 С инфраструктурной точки зрения центр обработки данных является сердцем бизнеса, поскольку в нем размещено все оборудование, позволяющее управлять процессами, коммуникациями и услугами для поддержки любой деятельности компании. Центр обработки данных, принадлежащий ему или переданный на аутсорсинг, представляет собой краеугольный камень непрерывности работы. Вот почему нам необходимо хорошо понимать, что значит выбирать между уровнями I, II, III и IV. Однако разговоры о центрах обработки данных сегодня также подразумевают рассмотрение темы облачных и гибридных сред.
Что такое дата-центр?
Это машинный зал (также дата-центр — центр обработки данных), в котором размещаются серверы, хранилища, источники бесперебойного питания и все оборудование, позволяющее управлять процессами, коммуникациями, а также службами, поддерживающими любую деятельность компании. Одним словом, именно дата-центры гарантируют работу любой информационной системы 24 часа в сутки, каждый день года.
Центр обработки данных сегодня представляет собой бьющееся сердце бизнеса. Он также предоставляет все научно-технические консультации различным структурам в отношении оцифровки процессов, электронной обработки данных, определения вычислительных сетей, проектирования и/или внедрения информационных систем. И оно включает в себя все вспомогательные приложения, а также интеграцию и взаимодействие с системами, внешними по отношению к организации.
В этом подробном и полном руководстве по центрам обработки данных мы подробно рассмотрим, что такое центр обработки данных и как он работает, классификацию центров обработки данных, безопасность, потребление и другие сведения о центре обработки данных.
Но прежде чем углубляться в детали этих основных аспектов, давайте вспомним, что сегодня, когда мы говорим о центрах обработки данных, мы часто больше не думаем о физическом месте, поскольку центр обработки данных теперь является гибридным по определению. Оно все чаще состоит из собственных сред, частных облаков и общедоступных облаков, предоставляемых различными поставщиками. Чтобы узнать больше об этой эволюции, мы рекомендуем прочитать статью Новый центр обработки данных, который позволяет вести бизнес.
Собственный дата-центр
Эффективность бизнеса зависит от балансировки дата-центров, которая всегда и в любом случае остается технологическим краеугольным камнем развития и роста компании. Одним из важных аспектов дата-центра является возможность перемещения большого количества процессов и данных.
По сравнению с прошлым, прогрессивная цифровизация в государственном и частном секторах привела к изменению порядка рассуждений от управления, измеряемого в терабайтах, к управлению, измеряемому в зетабайтах. В течение следующих 5 лет будет создано 35 зетабайт цифрового контента (Источник: Osservatori Digital Innovation). И это заставляет компании делать выбор, все более внимательно относясь к масштабируемости и гибкости ресурсов, присутствующих в центрах обработки данных, а также к эталонным моделям.
Развитие информационных технологий привело к расширению парка оборудования, установленного в дата-центрах. Фактически, чтобы удовлетворить растущий спрос на системы и решения, машинные залы буквально были заполнены серверами разной мощности и разных конфигураций в зависимости от выполняемой деятельности. По этой причине синонимом центра обработки данных является ферма серверов. Дата-центр, в зависимости от потребностей компании, может занимать шкаф (серверную стойку), несколько квадратных метров или даже целое здание.
Как работает дата-центр
Узкоспециализированные структуры, организованные таким образом, чтобы обеспечить максимальную функциональную эффективность устройств, систем и сервисов, центры обработки данных обеспечивают глобальную непрерывность бизнеса.
Как они работают? Благодаря стабильным и резервным системам подключения или дублирующей конфигурации, гарантирующей непрерывность работы в случае отказа одной или нескольких систем. Это всегда гарантирует максимальную функциональность. Именно так центры обработки данных позволяют сделать доступными данные, обрабатываемые вычислительными блоками. И они делают доступной информацию, хранящуюся в системах хранения, размещенных на серверах.
Вся инфраструктура центра обработки данных сосредоточена на сетях, реализующих протокол IP и соединяющих машины и приложения друг с другом. На каждой ферме серверов размещены разные наборы маршрутизаторов (т.е. сетевых устройств, отвечающих за маршрутизацию данных, разделенных на пакеты, между разными подсетями). Здесь также размещены коммутаторы, спроектированные и настроенные для двунаправленной передачи трафика между серверами и остальным миром.
Внутри дата-центра, помимо серверов, имеются различные системы архивации (хранения) данных, различные ИТ-системы для мониторинга, контроля и управления машинами, приложениями и телекоммуникационной инфраструктурой, а также все подключенные к ним аксессуары. Чтобы гарантировать работу и полную эффективность машин, в дополнение к источникам бесперебойного питания (центры бесперебойного питания) центры обработки данных оснащены специальными системами кондиционирования и контроля окружающей среды, системами противопожарной защиты и передовыми системами безопасности.
Руководство по проектированию центров обработки данных: эталонные стандарты и классификация (TIER I, II, III, IV)
Проектирование центра обработки данных чрезвычайно сложно. Создать централизованную, подходящую и высокопроизводительную среду, оснащенную крупногабаритными структурами и обеспечивающую высокий уровень безопасности, надежности и эффективности предоставления услуг, непросто. По этой причине был создан эталонный стандарт.
Лучшие практики, то есть рекомендации по построению дата-центра, соответствуют стандарту TIA -942. В ТИА-942 есть указания по определению помещений и проектированию дата-центров, по прокладке кабельной разводки и по условиям окружающей среды.
В методических указаниях также предусмотрена классификация дата-центров по 4 уровням, получившим название TIER (в переводе TIER означает система идентификации структуры дата-центра). Первый – базовый, при котором непрерывность работы имеет дельту времени простоя, равную почти 30 часам в год. Кажется, что это небольшое число, но это не так. Попробуйте подумать, что значит для супермаркета, больницы, банка, завода или аэропорта отсутствие услуг хотя бы на два или три часа. Поэтому понятно, почему, в зависимости от основного бизнеса, нам необходимо стремиться к более высоким уровням.
УРОВЕНЬ I
Непрерывность работы гарантирована на уровне 99,671 % (означает время простоя центра обработки данных 28,8 часов в год).
Каковы характеристики конфигурации и уровень резервирования TIER I?
- Подверженность перерывам, связанным с плановой и незапланированной деятельностью.
- Отсутствие резервирования и единая система питания и охлаждения.
- Наличие или отсутствие ИБП, генераторов и плавающего пола.
- Полное отключение во время профилактического обслуживания
УРОВЕНЬ II
Непрерывность работы гарантирована на уровне 99,741 % (означает простой центра обработки данных в течение 22 часов в год).
Каковы характеристики конфигурации и уровень резервирования TIER II?
- Меньшая подверженность перебоям из-за плановых и незапланированных действий.
- Резервированные компоненты, единый источник питания и система охлаждения.
- Наличие ИБП, генераторов и плавающего пола.
- Полное отключение во время технического обслуживания источников питания и других частей инфраструктуры.
УРОВЕНЬ III
Непрерывность работы гарантирована на уровне 99,982% (означает время простоя центра обработки данных 1,6 часа в год).
Каковы характеристики конфигурации и уровень резервирования TIER III?
- Способность проводить плановое техническое обслуживание без перерывов, но подверженность перерывам из-за незапланированных действий.
- Резервные компоненты и несколько соединений для питания и охлаждения.
- Наличие ИБП, генераторов и плавающего пола.
- Полное отключение во время технического обслуживания не является обязательным (предусмотрено переключение на другие подключения к электросети и инфраструктуре)
УРОВЕНЬ IV
Непрерывность работы гарантирована на уровне 99,995 % ( означает простой центра обработки данных 0,4 часа в год).
Каковы характеристики конфигурации и уровень резервирования TIER IV?
- Возможность проведения планового технического обслуживания без негативного влияния на управление функционалом.
- Резервированные компоненты и несколько одновременно активных соединений для питания и охлаждения.
- Наличие ИБП, генераторов и плавающего пола.
- Полное отключение во время технического обслуживания не является обязательным (предусмотрено переключение на другие подключения к электросети и инфраструктуре)
Как обезопасить дата-центр, законодательство?
Одним из ключевых аспектов дата-центра является его физическая и логическая безопасность. С одной стороны, необходимо сохранить непрерывность обработки устройств, размещенных в дата-центре, с другой, важно защитить данные и приложения, находящиеся в системах хранения и обрабатываемые информационными системами.
Заземление имеет основополагающее значение для безопасности при проектировании центра обработки данных: эта категория включает в себя как сеть подключения, так и системы заземления, полезные для защиты оборудования центра обработки данных от электростатических разрядов, сверхтоков и молний. Помимо управления условиями окружающей среды, защиты устройств и сетей от наводнений, пожаров и стихийных бедствий, безопасность центра обработки данных также зависит от человеческих ошибок.
По данным Uptime Institute, 40% сбоев в дата-центрах вызваны человеческими ошибками: системы, на самом деле, иногда настолько сложны в ремонте, что технические специалисты и обслуживающий персонал часто в конечном итоге допускают ошибки, даже лишь отключив электрическую розетку во время работы. или обслуживание машины. Еще одним критическим моментом является киберпреступность: угрозы со стороны злоумышленников в сети растут в геометрической прогрессии, и очень сложно установить контроль над периметром, состоящим из физических и виртуальных систем. По данным аналитиков Gartner, более 80% компаний не смогли определить адекватную политику безопасности данных за последние три года.
Дата-центры и конфиденциальность данных
Критичность управления традиционными информационными хранилищами связана с растущими проблемами с точки зрения соблюдения нормативных требований, включая строгие требования к строительству. Сегодня мы более внимательно относимся к вопросам экологической устойчивости и сокращения потребления, и не только этого. Внимание сосредоточено на безопасности в отношении управления конфиденциальностью и защиты активов ИКТ от атак киберпреступников и отвлечения внимания сотрудников, которые никогда не получают достаточной подготовки в области передовых методов защиты и защиты данных и ресурсов компании.
В связи с этим в тексте Гаранта разъясняется, как « должно контролироваться электронное коммуникационное оборудование и сети, включая системы передачи, коммутационное или маршрутизирующее оборудование, неактивные сетевые элементы, которые позволяют передавать сигналы по кабелю, радио, посредством оптических волокон или другие электромагнитные средства, включая спутниковые сети, мобильные и фиксированные наземные сети с коммутацией каналов и пакетов (включая Интернет), системы транспортировки электрического тока в той мере, в которой они используются для передачи сигналов» (Законодательный декрет от 30 июня 2003 г.) , № 196 (действующий сводный текст) КОД ЗАЩИТЫ ПЕРСОНАЛЬНЫХ ДАННЫХ – СТАТЬЯ 4 – 2c).
Не случайно лучшие дата-центры — это настоящие бронированные крепости. Их часто охраняют вооруженные охранники, и доступ разрешен только уполномоченным лицам. Этот доступ достигается посредством систем контроля, регулируемых уникальными решениями идентификации, такими как магнитные бейджи, RFID-карты, биометрические решения.
Физическая охрана и наблюдение
Еще одним критерием безопасности является разделение центров обработки данных между сотрудниками, чтобы гарантировать доступ только к определенным помещениям и зонам центра обработки данных. Стойки, на которых размещены машины, часто запираются специальными замками именно для усиления защиты систем.
Наблюдение предполагает использование видеокамер и систем сигнализации, связанных с обнаружением движения. Кроме того, современные датчики используются для обнаружения дыма, взломов и любых других аномалий. Эти датчики подключаются к автоматизированным системам закрытия противопожарных дверей и механизмам управления, прерывающим электропитание устройств и генераторов. И это делается для того, чтобы предотвратить дальнейшее разжигание пламени.
Затем датчики регулируют вмешательство фактической системы противопожарной защиты, которая подавляет пламя с помощью инертного газа (нетоксичного соединения на основе воды и азота). То есть вещества, которые не оставляют остатков и позволяют уполномоченному персоналу без опасности вмешиваться в помещения.
Логическая безопасность
Что касается логической безопасности данных, центры обработки данных внедряют межсетевые экраны, системы защиты от вторжений (IDS) для мониторинга серверов, системы постоянного мониторинга сетевых служб и системы контроля цифрового доступа и предотвращения атак. Еще одним преимуществом управления является определение политик аварийного восстановления. Последние подразумевают синхронную и асинхронную репликацию центра обработки данных в другой инфраструктуре, представляющей собой точный клон первого. Структура, которая должна располагаться в другом географическом регионе именно для того, чтобы исключить влияние на непрерывность бизнеса.
Как питается дата-центр
За питание центров обработки данных отвечает набор подсистем и электрических компонентов, которые являются наиболее значимым фактором затрат. Они также представляют собой критический элемент с точки зрения простоя инфраструктур, размещенных на ферме серверов.
Система электрораспределения дата-центра состоит из трансформатора, резервного генератора, выключателя, электрораспределительного щита, источника бесперебойного питания и блока распределения питания (БРП). Этот кластер, в свою очередь, питает ряд цепей, многократно подключенных к каждому ИТ-шкафу с помощью проводов, хранящихся в жестких или гибких кабелепроводах, расположенных под фальшполом.
В целях резервирования каждая цепочка электропитания клонируется внутри центров обработки данных в зависимости от сертификации Tier III или Tier IV, к которой относится центр обработки данных. Это резервирование сочетается с предпочтительными трактами питания и системами обхода, такими как STS (статический переключатель резерва). Они способны передавать электроэнергию от одной линии электропередачи от одного энергоцентра к другой линии электропередачи от другого энергоцентра без нарушения нагрузки.
Сколько потребляет дата-центр
Согласно исследованию Политехнического фонда Милана, большой дата-центр, расположенный в одном здании, может потреблять 3000 киловатт. Это стоимость, близкая к потреблению 1000 квартир. Для малого и среднего бизнеса можно оценить среднее потребление около 300 киловатт. По оценкам, в Италии существует около 3000 центров обработки данных, общее потребление которых составляет около 1 гигаватта (около 1/50 от общего национального потребления).
Большая часть потребления дата-центра приходится на систему охлаждения, отвечающую за поддержание постоянной температуры в помещениях: от 20 до 22°C как зимой, так и летом. К системам, отводящим тепло из центров обработки данных, относятся агрегаты CRAC (кондиционеры компьютерных залов). Кроме того, они включают в себя связанные подсистемы, такие как охладители, градирни, конденсаторы, воздуховоды, насосные агрегаты, трубопроводы, а также системы охлаждения стоек или рядов.
Затраты на кондиционирование во многом зависят от местоположения дата-центра. По этой причине многие провайдеры строят центры обработки данных в заведомо более прохладных регионах мира, таких как Исландия, где холодные северные ветры используются для охлаждения ИТ-инфраструктуры без использования оборудования принудительного кондиционирования. Аналогичным образом мы смотрим на Финляндию, где для охлаждения серверов можно использовать холодную морскую воду и теплообменники.
Сосредоточьтесь на углеродном следе
Поскольку использование центров обработки данных влияет на окружающую среду из-за вредных выбросов, правительства выпустили точные указания, направленные на сокращение выбросов углекислого газа со стороны colocation цод.
Для расчета эффективности центра обработки данных очень важно четко определить, какая энергия составляет ИТ-нагрузку, а какая энергия связана с физической инфраструктурой. Определение серверов и устройств хранения данных как ИТ-нагрузки, а ИБП и устройств охлаждения/обработки воздуха — как физической инфраструктуры очевидно.
Однако в центре обработки данных имеется множество мощных подсистем, занимающих менее очевидное место в расчете эффективности, включая помещения для персонала, коммутаторы и центры сетевых операций (NOC).
Что такое PUE дата-центра и как он рассчитывается
Чтобы рассчитать, насколько эффективно центр обработки данных использует энергию, питающую его, используется единица измерения PUE (эффективность использования энергии). Это параметр, который определяет, сколько электроэнергии выделяется на питание ИТ-оборудования по сравнению с вспомогательными услугами, такими как кондиционирование воздуха или потери ИБП.
Более подробно, PUE — это соотношение общей мощности, потребляемой центром обработки данных (PT), и мощности, используемой только ИТ-оборудованием (PIT). Значение PUE, равное 1 (оптимальное измерение), указывает на то, что вся энергия, поглощаемая системой, используется для ИТ-оборудования.
По оценкам консорциума Green Grid (который определил PUE) и агентства EPA , текущее среднее значение PUE для центров обработки данных по всему миру составляет около 1,8 , что указывает на то, что потребление энергии не является PIT (например, кондиционирование воздуха, освещение , потери энергии и т. д.) в среднем равны 80 % значения PIT, т.е. примерно 45 % от общей мощности, поглощаемой дата-центром (ПТ).
На данный момент дата-центр, имеющий наименьшее значение PUE ( 1,08 , потребление без учета PIT, равное примерно 7,5% от PT), принадлежит Yahoo! И построен он в окрестностях Ниагарского водопада.
Виртуальный центр обработки данных: что такое программно-конфигурируемый центр обработки данных (SDDC)
Благодаря виртуализации и облачным технологиям центры обработки данных получили дальнейшее развитие за счет новой логики управления во имя оптимизации в соответствии с новыми подходами «как услуга» и «оплата по факту использования».
Все более широкое внедрение серверов и настольных компьютеров x86 способствует виртуализации центров обработки данных, что усугубляет проблемы недостаточного использования оборудования в центрах обработки данных. Оборудование используется в среднем всего на 10-15% своей реальной мощности в лучших ситуациях и до 40-50% в худших. Это не просто вопрос нерационального управления ресурсами. Серверы и аппаратные устройства, даже когда на них не выполняются приложения и не работают, все равно стоят денег, поскольку они потребляют электроэнергию и требуют ее для своего охлаждения.
Путь к SDDC лежит через виртуализацию
Распространение ИТ-островков и гетерогенных систем, связанное с увеличением количества процедур ИКТ, также увеличивает сложность и затраты на обслуживание и персонал со специальными навыками. Управление настольными рабочими станциями и их защита также становятся все более сложными из-за постоянной необходимости применять обновления и исправления для устранения уязвимостей.
Консолидация этих серверов посредством виртуализации позволяет восстановить эффективность, оптимизируя использование оборудования, снижая потребление и упрощая управление. Фактически, благодаря виртуализации консолидация в пределах физических серверных машин множества виртуальных серверных машин, настраиваемых с помощью программного обеспечения, позволяет сократить аппаратную инфраструктуру.
Следующим этапом и усовершенствованием виртуализации аппаратных ресурсов является переход к облачной ИТ-архитектуре. Новая платформа, способная предоставлять все ресурсы (ЦП, память, хранилище и т.д.) в сервисном режиме посредством программного обеспечения.
Пункт прибытия в этом долгом путешествии? Это программно-определяемый центр обработки данных (SDDC), в котором полностью виртуализирована вся ИТ-инфраструктура: от физических серверов до сетевого оборудования, от устройств хранения данных до приложений.
Как работает программно-конфигурируемый центр обработки данных
В программно-определяемом центре обработки данных (SDCC) программируемость сети, а также гибкое и гибкое управление пулами ИТ-ресурсов и рабочих нагрузок с помощью программного обеспечения заменяют громоздкую и трудоемкую логику администрирования стратифицированных и отдельных информационных хранилищ. Это позволяет нам реализовать возможности автоматизации и управления самими ресурсами, в том числе независимыми от поставщика. То есть управление, независимое от типа и происхождения существующих аппаратных устройств.
Как уже упоминалось, в модели SDDC для получения максимальных преимуществ администрирования виртуализация ресурсов доводится до крайности. Он охватывает каждый компонент ИТ-инфраструктуры: серверы и компьютеры, сетевое оборудование, оборудование для хранения данных, приложения и услуги. Это приводит к ИТ как услуга (ITaaS).
Виртуализация сетей
Подобно уровням управляющего программного обеспечения различных виртуальных машин, то есть гипервизоров , та же операционная модель виртуализации может применяться и к сети. Сетевые устройства (коммутаторы, маршрутизаторы, концентраторы и т.д.) также можно виртуализировать. С помощью сетевого гипервизора, уровня программного интеллекта , можно управлять и гармонично организовывать все физические и логические сетевые порты.
Единственным необходимым условием является возможность полагаться на пропускную способность транспортной сети базовой физической сети. Аналогичным образом, эта модель также применима к устройствам хранения данных (хранилище как услуга), а также к любому другому устройству, например устройствам безопасности.
SDDC и хранилище
В конкретном случае с хранилищем важно подчеркнуть, что модель SDDC позволяет интегрировать в инфраструктуру не только выделенные высокопроизводительные массивы хранения для критически важных рабочих нагрузок. Фактически, также возможно интегрировать стандартное оборудование и DAS (хранилище с прямым подключением), то есть внутренние жесткие диски серверных компьютеров, настольных ПК и ноутбуков.
В парадигме SDDC особое значение приобретают и инструменты управления (мониторинг, создание, удаление, ликвидация, настройка, выделение, перемещение) виртуальных объектов. Это происходит именно потому, что сегодня виртуализация ИТ-ресурсов становится повсеместной, порождая распространение виртуальных машин. Речь идет о программных инструментах, уже изначально подготовленных для управления (обеспечение, самообслуживание, отчетность, автоматизация) гибридными инфраструктурами, состоящими из физических и виртуальных компонентов.
ИТ как услуга: таким образом, центр обработки данных становится доступным по требованию и с оплатой за использование.
Достижение архитектурной модели Программно-определяемого ЦОД сегодня является важнейшим условием для внедрения в компании реальных ИТ как услуги (ItaaS). Путь миграции должен проходить через всеобъемлющую виртуализацию, т.е. распространяться на все компоненты: сервер, сеть, хранилище, сервисы. Полученные преимущества измеряются повышением административной гибкости, которая может быть применена к каждой области ИТ.
Если вчера наличие систем и машин было важным фактором ИКТ, то сегодня начинают утверждаться гибридные модели (гибридное облако). Аналитики прогнозируют, что в будущем компании будут передавать свои центры обработки данных на аутсорсинг, доверяя свою инфраструктуру специализированным поставщикам.
Еще одним аспектом управления центром обработки данных является гиперконвергенция . В основе гиперконвергенции лежит новый программный интеллект. Модель «под ключ» выглядит следующим образом. Поставщик поставляет предварительно настроенный набор аппаратного и программного обеспечения в одном шасси. Это сделано для минимизации проблем совместимости между различными компонентами и рационализации управления всей инфраструктурой.
Короче говоря, развитие центров обработки данных все больше основывается на концепции гибкости. Гибкость, основанная, в частности, на методах предоставления услуг, которые позволяют автоматизировать предоставление ресурсов. А с другой стороны, это позволяет оптимизировать отчетность по статьям потребления и связанным с ними затратам. А также применение моделей использования, основанных на самообслуживании и удобстве использования по требованию.
Расходы на дата-центры с 2020 году, эффект Covid
По оценке Gartner, распространение пандемии оказало решающее влияние на инвестиции в дата-центры.
В частности, по данным аналитической компании, в 2021 году бюджет на ИТ-инфраструктуру дата-центров увеличился на 6% и достигнув общей суммы в 200 миллиардов долларов после снижения на 10,3% в 2020 году. Однако этот рост не вернет рынок на уровень 2019 года, когда было инвестировано 210 миллиардов.
В Gartner отметили, что Covid остановил строительство более 60% сооружений, запланированных в 2019 году.
«Приоритетом для компаний, – прокомментировал Навин Мишра, аналитик Gartner, – в 2020 году было сохранение целостности своего бизнеса. По этой причине рост центров обработки данных обычно откладывался до восстановления различных рынков. Мы ожидаем, что дата-центры крупных компаний будут простаивать немного дольше, чем другие, и возобновят работу позже. В то время как крупные технологические компании будут продолжать расширяться, чтобы поддержать рост спроса на общедоступные облака».
|
