Охлаждение как сервис, который предоставляет ЦОД

Требования к охлаждению ЦОД значительно отличаются от требований к системам так называемого «комфортного охлаждения». Основное внимание в дата-центрах уделяется вопросам охлаждения аппаратного и программного обеспечения (см. «Рекомендации по обеспечению температурного режима для сред обработки данных», 3-е изд.), в то время как в коммерческих зданиях на первом месте стоит обеспечение комфортного режима работы для персонала (стандарт ASHRAE 55). В данной статье, охлаждение ЦОД и комфортное охлаждение сравнивается с точки зрения «сервис vs. система».

В мире «комфортного охлаждения» принято мыслить категориями систем охлаждения и оборудования для охлаждения. Дата-центры проектируются и управляются самыми разными людьми; многие из этих людей в процессе работы полагаются на собственный опыт, полученный в ходе реализации проектов в области комфортного охлаждения. По этой причине, они продолжают мыслить категориями систем охлаждения и оборудования для охлаждения, хотя, более правильно было бы рассматривать охлаждение в качестве сервиса (услуги). Данный материал призван продемонстрировать, какие преимущества предоставляет точка зрения «охлаждение как сервис» (CaaS).

В чем состоит суть принципа разделения на сервисы (something as a service)?

Коммунальные службы (водо-, газо-, электроснабжение) охотно воспринимаются людьми в качестве сервисов. Точкой разграничения между потребителем и поставщиком коммунальных услуг, как правило, является счетчик, и тому, что происходит с услугой до попадания на счетчик, обычно уделяется мало внимания (рис. 1). Потребитель считает, что поставщик может предоставлять услугу в неограниченном объеме на непрерывной основе (за редким исключением). Если говорить об отрасли ЦОД, то удобно будет ввести понятия «поставщик сервиса» и «потребитель сервиса».

Рис. 1. Различные виды счетчиков.

Впрочем, охлаждение очень редко воспринимается в качестве сервиса. Здесь не используется счетчик, который бы отделил зону ответственности поставщика от зоны ответственности потребителя. Расчетная производительность систем теплоснабжения, вентиляции и кондиционирования является известной конечной величиной, не меняющейся на протяжении всего срока службы охлаждаемого помещения, поскольку рабочая нагрузка остается практически неизменной. Однако, в случае ЦОД, потребляемая электроприборами мощность составляет до 90% рабочей нагрузки и постоянно меняется в связи с изменениями в составе программного и аппаратного обеспечения. Поэтому, производительность системы охлаждения должна приспосабливаться к постоянно меняющейся нагрузке, что приводит к возникновению подхода «охлаждение как сервис».

В отличие от большинства коммерческих зданий, рабочая нагрузка в дата-центре подвержена частым и глубоким изменениям по причине постоянно меняющегося состава программного и аппаратного обеспечения, используемого на протяжении всего жизненного цикла ЦОД. Системы охлаждения дата-центра должны разрабатываться с учетом соответствия требованиям ИТ-оборудования, как настоящим, так и будущим.

Необходимо также отметить, что взаимодействие между поставщиком охлаждения, как сервиса (например, технический отдел ЦОД), и его потребителем (например, ИТ-отдел) должно подразумевать эффективный обмен информацией между двумя подразделениями, каждое из которых сосредоточено на решении своих локальных задач.

Почему принцип разделения на сервисы применяется в отрасли ЦОД?

Подразделение информационных технологий занимается вопросами обслуживания аппаратного и программного обеспечения ЦОД. Рабочие функции и бизнес-модель технического подразделения выглядят совершенно иначе. ИТ-подразделение и техническое подразделение зачастую являются полностью независимыми, и могут даже входить в состав различных бизнес-единиц. Соглашение о качестве предоставляемых услуг (SLA) является эффективным способом определения целей и обязательств для каждого из подразделений. Это может быть соглашение между ИТ-отделом и техническим отделом компании, или между клиентом дата-центра и владельцем сдаваемых в аренду площадей.

Понятия «владелец» и «арендатор», как правило, не используются в отрасли ЦОД. Сдачу помещений в аренду обычно называют колокацией. В последнее время наблюдается тенденция по аутсорсингу ЦОД на сторону провайдера (именуемого владельцем в большей части коммерческих договоров), или «сервис-провайдера». Облачные вычисления (также именуемые, как «вычисления по требованию» и «вычисления, как коммунальная услуга») являются примером арендуемой компьютерной услуги. Много лет назад, арендуемые компьютерные услуги работали по принципу «разделения времени».

Отрасль ЦОД является чрезвычайно капиталоемкой, и в сложившихся на сегодняшний день сложных финансовых условиях наблюдается повышенное стремление к привлечению стороннего капитала для оплаты за охлаждение и электроэнергию, потребляемую в ЦОД. Колокационные площадки позволяют компаниям выполнять аутсорсинг потребляемых ими ИТ-услуг и использовать SLA для организации необходимого интерфейса для взаимодействия между двумя сторонами.

Вслед за ростом потребностей в ИТ-услугах, колокационные провайдеры изменили свои бизнес-модели, чтобы стать более привлекательными для тех компаний, которые пользуются аутсорсингом. Существуют оптовый и розничный рынки колокационных услуг, каждый из которых имеет свою клиентскую базу:

• Рынок розничных услуг предназначен для небольших клиентов, использующих информационные технологии для поддержки бизнеса (использование ИТ-услуг для ведения бухгалтерии, веб-хостинга и т.д.). Данный рынок ориентирован на информационные системы малого масштаба (это могут быть один или два сервера), установленные в стандартном серверном помещении с жесткими ограничениями в отношении электропитания, охлаждения и сетевой инфраструктуры. Клиент провайдера колокационных услуг может использовать одну или несколько стоек (в одной стойке помещается до 42 серверов).
• Рынок оптовых услуг рассчитан на крупных клиентов, для которых ведение бизнеса тесно связано с функционированием ИТ-систем (к примеру, веб-компании, а также компании, использующие в работе электронные транзакции и электронный документооборот). Данный рынок признает необходимость в высоком уровне гибкости для клиентов с точки зрения используемого пространства, электропитания, охлаждения и сетевых компонентов, предоставляя при этом возможности для будущего роста.

Поскольку услуги электроснабжения и охлаждения компьютерного оборудования могут обходиться очень дорого, наблюдается тенденция по измерению потребления данных сервисов вплоть до уровня компьютерной стойки, там, где это оправдано. Заинтересованными в этом оказываются как поставщик, так и потребитель соответствующих услуг.

Облачные вычисления

ИТ-подразделения многих компаний переходят на использование облачных вычислений. Облачные вычисления повышают гибкость ИТ-инфраструктуры, что позволяет клиентам варьировать объем потребления ИТ-услуг подобно тому, как они поступают в случае использования коммунальных услуг.

В основе облачных вычислений лежит ферма ИТ-ресурсов, которые не являются выделенными и могут быть использованы по мере возникновения спроса. Подобно любому другому сервису, потребление ресурсов измеряется счетчиком, стоимость рассчитывается исходя из потребленного объема. Существует несколько моделей облачных сервисов, отличающихся количеством уровней абстракции между потребителем и ИТ-ресурсами (к примеру, точка подключения потребителя услуги):

• Инфраструктура как сервис (IaaS). Точка подключения потребителя IaaS, как правило, находится на уровне ИТ-оборудования (к примеру, потребитель предоставляет собственное оборудование, а провайдер услуг предоставляет физическое пространство для его установки, а также электропитание, охлаждение и сетевую инфраструктуру).
• Платформа как сервис (PaaS). Точка подключения потребителя PaaS, как правило, находится на программном уровне (к примеру, потребитель загружает собственное ПО на сервера провайдера, который в свою очередь предоставляет всю необходимую инфраструктуру для поддержки аппаратного обеспечения).
• Приложение как сервис (SaaS). Точка подключения потребителя SaaS, как правило, находится на уровне конечного пользователя (к примеру, потребитель выбирает необходимое ему ПО, в то время, как аппаратное обеспечение и вся необходимая инфраструктура предоставляется провайдером услуг).

Соглашение о качестве предоставляемых услуг (SLA)

Соглашения о качестве предоставляемых услуг используются для всевозможных видов сервисов различного масштаба (например, услуги копировальной машины). К сожалению, SLA используются по большей части в качестве юридических соглашений, которые применяются для разрешения споров, возникающих между поставщиком услуг и потребителем. Продолжая пример с копировальной машиной, провайдер услуг, согласно требованиям SLA, должен реагировать на вызов в течение определенного периода времени, а также обязан предоставлять запчасти и направлять для ремонта специалистов за исключением случаев, указанных ниже:

• Количество копий, измеренное по счетчику, превышает месячную норму.
• Произошло превышение допустимого рабочего напряжения.
• Произошло превышение допустимого уровня температуры и влажности.
• Копировальная машина попала под воздействие жидкости, газа или пыли.

Тенденция по перемещению ЦОД на колокационные площадки и по увеличению объема использования облачных услуг делает очевидными преимущества, связанные с рассмотрением ЦОД с точки зрения SLA. Более того, развитие тренда по использованию средств мониторинга и измерения на уровне сервера, стойки или ряда стоек создает необходимость в более тесной интеграции SLA и ЦОД. Данный тренд является настолько значительным, что была создана новая область системных решений - системы управления инфраструктурой ЦОД (DCIM) - которая является интеграцией информационных технологий и средств административного управления предприятием.

Исторически сложилось так, что обращение к SLA происходит в случае отключения сервиса, поскольку в них обычно указывается система штрафов и поощрений, действующая между поставщиком услуг и их потребителем. Как и в случае с копировальной машиной, здесь существует ряд условий и оговорок. Однако, по мере того, как растет интерес со стороны индустрии к облачным вычислениям, SLA становятся критически важным инструментом на всех этапах проектирования и управления ЦОД.

Особенно это касается охлаждения. Охлаждение редко рассматривается в качестве сервиса, если только речь не идет о централизованном холодоснабжении. Изданный ASHRAE документ «Рекомендации по обеспечению температурного режима для сред обработки данных» допускает возможность использования ЦОД в широком диапазоне рабочих условий и позволяет существенно увеличить рабочее время применения экономайзеров, в том числе, разрешая их постоянное использование.

Как рекомендуемый, так и допустимый диапазоны температуры и влажности поддерживаются производителями серверного оборудования по всему миру. В книге также определяется максимальный диапазон изменения температуры в течение часа, и требования к качеству воздуха. Все эти параметры определяют основной набор требований к окружающей среде. Согласно данному в книге определению, точкой разграничения для серверного охлаждения является воздухозаборник сервера.

Таким образом, книга формирует основу для SLA в области охлаждения для этапов проектирования и управления ЦОД.

В таблице 1 приведен пример использования данных из книги для создания SLA в области охлаждения. Данный набор рабочих условий ориентирован на производительность, поскольку здесь не указан способ доставки охлаждения. Речь идет только о температурном режиме на входе сервера.

Заключительные комментарии

Концепция «охлаждение как сервис» является радикальным отклонением от традиционного образа мысли, связанного с системами охлаждения и оборудованием для охлаждения. Режим работы «по запросу» для ЦОД предполагает рассмотрение электропитания и охлаждения в качестве сервисов с целью соответствия бизнес-моделям облачных вычислений, а также соответствия быстро меняющемуся уровню плотности размещения оборудования, отмеченному в другом документе ASHRAE («Тенденции энергоснабжения и системы охлаждения для индустрии обработки данных»).

Охлаждение как сервис повышает уровень абстракции для точки разграничения потребителя и поставщика, что позволяет применять более инновационный подход с целью соответствия постоянно меняющимся требованиям к системе охлаждения. Повышение уровня абстракции также позволяет поднять энергоэффективность ЦОД благодаря поддержке эффективной работы площадки на протяжении всего срока службы.

Ключевой особенностью подхода «охлаждение как сервис» является возможность разрабатывать соглашения о качестве предоставляемых услуг, обеспечивающие двустороннюю прозрачность с точки зрения бизнеса, рисков и технических аспектов работы. Эффективное SLA в области охлаждения может стать важным компонентом проектных требований заказчика к конструкции и принципу работы системы охлаждения ЦОД.

Правила использования материалов сайта