ЦОД

ЦОД (центр обработки данных, дата-центр) — это здания и помещения для размещения серверного и сетевого оборудования и подключения абонентов к сети Интернет. В них создаются и поддерживаются условия для бесперебойной работы техники: температурный режим и уровень влажности, вентиляция, защита от пыли и стабильное подключение.

Для чего нужны ЦОД

Центры обработки данных используются во всех сферах, связанных с IT. Небольшие компании и частные лица арендуют мощности у хостингов, которые имеют свои дата-центры. Большие компании часто строят собственные помещения.

ЦОД необходимы:

• для защиты оборудования от воздействия внешней среды, чрезвычайных обстоятельств, утечки данных;
• стабильной связи серверов с внешним миром, постоянного подключения к интернету или локальной сети;
• хранения, получения и отправки данных, которые обрабатывает сервер;
• восстановления информации в случае сбоя или аварии.

Кто работает с дата-центрами

• Инженеры отопления, вентиляции и кондиционирования, которые отвечают за инфраструктуру ЦОД и условия в дата-центре.
• Инженеры по обслуживанию и сетевые инженеры, которые проектируют архитектуру сети и работают с серверным оборудованием.
• Системные администраторы, которые настраивают оборудование, следят за его работой, предлагают решения по модернизации инфраструктуры. Обязанности администратора и инженера могут пересекаться.
• Менеджеры, которые контролируют процесс и управляют другими сотрудниками. В этой отрасли от них тоже требуются технические знания. 

Три технологических блока ЦОД

Дата-центр можно условно разделить на три блока.

Информационный

Это серверы и их составляющие, хранилища данных, системы для бэкапов — резервного копирования.

Телекоммуникационный или сетевой блок

Это системы связи. Серверы взаимодействуют друг с другом и с внешним миром. Если это корпоративный дата-центр, то они могут обмениваться данными с локальной сетью компании, а если в ЦОД находятся серверы сайтов — с сетью Интернет.

Инженерный блок

Это коммуникации, которые поддерживают в помещении нужные условия.

Отдельно можно выделить центр управления и системы безопасности. Хотя последние часто относят к инженерному блоку.

Инженерная инфраструктура дата-центра

Электропитание. Серверное оборудование ресурсоемкое. Ему требуется непрерывное и мощное электроснабжение 24 часа в сутки. Также высокая мощность требуется для работы кондиционеров, систем пожаротушения, видеокамер и прочего оборудования. Как правило, источников внешнего энергоснабжения бывает несколько. Они не зависят друг от друга — так ЦОД становится автономнее.

В штатном режиме дата-центр питается от городской электросети. Но он должен продолжать работу даже при масштабных перебоях с электроэнергией, поэтому его оборудуют резервными источниками питания. Электропитанием управляют автоматизированные системы: с их помощью можно контролировать и быстро переключать источники энергии.

Охлаждение. В дата-центрах предусмотрены мощные системы охлаждения. От серверов отводят тепло, а температуру в помещении регулируют с помощью кондиционеров и специальных систем. Регламентировано расположение оборудования относительно друг друга.

В дата-центре обычно есть фальшпол и подвесной потолок. В пустом пространстве над потолком и под полом находятся датчики и другое инженерное оборудование для кондиционирования.

Вентиляция и контроль влажности. Пыль и частицы влаги плохо влияют на состояние оборудования. От них избавляются с помощью систем контроля влажности и грамотной вентиляции. Циркуляции воздуха помогают и фальшполы, в которых продумана перфорация для воздушных потоков.

Системы подвода связи. ЦОД обычно подключен к нескольким выделенным и общедоступным каналам связи, которые обеспечивают мощное широкополосное подключение. Его характеристики зависят от производительности серверов.

Системы безопасности. Дата-центр защищают от несанкционированного доступа, утечки данных, чрезвычайных ситуаций. В ЦОД есть системы автоматического пожаротушения, датчики дыма и возгораний, сигнализация, системы контроля и управления доступом. Ведется видеонаблюдение.

Диспетчерские службы и мониторинг. Состояние ЦОД постоянно мониторится, чтобы при малейшем ЧП можно было оперативно принять меры. Это касается работоспособности оборудования, «человеческого фактора» и физических условий.

Требования к ЦОД

Непрерывность работы. Важные процессы должны выполняться без остановок, все оборудование должно их поддерживать.

Доступность. Важно, чтобы сервер был доступен при определенном уровне нагрузок и передавал данные с требуемой скоростью.

Высокая отказоустойчивость. Это способность системы работать, если отказал один из компонентов. Для этого важные узлы резервируют и дублируют.

Катастрофоустойчивость. Устойчивость к авариям складывается из возможностей серверов работать во время ЧП и восстанавливаться после него.

Требования к ЦОД определяет бизнес. Компаниям нужно, чтобы их сайты и сервисы работали постоянно и не простаивали, а аварию можно было ликвидировать без потерь. При этом требуется баланс со стоимостью обслуживания — защищенные системы дороже.

Схемы резервирования

Резервирование — это создание дополнительных систем на случай выхода из строя основных компонентов. Проводится по одной из схем.

• N — отсутствие резервирования даже важных узлов. В современных ЦОД эту схему не используют.
• N+1 — у систем есть один запасной элемент. К нему прибегают, если основной выйдет из строя. В обычное время он не подключен, для его установки нужно отключать систему.
• 2N — для важных элементов есть две параллельных системы, которые работают одновременно. Если одна выйдет из строя, вторая ее заменит.
• 2N+1 — комбинация двух предыдущих схем. Компоненты дублируются, также у них есть запасной элемент.
• 2(N+1) — запасной компонент тоже продублирован.
• 3/2N — на два элемента приходится три параллельные системы. Схема похожа на 2N, но помогает экономить ресурсы.

Уровни отказоустойчивости ЦОД

Организация Uptime Institute классифицирует дата-центры по стандарту TIA-942, который подразумевает четыре уровня отказоустойчивости — тиера (tier). Одно из требований к каждому из них — использование схемы резервирования не ниже определенной. Она указана в скобках.

Tier I (N). Базовый уровень с отсутствующим резервированием. Сейчас не применяется: в стандарте нет требований к фальшполам и дополнительным источникам электричества. Такой ЦОД доступен 99,71% времени, это означает в среднем 30 часов простоя в год. Менее надежный из всех.

Tier II (N+1). На этом уровне нужно резервировать только критичные узлы, а остальные системы могут обойтись без резервирования. Фальшполы и источники бесперебойного питания нужны, есть требования к качеству охлаждения и вентиляции.

Доступность такого ЦОД — 99,741%. Это соответствует 22 часам простоя в год. Если такой дата-центр потребуется ремонтировать, он прекратит работу.

Tier III (N+1). Дата-центр все еще можно резервировать по схеме N+1, но резерв нужен еще и для источников энергии и трасс хладоносителя. Такой ЦОД должен оставаться функциональным, если его узел вывели из обслуживания. Во время ремонта он продолжает работу.

Уровень доступности центра — 99,982%. Это 1,6 часа простоя в год.

Tier IV (2(N+1)). Наиболее высокий уровень отказоустойчивости с двукратным резервированием инженерных систем и оборудования. Дополнительная система дублируется.

Оборудование и содержание дата-центра стоит в 2,5 раза дороже, чем простого ЦОД. Но центр остается работоспособным даже в условиях аварии, а любые вмешательства и работы можно проводить без прекращения функционирования. Уровень доступности — 99,995%, то есть 26 минут простоя в год.

Классификация дата-центров

По целям

Корпоративный — принадлежит компании и используется для ее внутренних целей — например, для хранения информации о разработанном продукте на собственных серверах.

Коммерческий — мощности используются для получения прибыли. Это дата-центры хостингов и облачных проектов, которые сдают сервера в аренду, а также подготовленные помещения для размещения оборудования другой компании.

Большинство сайтов и внутренних информационных систем работает благодаря хостингам и сторонним сервисам — пользуется услугами коммерческих центров обработки данных. Как правило, содержание корпоративных ЦОД доступно только большим компаниям.

По назначению

Основной — принимает и передает информацию, обрабатывает данные, выполняет вычисления.

Резервный — используется, когда основной ЦОД выходит из строя или планово отключается для проведения работ.

По размеру. Небольшой дата-центр может занимать одну комнату, большой — вплоть до целого комплекса сооружений. Компактные решения состоят из мобильных модулей и тоже хорошо оборудованы.