stable. En outre, les centres de données modulaires peuvent fournir des solutions de configuration tels que N, N+1 et 2N permettant de prendre en charge l'alimentation électrique de secours en fonction des besoins du client pour atteindre le niveau TIA-942 Tier 4 le plus élevé.

    3.2.4 Protection de l'environnement et conservation de l'énergie

    Le coût de l'énergie au cours de la durée de vie des centres de données occupe le plus grand pourcentage du CTP (coût total de possession). La planification des infrastructures en fonction des besoins informatiques actuels et l'ajout de nouveaux modules en fonction des besoins croissants en informatique permettent aux utilisateurs de fournir des modules seulement pour l'équipement requis. Les économies en énergie enregistrées au cours de la durée de vie du centre de données sont donc extrêmement élevées. Le centre de données modulaire permet de bien faire correspondre la capacité et la charge de travail des systèmes d'alimentation et de refroidissement afin d'améliorer l'efficacité du travail et de réduire la configuration excessive. Le taux de conversion de puissance du module est de 95,4 %*. L'adoption d'une interface standard et d'une architecture modulaire permet d'économiser l'électricité de manière significative et d'atteindre l'objectif de conservation de l'énergie systématique. Des unités de refroidissement en rangées sont utilisées pour fournir l'air directement aux points chauds situés à proximité. Cela raccourcit la distance d'écoulement d'air et améliore l'efficacité du refroidissement pour résoudre le problème des points chauds. Le confinement en allée froide est isolé pour garantir la non-interférence entre l'air froid et chaud et pour éviter l'effet d'îlot de chaleur en raison de perturbations de l'écoulement d'air et la perte d'une quantité d'air et de réfrigération. Par rapport aux centres de données classiques, l'efficacité du refroidissement du centre de données modulaire est augmentée de plus de 12 %*. Le PUE tombe à moins de 1,5 grâce à la combinaison avec les systèmes de refroidissement à l'eau refroidie et naturel.

    3.2.5 Gestion intelligente avec fonctionnement très efficace

    Le système de gestion intelligente permet aux clients de réaliser des économies d'énergie et de réduire la consommation. Il réalise la gestion raffinée de consommation d'énergie multi-niveaux des centres de données et le positionnement des points de consommation d'énergie supplémentaires de façon précise grâce au soutien de plusieurs rapports. Des plans d'économie d'énergie optimisés sont générés à partir des analyses de mégadonnées pour construire des centres de données écologiques. La gestion optimale des actifs est mise en œuvre au sein du cycle de vie des actifs plein réseau pour réaliser la gestion en boucle fermée de l'information et d'assurer la mise à jour et la gestion des données en temps réel. Il est utile pour les clients d'établir leurs plans de maintenance des actifs qui indiquent la mise en œuvre de l'alerte rapide active. Les plans peuvent être ajustés de façon dynamique et des plans optimisés reflétant les situations réelles sont émis pour créer la meilleure fonction de gestion des actifs.

     

    4. Définition des produits modulaires et composants du système

    Les modules sont applicables aux centres de données dans les deux catégories suivantes:

    (1) Centre de données partiellement préfabriqué:

    Un centre de données construit à l'aide d'un mélange de modules préfabriqués déployés (système de baies, système de refroidissement, système de câblage et système de surveillance) et le système classique de « construction sur place » est appelé un « centre de données partiellement préfabriqué ».

    (2) Centre de données entièrement préfabriqué:

    Un centre de données entièrement préfabriqué est construit avec des modules préfabriqués (système d'alimentation, système de baies, système de refroidissement, système de câblage, système de surveillance) en tant qu'un seul espace séparé. Les modules sont divisés en parties lorsqu'ils sont transportés jusqu'au site et réassemblés sur le site. Ce centre de données requiert le soutien d'infrastructures externes telles que des générateurs, des unités de refroidissement ou des systèmes de distribution électrique à haute/basse tension.

    *Remarque : Ces données ont été évaluées par Delta GreenTech.

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