Требования к центрам обработки данных постоянно возрастают, в частности, в связи со стремительным развитием технологий Интернета вещей, Больших Данных, а также облачных бизнес-приложений и хранилищ. Масштабируемость, гибкость и простота управления имеют большое значение для способности ЦОД адаптироваться к изменчивым потребностям современных предприятий, которая во многом зависит от того, насколько грамотно спроектирована архитектура. Чтобы заложить прочный «фундамент» ЦОД, необходимо уделить пристальное внимание архитектуре физического уровня, и тогда центр обработки данных сможет выполнять любые запросы бизнеса — и сейчас, и в дальнейшем.

КАБЕЛЬНАЯ СИСТЕМА

Хорошо продуманная кабельная инфраструктура центра обработки данных, созданная в соответствии с международными стандартами, в частности EN-50600, обеспечивает возможность простой и быстрой перенастройки на протяжении всего жизненного цикла ЦОД. Кроме того, качество и рабочие характеристики выбранного кабельного решения значительно влияют на уровень гибкости и возможность модернизации развернутых в нем систем. Создав необходимый задел на будущее, вы сможете снизить капитальные затраты, упростите переход на более высокие скорости и предотвратите непроизводительные простои.

При этом качество кабельного решения определяется не только характеристиками передачи данных, но и оптимизацией процедур монтажа и тестирования. Например, проверенные в процессе производства претерминированные транковые соединения гарантируют максимальную пропускную способность канала и, в отличие от терминирования в полевых условиях, обеспечивают стабильные характеристики.

Ведущие поставщики предлагают претерминированные волоконно-оптические линии на базе высококачественного кабеля и компонентов, обеспечивающих поддержку современных приложений 10, 40 или 100 Гбит/с. В то же время такие решения предусматривают возможность простого перехода с 10 Гбит/с на 40 и 100 Гбит/c, а в дальнейшем — на 200 Гбит/с и выше. Благодаря гибкой архитектуре масштабируемых решений дополнительные линии подключаются по мере необходимости.

Нередко монтаж кабельной системы ЦОД приходится выполнять в очень сжатые сроки. Развертывание готовых к использованию систем осуществляется на 75% быстрее, чем прокладка волоконно-оптических кабелей с традиционной заделкой на местах. Это выгодно и инсталляторам, и конечным пользователям. Для подобных поставляемых под ключ систем не требуются разъемы, инструменты для оконцевания кабелей и расходные материалы. Такие системы обычно заказывают в расчете на конкретные приложения, поэтому после доставки достаточно проложить кабели и подключить оборудование.

Общая производительность ЦОД также зависит от правильного выбора компонентов с точки зрения обеспечения оптимальной циркуляции воздуха для снижения затрат на охлаждение и питание. Использование шнуров с уменьшенным диаметром помогает улучшить обдув и предоставить дополнительное пространство для маневра в местах с высокой плотностью соединений. Для подобных решений допустим меньший радиус изгиба кабеля, что позволяет упростить прокладку и управление кабелями. Кроме того, такие шнуры экономят место в стойках и шкафах, облегчая изменение разводки в условиях тесноты. А шнуры с защелкивающимися разъемами упрощают не только доступ и изъятие ненужных кабелей, но и монтаж системы в целом.

ШКАФЫ

Как и в случае кабелей, правильный выбор шкафов влияет на управление центром обработки данных, его масштабируемость и эксплуатационные издержки. В частности, в современных конструктивах вертикальный просвет между соседними шкафами можно использовать для укладки кабелей по принципу Zero-U. Таким образом, остается свободным горизонтальное пространство, необходимое для активного оборудования, и улучшается обдув.

Управление упрощается еще больше за счет развертывания заранее укомплектованных шкафов. Такие шкафы уже содержат необходимые компоненты и поставляются в сборе, поэтому после доставки требуется только установить и подключить активное оборудование. Предварительная комплектация шкафа выполняется с учетом того, что в нем будет размещаться (серверы, SAN или сетевое оборудование) и какая электрическая мощность планируется, например 5 или 10 кВт.

Предварительная комплектация дает целый ряд преимуществ, поскольку и сам шкаф, и его компоненты — волоконно-оптические или медные кабели, блоки распределения питания, кабельные органайзеры и другие приспособления — легко идентифицируются по уникальному артикулу и цене. Таким образом, когда в дальнейшем появляется необходимость установки дополнительных шкафов, вы уже будете знать их общую стоимость и потребности в питании и охлаждения.

БЛОКИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПИТАНИЯ

Современные ЦОД потребляют гигантское количество энергии, поэтому оптимизация расхода электричества является обязательным условием снижения соответствующих затрат. Эффективно справляются с этой задачей интеллектуальные блоки распределения питания. Кроме того, они позволяют прогнозировать и предотвращать потенциальные проблемы, обеспечивая безотказную работу за счет эффективного контроля питания и быстрого устранения неполадок.

Важную роль играет контроль потребления, который может осуществляться на уровне блока розеток (подсчитывается общий расход) или на уровне портов (каждый порт передает данные о потреблении). Первый вариант подойдет для небольших ЦОД, а в более крупных центрах обработки данных будет полезен анализ потребления на уровне индивидуальных портов. В последнем случае можно регистрировать и другие показатели — например, соотношение потребления электроэнергии и ресурсов центрального процессора, что позволяет оценивать эффективность использования серверов, — а также аналогичные показатели для вычислительных ресурсов и хранилищ.

Кроме того, с помощью интеллектуальных блоков распределения питания определяются периоды пикового потребления и пиковой вычислительной нагрузки. Имея эти сведения, организации могут запускать ресурсоемкие процессы в то время, когда действуют более низкие тарифы на потребление энергии, что позволит получать значительную экономию.

АРХИТЕКТУРА

Архитектура центра обработки данных играет ключевую роль в обеспечении его гибкости и управляемости. Во многих крупномасштабных виртуализированных ЦОД реализуется двухуровневая архитектура коммутации, поскольку традиционная трехуровневая не способна удовлетворить требования по сокращению задержки и повышению пропускной способности маршрута между двумя произвольными точками.

Плоская архитектура Fat Tree, с одной стороны, благодаря увеличенной протяженности оптической кабельной проводки позволяет устанавливать большее число активных соединений между меньшим количеством коммутаторов, а с другой, в таких ЦОД нередко удлиняется расстояние между коммутаторами уровня межсоединений и доступа.

Для сохранения гибкости и управляемости во многих ЦОД применяют множественное резервирование по схеме Mate Pair, что позволяет создавать точки распределения или удобные зоны кросс-коммутации оптических каналов. Развертывание готовых к использованию волоконно-оптических решений с низкими потерями позволяет создать несколько уровней кроссовой коммутации (точек подключения) без нарушения допусков на параметры для приложений следующего поколения.

В отличие от архитектуры с коммутатором, расположенным в верхней части стойки (Top-of-Rack), в СКС с топологией «каждый с каждым» (Any-to-All) предусматриваются централизованные зоны коммутации, благодаря чему серверы можно размещать максимально выгодно с точки зрения характеристик питания и охлаждения. При этом не надо задумываться о соблюдении норм на расстояние, как в случае прямого кабельного соединения, и о наличии свободных портов на коммутаторах. Кроме того, исключаются затраты на снабжение энергией и обслуживание дополнительных коммутаторов, необходимых для конфигураций Top-of-Rack.

Такая архитектура рекомендована всеми международными стандартами ЦОД (например, EN-50600). Она обеспечивает возможность постепенного наращивания и простоту управления, поскольку посредством фиксированной проводки все оборудование соединяется с пассивной зоной, которых может быть несколько и которые затем можно использовать для стандартных задач коммутации: переноса, изменения сетевых сегментов и добавления новых.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Сегодня требуется тщательный анализ различных аспектов архитектуры современных ЦОД, одни из которых очевидны, а другие нередко упускаются из виду, что приводит к ошибкам при планировании инфраструктуры и к подготовке к последующим изменениям. Грамотное планирование кабельной инфраструктуры, установки шкафов, распределения питания и архитектуры в целом поможет улучшить масштабируемость и гибкость центра обработки данных, а также упростить управление им.

Альберто Цуккинали, директор Siemon по решениям и услугам в области центров обработки данных