Центры обработки (и хранения!) данных, ЦОД, или дата-центры, развивались от т.н. «компьютерных (серверных) комнат» на предприятиях и организациях, предназначавшихся вначале для установки больших компьютеров (main frame), затем мини-компьютеров, а затем серверов, которые обслуживали ИТ-системы и локальные сети LAN (Local Area Network) предприятий.

С укрупнением ИТ-систем при росте предприятия, серверов требовалось всё больше. Кроме того, развитие Интернета и технологий сетей передачи данных породило создание глобальных сетей WAN (Wide Area Network). Это приводило к созданию крупных дата-центров предприятий. Они стали прототипом т.н. «частных облаков» (Private Cloud).

Развитие облачных технологий началось с предоставления услуг «колокейшн» («co-location»), то есть, размещения ИТ-оборудования предприятий в специализированных помещениях, инженерная инфраструктура которых обслуживалась сторонними организациями.

Затем получили развитие услуги сдачи в аренду самого ИТ-оборудования (серверов и систем хранения данных) для корпоративных пользователей и частных лиц. Так появились услуги инфраструктуры IaaS (Infrastructure as a Service).

Строительство и эксплуатация дата-центров стало выгодным бизнесом по предоставлению облачных услуг, не только инфраструктуры, но и программного обеспечения SaaS (Software as a Service), а также различных программных платформ PaaS (Platform as a Service). Это породило новый тип облачных систем – «публичных облаков» (Public Cloud). Они предоставляли услуги широкому кругу пользователей: индивидуальным и корпоративным, прежде всего, малому бизнесу, для которого аренда ИТ-ресурсов у внешнего провайдера является более выгодным решением, чем закупка, развёртывание и обслуживание собственных ИТ-систем.

Часто публичное облако использовалось предприятиями как резерв частного, при необходимости срочного расширения ёмкости. Такой тип облачной услуги получил название «гибридного облака» (Hybrid Cloud).

В первой декаде 2000-х годов началось строительство крупных облачных дата-центров Интернет-компаниями, такими как Google, Facebook, Amazon, Microsoft и др.

Рисунок 1. Сети облачных дата-центров Google и Microsoft. 

Такие дата-центры больших и сверхбольших (hyperscale) масштабов, части которых разнесены географически, называются распределёнными облачными дата-центрами, или дата-центрами Hyperscale, Гипер-ЦОД («сверхмасштабными»).

Тенденцией последних нескольких лет являются программно-конфигурируемые облачные дата-центры SDDC (Software Defined Data Center). Такие дата-центры, распределённые глобально, интегрируются в единое целое с точки зрения управления ресурсами, и для пользователей выглядят «как один большой сервер». При этом не только повышается качество обслуживания, но и решается проблема повышения эффективности использования ИТ-систем, за счет технологий равномерной загрузки распределённых ИТ-ресурсов.

SDDC позволяет выделять «виртуальные дата-центры» VDC (Virtial Data Center) из пула своих ресурсов под определённые приложения или ИТ-системы отдельных организаций[1]. При этом, пользователь каждого VDC будет полностью изолирован от других VDC, как по выделенным для VDCx ресурсам, их защиты и безопасности данных, так и по управлению своими услугам и администрированию ресурсов (см. рисунок ниже).

Рисунок 2. Сравнение решений сети традиционных облачных дата-центров и SDDC

SDDC — это облачный ЦОД с возможностью гибкой реконфигурации ИТ-ресурсов под задачи пользователей, так, чтобы требуемое расширение, например, вычислительной мощности серверов, или ёмкости хранения данных, происходило незаметно для заказчика бизнес-приложения, автоматизированным образом.

Виды дата-центров

По способу исполнения, дата-центры принято подразделять на:

• Стационарные;
• Модульные;
• Контейнерные (мобильные).

Стационарные (In-house) дата-центры разворачиваются в специально подготовленных зданиях и помещениях, где заранее установлена вся необходимая инженерная инфраструктура: электропитание, системы охлаждения и климатики, системы физической безопасности (в т.ч. видеонаблюдение) и другие атрибуты. Пример специализированного здания для стационарного дата-центра показан на рисунке ниже.

Рисунок 3. Структура стационарного ЦОД

К преимуществам стационарных дата-центрам относятся безопасность и надёжность, к недостаткам – высокие капитальные и операционные затраты, а также долгое время развёртывания.

Поэтому, в связи с цифровизацией экономики и промышленности, а также развитием технологий Интернета Вещей (IoT), потребовались решения, которые позволили бы более оперативно устанавливать и развёртывать инфраструктуру дата-центров, автоматизировать управление ими, снизить затраты на обслуживание и электропитание.

Таким требованиям отвечают модульные и контейнерные дата-центры. Благодаря таким решениям, а также в немалой степени микро-дата-центрам (Micro-DC), стала возможной аппаратная реализация концепции Fog Computing.

·       Модульные дата-центры

Модульные дата-центры представляют собой автономные модули, которые могут быть установлены в любых помещениях, размеры которых позволяют их разместить. Модуль дата-центра включает в себя все элементы ИТ-инфраструктуры: серверы, накопители, коммутаторы и системы управления; а также элементы инженерной инфраструктуры: системы микроклимата, пожаротушения и видеонаблюдения.

Рисунок 4. Пример модульного дата-центра внутреннего (indoor) исполнения (источник: Huawei Technologies).

Модульные дата-центры также могут быть внешнего исполнения (outdoor), для стационарной установки вне помещений.

·       Контейнерные дата-центры

Контейнерные (или «мобильные) дата-центры размещаются в контейнерах стандартных размеров (40 или 20 футов), примерно таких, которые используются для перевозки грузов. Это делается для более быстрого развёртывания и снижения затрат на строительство дата-центров.

Контейнерные дата-центры можно использовать для быстрого расширения емкости стационарных или модульных дата-центров, а также для целей резервирования ресурсов. Такие контейнеры удобно перевозить автотранспортом или другими видами грузового транспорта (морским, железнодорожным) с использованием стандартных погрузочно-разгрузочных средств.

Внешний вид и внутреннее устройство контейнеров для размещения ИТ- и инженерной инфраструктуры дата-центра показаны на рисунке ниже.

Рисунок 5. Контейнерные дата-центры (Источник: cognitivedatacenter.com)

Такие контейнеры с ИТ-инфраструктурой можно располагать вне помещений, в довольно большом диапазоне температуры и влажности окружающей среды, как в условиях арктического, так и субтропического, а также влажного морского климата.

Например, для нефтедобывающих платформ норвежская нефтяная компания Tampnet в Северном море использовала контейнерные дата-центры[2].

Рисунок 6. Контейнерные дата-центры на нефтяной платформе компании Tampnet в Северном море (Источник: http://www.zdnet.)

·       Различия контейнерных и модульных дата-центров

Существует некоторая путаница в идентификации модульных и контейнерных дата-центров. Иногда контейнерные дата-центры называют «модульными», иногда – «мобильными», поскольку они хорошо подходят для мобильного развёртывания.

Контейнерные дата-центры аналогичны по размерам грузовым контейнерам, с целью повышения их мобильности. Они предназначены только для установки вне помещений (outdoor).

Модульные дата-центры, могут устанавливаться как внутри помещений (indoor), так и располагаться в защищенных модулях вне помещений (outdoor). Модульные дата-центры не предназначаются для транспортировки в виде грузового контейнера[3].

Например, на рисунке ниже показан модульный ЦОД внешнего исполнения.

Рис 7. Модульный дата-центр внешнего (outdoor) исполнения (Источник: http://www.baselayer.com)

·       Микро ЦОД (Micro-DC)

Разновидностью модульных дата-центров являются т.н. «микро-ЦОД» (micro-DC). Они предназначены для небольших предприятий, а также филиалов крупных и средних предприятий, и содержат внутри всю необходимую инженерную и ИТ-инфраструктуру «всё в одном» (All-In-One).

Микро-дата-центры также представляют собой один их элементов реализации концепции Fog Computing. Пример микро-дата-центра показан на рисунке ниже.

Рисунок 8. Микро-дата-центр комнатного исполнения (источник: http://www.datacenterdynamics.com).

Микро-ЦОД – один из наиболее быстро растущих сегментов рынка решений для дата-центров. Ожидается, что мировой рынок различных решений микро-ЦОД вырастет от 1,7 млрд. долларов в 2015 г. до 6,3 млрд. долларов в 2020 г. Рост будет происходить, в основном, в странах БРИКС[4].

Микро-ЦОД могут быть как комнатного, так наружного исполнения. В последнем случае элементы ЦОД помещаются в термозащищенный вандалоустойчивый шкаф.

Рис 9. Пример мобильного микро-ЦОД наружного исполнения (Источник: Canovate).

Соотношения различных видов и типов исполнения дата-центров приведено в таблице ниже.

Таблица 1‑1. Виды и типы дата-центров.

[1] http://воблаке.рф/archive/ed2/02strategy.html

[2] http://www.zdnet.com/article/connecting-the-datacentre-paradise-the-north-seas-latency-slashing-fibre-network-opens-up/

[3] https://www.baselayer.com/modular-data-center-is-not-a-container/

[4] http://www.datacenterdynamics.com/content-tracks/power-cooling/edge-market-will-boost-demand-for-micro-data-centers