Nie tylko obecna sytuacja wynikająca z utrzymującej się pandemii Covid-19, ale także aktualna rzeczywistość sprawia, że zarówno w kwestiach zawodowych, jak i prywatnych coraz większa część naszego życia przenosi się do sfery wirtualnej. Również dynamiczny rozwój przemysłu jako całości, w tym zwłaszcza wdrażanie rozwiązań z obszaru czwartej rewolucji przemysłowej, powoduje wzrost zapotrzebowania na usługi gromadzenia dużych zbiorów danych. A to przekłada się na szybki rozwój związanej z tym infrastruktury, w tym przede wszystkim centrów danych. 

Budowa centrum danych – skomplikowana inwestycja z myślą o przyszłości

Budowa centrum przetwarzania danych – czy to całkowicie od nowa, czy też przez adaptację istniejącego już obiektu – to niezwykle skomplikowane zadanie. Nie sprowadza się ono bowiem tylko do zakupu i właściwego skonfigurowania sprzętu, ale również, a może przede wszystkim, do odpowiedniego zaplanowania i zaprojektowania całego centrum przede wszystkim pod kątem szeroko pojętego bezpieczeństwa gromadzonych danych. Skalę trudności tego przedsięwzięcia doskonale obrazuje chociażby liczba przepisów i norm, których należy przestrzegać podczas realizacji tego zadania. Należą do nich zarówno ogólne przepisy budowlane, jak i te dotyczące różnych zakresów zabezpieczeń, instalacji elektroenergetycznych czy klimatyzacji. Optymalnie zaprojektowane data center musi także, uwzględniać przyszłe potrzeby przedsiębiorstwa w tym obszarze, co dodatkowo komplikuje cały proces.

Jak podkreśla Krystian Guzara z Działu Badań i Rozwoju w firmie ZPAS, centrum danych należy projektować z uwzględnieniem obecnego i przyszłego zapotrzebowania na moc obliczeniową przy zachowaniu odpowiedniego stopnia skalowalności. Właściwie dobrane rozwiązania muszą cechować się modułowością oraz łatwością wdrożenia, a także odpowiadać potrzebom inwestora, co ma istotne przełożenie na koszty inwestycyjne i wydatki eksploatacyjne. Kolejnym ważnym elementem jest zapewnienie wysokiej dostępności centrum danych przez zastosowanie odpowiedniego stopienia redundancji systemów utrzymujących właściwe warunki pracy aktywnych urządzeń. – Zadaniem architekta jest uwzględnienie wszystkich wymagań inwestora oraz zaproponowanie rozwiązania centrum danych o niskim współczynniku zużycia energii na potrzeby utrzymania infrastruktury – mówi Guzara.

I właśnie na etapie planowania i projektowania centrum przetwarzania danych zdaniem Krystiana Guzary popełnianych jest najwięcej typowych błędów, takich jak niewłaściwe wyznaczenie kosztów (niepełne oszacowanie wszystkich części składowych kosztów wdrożenia oraz niewzięcie pod uwagę kosztów utrzymania), złe zwymiarowanie wielkości sytemu teleinformatycznego oraz infrastruktury fizycznej, jak też nieuwzględnienie strategii zmian i rozwoju. Błędem jest również niedostateczne uwzględnienie aspektu niezawodności, co może prowadzić do obniżenia poziomu dostępności.

Kluczowe systemy zasilania data center

Jedną z najistotniejszych kwestii związanych z projektowaniem centrum przetwarzania danych jest właściwe zaplanowanie systemu zasilania, dopasowanego nie tylko do obecnych i przyszłych potrzeb, ale również do pracy w sytuacjach kryzysowych.

Aktualnie najczęściej projektowanie nowoczesnych data center powinno spełniać wymogi standardu Tier 3 ANSI/ITU-942. Jak wyjaśnia Hubert Krakowski, key account manager w Delta Electronics, zgodnie z tym standardem urządzenia powinny być zasilane dwutorowo w układzie 2N. W układzie tym wyróżniamy dwa tory zasilania, co pozwala na jednoczesną konserwację sprzętu i ochronę przed awarią. W każdym torze znajdziemy transformator, agregat, UPS oraz układ dystrybucji. Dalsze zwiększanie niezawodności zasilania wiąże się już ze znacznym wzrostem kosztów budowy systemu.

Kolejnym ważnym aspektem jest prawidłowy bilans mocy oraz dobór UPS-a i agregatu. Ponieważ często docelowa moc nie jest dokładnie znana, bardzo dobrym rozwiązaniem w takim przypadku jest zastosowanie systemów zasilania o konstrukcji modułowej. Jak tłumaczy Hubert Krakowski, ich główną zaletą jest możliwość rozbudowy w ramach istniejącego systemu oraz posiadanie modułu nadmiarowego (N+1). W sytuacji awarii jednego modułu mocy pozostałe moduły są w stanie pokryć aktualne obciążenie. W układzie 2N podczas pracy normalnej każdy z dwóch torów jest obciążony w stopniu mniejszym niż 50% (typowe obciążenie systemu UPS wynosi 30-40%), dlatego, poszukując odpowiedniego dla nas rozwiązania, powinniśmy kierować się płaską charakterystyką sprawności, nawet dla mniejszych obciążeń rzędu około 20%. Dodatkową funkcjonalnością nowoczesnych rozwiązań jest tryb green mode, który optymalizuje liczbę pracujących modułów mocy w zależności od obciążenia. Dzięki tej funkcji część modułów mocy zostaje uśpiona, a sprawność systemu utrzymywana jest na najwyższym poziomie, co ma pozytywny wpływ na całkowitą wartość PUE obiektu.

Topowe rozwiązania UPS do zastosowań w data center wyposażone są dodatkowo w szereg funkcjonalności obniżających prawdopodobieństwo awarii. Zaliczamy do nich zaliczamy: proaktywne wykrywanie starzenia się wentylatorów i kondensatorów AC/DC, analizę starzenia się baterii przez porównanie krzywych rozładowania baterii podłączonych do UPS, a także redundantną kartę pracy równoległej i redundantną komunikację wewnętrzną.

Kluczowym elementem systemów zasilania są baterie. Do tej pory najczęściej stosowano baterie wykonane w technologii VRLA – AGM. Jednak coraz częściej na rynku pojawiają się rozwiązania bazujące na technologii Li-Ion, która umożliwia szybsze ładowanie, głębsze rozładowanie oraz większą liczbę cykli. Baterie te zajmują dużo mniej miejsca i są lżejsze (co obniża koszty instalacji), mogą pracować w podwyższonej temperaturze oraz są fabrycznie wyposażone w funkcje monitoringu.

– Delta Electronics jest jednym z nielicznych producentów UPS, który posiada własną technologię baterii Li-Ion. – mówi Hubert Krakowski. – Niezależnie od wyboru technologii należy jednak pamiętać, że akumulatory podlegają procesowi starzenia. Dlatego rekomendujemy, aby w trakcie projektowania uwzględnić tzw. współczynnik starzenia, który zazwyczaj wynosi 1,25 i zapewnia wymagany czas podtrzymania na koniec żywotności baterii, a nie tylko w początkowym okresie eksploatacji.

Klimatyzacja centrum danych

Drugą kwestią kluczową z punktu widzenia bezawaryjnej pracy centrum danych jest system klimatyzacji oraz wentylacji, których zadaniem jest utrzymanie recyrkulacji powietrza i odpowiedniej temperatury w pomieszczeniu serwerowni. Ponieważ data center musi pracować 365 dni w roku przez 24 godziny na dobę, w obiektach tych należy stosować tzw. klimatyzację precyzyjną, która jest w stanie utrzymywać parametry powietrza, w tym temperaturę oraz wilgotność, z dość dużą dokładnością.

W serwerowniach można spotkać kilka różnych typów szaf klimatyzacji: z nawiewem do góry bądź pod podłogę techniczną, z bezpośrednim odparowaniem lub tzw. układy z wodą lodową. Co ważne, instalacja klimatyzacji składa się z pojedynczych modułów (szaf), dzięki czemu możliwa jest jej łatwa rozbudowa w razie potrzeby. Ponieważ dobór odpowiednich urządzeń, ich liczba oraz umiejscowienie mają duży wpływ na skuteczność działania klimatyzacji, system klimatyzacyjny powinien zostać dobrany i zamontowany przez odpowiednio wykwalifikowaną osobę (firmę).

Bezpieczeństwo data center znacznie szerzej

Wprawdzie systemy zasilania i klimatyzacji mają kluczowe znaczenie dla poprawnego, tj. bezusterkowego działania centrum przetwarzania danych, jednak mówiąc o ich bezpieczeństwie, nie można pominąć również innych jego aspektów. Przykładowo ściany, podłogi oraz sufit powinny być wykonane z modułów bardziej odpornych na ogień niż standardowe rozwiązania. Poszczególne elementy znajdujące się w typowym pomieszczeniu data center powinny być również odporne na działanie wody (np. na skutek długotrwałego zalania bądź przeprowadzania akcji gaśniczej), gazów i interferencji elektromagnetycznej. Kolejną istotną cechą jest podwyższona wytrzymałość na uszkodzenia mechaniczne i wstrząsy oraz wysoki poziom szczelności, który z jednej strony chroni wszelkie urządzenia elektroniczne przed dostępem do nich różnego rodzaju zanieczyszczeń (kurzu, pyłu), a z drugiej – zabezpiecza pracowników przed szumem generowanym w czasie pracy serwerów.

Aby data center funkcjonowało bez zakłóceń, należy je wyposażyć także w monitoring DCIM, który umożliwia obrazowanie stanów pracy infrastruktury zasilającej oraz pozostałych parametrów serwerowni.

– Definiując odpowiednie poziomy nastaw kluczowych parametrów, jesteśmy informowani o zagrożeniach i awariach – tłumaczy Hubert Krakowski. I dodaje, że kluczem do bezawaryjnej pracy serwerowni jest także właściwa opieka serwisowa, realizowana zgodnie z wymaganiami producentów urządzeń. Coroczne przeglądy, pomiary parametrów oraz wszelkie spostrzeżenia powinny zostać odnotowane i przeanalizowane. DCIM może służyć również do uporządkowania dokumentacji obiektu i urządzeń w nim zainstalowanych, tak aby wszystkie dokumenty były przechowywane w jednym miejscu. Software umożliwia dodatkowo archiwizację dokumentacji, np. raportów z przeglądów okresowych, pomaga w planowaniu wymian eksploatacyjnych, oferuje dostęp do danych kontaktowych odpowiednich służb oraz wspomaga postępowanie w różnych sytuacjach, aby w zminimalizować błędy obsługi.