Rambler's Top100
Статьи ИКС № 01-02 2014
Александр ГОЛЫШКО  27 января 2014

Эпоха ЦОДов

Со временем каждый ЦОД превратится в своеобразное электронное государство со всеми присущими ему функциями, включая гражданские свободы и СОРМ «в одном флаконе», – делает футуристический выпад постоянный автор «ИКС». А если серьезно?

Александр ГОЛЫШКО,  канд. техн. наукНа полпути к «Матрице»

Потомки вычислительных центров в наше время шагнули по всем направлениям так далеко, что фактически реализовали мечты писателей-фантастов о превращении ЭВМ в центр человеческой цивилизации, который осуществляет ее тотальный мониторинг и управление всем сущим – от виртуальной организации производства с истинным наслаждением до производства еще небывалых виртуальных наслаждений. И если это еще не совсем так, то где-то близко.

В самом деле, по мере роста числа подключений к интернету программы обработки данных (прежде всего облачные), владея информацией буквально от миллиардов пользователей, делаются все более «умными». Компьютерные вычисления и услуги становятся все более контекстноориентированными. Увеличиваются число сетевых подключений и объемы передачи данных в режиме реального времени. А по мере того, как все больший объем данных передается, собирается, структурируется и анализируется, нагрузка на ЦОДы – на сетевые инфраструктуры, вычислительные системы и системы хранения – повышается. К примеру, логичные попытки быстрее откликаться на любой клиентский запрос влекут за собой параллельную обработку одинаковой информации на множестве серверов. В результате крупный ЦОД «съедает» электроэнергии столько же, сколько целый городской район, а то и какой-нибудь не очень маленький городок. Дата-центры испытывают острую потребность во все более производительных, энергоэффективных и малогабаритных серверах, а также в гибкой управляемой архитектуре. Согласно прогнозам Yankee Group, к 2015 г. серверы с процессорами, потребляющими от 1 до 5 Вт, займут 10–25% рынка серверов.

Роль информационных технологий стремительно меняется. Теперь это не только инструмент для сокращения операционных расходов и повышения эффективности работы. ИТ-службы получили возможность предоставлять корпоративным и частным пользователям новые сервисы. Так происходит переход к ЦОДам, ориентированным на оказание услуг. И пользовательская база сервисов, и без того гигантская, непрерывно пополняется благодаря создаваемым ими удобствам (взять хотя бы социальные сети или современные мобильные приложения).

Действительно, по общему впечатлению, поддерживаемому аналитиками, самый важный тренд в сегодняшней трансформации ИТ – мобильность. Многие поставщики фокусируются именно на обеспечении мобильности, предлагая новые продукты для совместной работы. Облачные вычисления, «большие данные» и мобильность меняют характер решаемых ЦОДами задач, и предприятия и сервис-провайдеры формируют спрос на системы, характеризующиеся высокой производительностью, плотностью размещения и энергоэффективностью.

Начавшись когда-то с ПК, процесс виртуализации дошел и до дата-центров. Традиционные иерархические системы хранения, как констатируют специалисты, устарели и на смену им должны прийти программно управляемые инфраструктуры, базирующиеся на открытых стандартах. В них на первый план выходит логическая структура данных, а не физическое расположение устройств хранения. Это позволит создавать адаптивные и гибкие программно определяемые ЦОДы (Software-Defined DataCenter, SD-DC). Текущая задача – ускорить переход ИТ-подразделений на архитектуру SD-DC, открывающую доступ к преимуществам современной виртуализации в таких областях, как работа сети и ее защита, хранение и доступность данных, а также управление и автоматизация. Иначе попытки совладать с ширящимися потоками данных быстро заведут в тупик.

Впрочем, все это – лишь «цветочки», заполняющие «корзины» современных ЦОДов. Европейская Комиссия заявляет, что к 2020 г. ожидается взрывной рост количества подключаемых к интернету устройств и жизнь и быт граждан кардинально изменятся. Сегодня средний европеец имеет как минимум два устройства, подключенных к Сети, как правило, компьютер и телефон. Однако к 2015 г. суммарное количество интернет-подключаемых устройств в мире вырастет до 25 млрд, а к 2020 г. – до 50 млрд. В будущем развитые страны, включая РФ, столкнутся и с интернетом вещей (Internet of Things, IoT), и с всеобъемлющим интернетом (Internet of Everything, IoE).

Думается, в частности, что услуги голосовой связи, о падении доходов от которой регулярно проливают слезы телефонисты, скоро станут бесплатными и общедоступными, ибо такая возможность будет иметься чуть ли не в каждой кофеварке, не говоря уже о кухонных комбайнах или интеллектуальных унитазах. А зарабатывать телефонисты начнут на новых сервисах, основанных на обработке персональных данных абонентов, которые хранятся и «приготавливаются» в тех же ЦОДах.

Чудеса ИКТ – порхающие над многоядерными смартфонами пальцы, облака, видеокамеры с колоссальной разрешающей способностью, телевидение 3D с качеством 4К (на очереди голография), IoT, IoE и сопутствующий им взрывной рост количества подключений к интернету предметов и объектов повседневного обихода (скажем, кардиостимуляторов), а также перевод в онлайн многих жизненно важных процессов (к примеру, общения с врачом или банком) – все это будет лежать, «возделываться» и «удобряться» в ЦОДах. Нам, конечно, еще далеко до фильма «Матрица», но сюжетные линии сценариев пока совпадают.

Запись в поликлинику по своему геному, 3D-видеошоу, которые не только транслируются, но и формируются по заказу, включая выбор персонажей и сюжета (возьмите хотя бы персональные ток-шоу из «451° по Фаренгейту» Рэя Бредбери), многоразличные виртуальные реальности, куда захотят переместиться индивидуумы, а потом и «пересадка» всего содержимого памяти человека для продления жизни и новая «жизнь» после смерти, проектируемая с учетом жизней других людей, – вот что сгенерирует на порядки больший трафик, потребует еще большей связности многих миллиардов живых объектов и всевозможной «нежити», не говоря об управлении всем этим хозяйством. И такие сценарии практически не фантастика – о них уже думают лучшие умы, обитающие в Google, Microsoft и других ведущих ИТ-компаниях.

Собственно, весь современный телеком неуклонно движется к созданию единой мощной компьютерной сети, соединяющей прежде всего ЦОДы, а не граждан, не компании или даже государства. Со временем каждый дата-центр превратится в своеобразное электронное государство со всеми присущими ему функциями, включая гражданские свободы и СОРМ «в одном флаконе». И границы в информационном обществе – виртуальные, как бы нам не хотелось чего-либо иного, – будут проходить по ЦОДам.

Дорожные пейзажи

Ведущие поставщики оборудования и крупные интернет-игроки непрерывно демонстрируют свои возможности в деле скорейшего приближения обрисованной выше картины. Остановимся лишь на некоторых из них.

Microsoft начинает изучать вопрос создания ЦОДов, которые вырабатывают электроэнергию на месте. И это неспроста, поскольку практически все энергетически выгодные места на планете (к примеру, бывшие энергоемкие производства, куда в свое время были подведены «серьезные» мегаватты) уже освоены владельцами ЦОДов. Компания собирается применять довольно распространенные топливные элементы на основе метана. В экспериментальных проектах ученые планируют преобразовывать энергию электрохимическим путем и передавать ее на короткие расстояния к серверам. Предварительные исследования обещают удвоение энергоэффективности. Переход к самообеспечению позволит не терять ресурсы на передачу и преобразование энергии и повысить надежность энергоснабжения даже без использования резервных батарей. А когда речь идет о таких гигантах, как Microsoft, Facebook и Google, в чьем хозяйстве многие тысячи серверов, даже крошечная экономия дает ощутимый результат. Таким способом можно частично избавиться от инфраструктуры энергоснабжения, на которую приходится до 25% капитальных затрат современного дата-центра (а на оплату электроэнергии – до 40% всех его операционных расходов).

Учитывая рост нагрузки на ЦОДы, корпорация Intel инициировала программу изменения их инфраструктуры, которая поможет удовлетворить потребности операторов дата-центров, обеспечивающих работу самых разных приложений – от ресурсоемких баз данных до веб-сервисов, в оптимизации рабочих нагрузок. В рамках этой программы Intel разработала адаптированные центральные процессоры и однокристальные системы, предназначенные для экономичных микросерверов с высокой плотностью размещения компонентов, систем хранения данных и сетевых устройств. Предполагается, что энергоэффективность новых разработок будет до четырех раз выше, а производительность – до семи раз выше, чем у однокристальных серверных систем предыдущего поколения. Intel имеет также план выпуска продукции на базе 14-нанометровой технологии. Она будет включать в себя новое поколение процессоров для задач, которые активно задействуют ресурсы CPU и графической системы, в том числе для онлайн-игр и перекодирования мультимедиа. Кроме того, будет представлена однокристальная система Intel Atom (кодовое наименование Denverton), которая позволит дополнительно увеличить плотность размещения вычислительных ресурсов.

Разработчик процессоров британская компания ARM стремится продвинуть в ЦОДы архитектуру своих энергоэкономичных систем на кристалле, широко применяемых в большинстве смартфонов и планшетов. ARM усматривает шанс внедрить свою архитектуру в микросерверы, которые отличаются высокой плотностью размещения и малым расходом электроэнергии и могут решать множество несложных задач.

Компания VMware объявила о выпуске линейки новых продуктов и услуг, нацеленных на развитие архитектуры SD-DC. В их число вошли платформа для сетевой виртуализации, технология динамического хранения данных, новая версия программного комплекса для создания облачной инфраструктуры.

Владельцы социальных сетей, которые теперь жить не могут без ЦОДов, не хотели бы наступать на известные грабли и стараются разработать свои экономичные системы. И это касается не только собственных решений SDN и SD-DC. Компания Facebook, в частности, реализует проект Open Compute Project. Цель – экономить на всем, на чем только удастся: долой все лишнее из серверов и стоек, а энергию можно получать в том числе и из альтернативных источников. Сейчас в г. Алтуна (шт. Айова, США) Facebook готовит передовой ЦОД Catapult с ветрогенераторами и охлаждением от собираемых атмосферных осадков, который по предварительным оценкам обойдется ей в $1,5 млрд. Предполагается, что за счет этих решений энергоэффективность ЦОДа будет на 70% выше, чем у традиционных. Также в Айове строят дата-центры Google и Apple. Первая собирается использовать ЦОД для «корпоративных нужд», вторая – для iCloud. По данным агентства экономического развития Айовы, три интернет-компании уже инвестировали в центры обработки данных на территории штата в общей сложности более $1,1 млрд.

Минувшим летом Facebook ввела в строй свой первый ЦОД за пределами США – в шведском городе Лулео, расположенном в 60 км от полярного круга. Он имеет площадь 28 тыс. кв. м и предназначен в основном для обслуживания европейских пользователей соцсети (однако все данные все равно копируются в дата-центре на территории США). По мнению экспертов, к строительству заполярных и приполярных ЦОДов скоро приступят в Исландии, Финляндии и Канаде – холодный климат уменьшает затраты на охлаждение.

С целью повышения эффективности энергопотребления корпорация IBM в некоторых своих ЦОДах применяет модифицированные версии домашних роботов-пылесосов iRobot Roomba, которые контролируют горячие зоны в машинных залах. Роботы могут в реальном времени составлять 3D-карты ЦОДов для оптимизации расходов на кондиционирование.

Компания Cisco анонсировала прорывную сетевую архитектуру для дата-центров, ориентированную на приложения, – Application Centric Infrastructure. Новая архитектура разработана для трансформации центров обработки данных и более качественного выполнения требований существующих и новых приложений в облачной среде. Компания утверждает даже, что ее новый продукт более эффективен, чем, к примеру, SDN. Но это поживем – увидим.

Немецкий стартап Aoterra, предоставляющий облачные сервисы Aocloud (хранение данных и хостинг) на базе собственной технологии Aoheat, реализует идею максимально распределенного ЦОДа – шкафы с серверами размещаются в коттеджах местных жителей, дабы направлять подводимую к серверам (и почти полностью превращающуюся в тепло) электроэнергию на отопление дома и горячее водоснабжение. О том, как уживаются бюргеры и серверы, правда, не сообщается. Впрочем, пока Aoterra доставляет тепло в дома бесплатно, что многое объясняет.

В России пока лидируют корпоративные ЦОДы

Для многих зарубежных компаний ИТ-активы и ИТ-процессы являются вспомогательными, в результате чего они все чаще обращаются к провайдерам услуг дата-центров. В России же компании, как отмечают эксперты, наоборот, предпочитают иметь собственные ЦОДы и серверные комнаты. Однако в обозримом будущем эта ситуация должна измениться – в стране немало коммерческих дата-центров и предложений цодосервисов европейского уровня. Конкуренция на этом рынке весьма высока, поэтому задача повышения эффективности ЦОДов выходит на первые места в списке наиболее актуальных. Это справедливо как для коммерческих, так и для корпоративных дата-центров.

Построить ЦОД в нашей стране, по оценкам экспертов, стоит примерно столько же, сколько за рубежом. Из составляющих его «кирпичиков» одни стоят дороже здесь, другие – там. Чисто отечественная проблема – в целом мы не умеем создавать оборудование для дата-центров, точно так же, как не умеем производить оборудование для мобильной связи всех современных стандартов и много чего еще. Зато наш монтаж дешевле (хотя, как говорят злые языки, порой в ущерб качеству). Особая и всемирная проблема – дефицит энергетических мощностей для таких столь «прожорливых» по этой части объектов. Есть даже подозрение, что крупнейшие строители ЦОДов уже выбрали практически все свободные мегаваттные мощности, которые могли бы пригодиться их конкурентам. Ну а недавняя история цодостроения уже знает примеры покупки алюминиевых заводов с последующим демонтажом всего оборудования ради размещения многих тысяч серверов и т.п. У нас, как всегда, есть дополнительные проблемы – безальтернативность выбора поставщиков электроэнергии, которые хотят еще и немалых денег за подключение. Зарубежная конкурентная практика по этой части более комфорт-на, потому что ради получения нового клиента энергосбытовые компании дают скидки в 100% от стоимости подключения.

Статистика говорит о том, что в структуре услуг ЦОДов доля сдачи в аренду площадей и размещения оборудования составляет в России около 70%. Но при этом владелец предоставляет клиентам только инженерную инфраструктуру дата-центра, услуги по охране и технической эксплуатации. На другие компоненты инфраструктуры в этом варианте обслуживания владелец ЦОДа влиять не может. К оптимальной с точки зрения влияния владельца на компоненты ЦОДа можно отнести модель SaaS. Однако доля таких сервисов и в мире, и в нашей стране пока невелика.

Корпоративные ЦОДы выигрывают в эффективности использования хотя бы потому, что их и построили больше, чем коммерческих (порядка 9:1). Коммерческих ЦОДов уровня Tier III в России мало (их общая площадь около 1 тыс. кв. м). Корпоративные заказчики, даже из сегмента среднего бизнеса, склоняются к строительству собственных ЦОДов, где они являются хозяевами всех систем, где они лучше защищены и могут влиять на дата-центр комплексно, добиваясь наиболее выгодных для себя параметров функционирования. Аренда же ресурсов ЦОДа такой возможности не дает ни его владельцу, ни клиенту. Потому-то рынок и неразвит. Что касается коммерческих ЦОДов, то современные технологии могут повысить эффективность их работы благодаря виртуализации, позволяющей увеличить доступные ресурсы почти в четыре раза, и системам управления инженерной инфраструктурой (Data Center Infrastructure Management), которые позволяют сократить операционные расходы.

* * *

Конечно, программно определяемые сети и ЦОДы – это будущее ИКТ-отрасли. Ну а пока новые решения только обкатываются, и потому на рынке «живут» гибридные решения как важное связующее звено между прошлым и будущим. Зато корпоративный клиент уже почувствовал преимущества поступающих из ЦОДов облачных сервисов и даже начал подстраиваться под них, меняя свои бизнес-процессы и структуру. Очевидно, теперь стоит ждать и постепенного ухода с рынка устаревающих чисто «железных» корпоративных решений. Социальные сети собираются опутать своими сервисами абсолютно всех пользователей, медики планируют улучшить благодаря ЦОДам работу с генетической информацией, аналитики надеются на повышение точности прогнозирования, ну а АНБ США и так понятно что хочет улучшить.

Словом, скоро весь интеллект цивилизации будет содержаться именно в ЦОДах. И потому интерес к ним будет расти неуклонно и стремительно. Собственно, вся будущая цивилизация – это просто набор ЦОДов. А что же человек? Ну что ж, как однажды заметили братья Стругацкие, «человек – это только промежуточное звено, необходимое природе для создания венца творения: рюмки коньяка с ломтиком лимона». 

Сколько ни иронизируй, но думать о том, чтобы человек оставался повелителем информации, нам предстоит много и долго.

Поделиться:
Заметили неточность или опечатку в тексте? Выделите её мышкой и нажмите: Ctrl + Enter. Спасибо!