Пять прогнозов для ЦОДов на 2022 год

Для отрасли информационной инфраструктуры 2021 г. оказался неожиданно позитивным. Когда в начале 2020-го разразилась пандемия, глобальные перспективы этого бизнеса казались неопределенными: многие руководители ЦОДов опасались кадровых проблем, перебоев в поставках, нехватки бюджета и серьезной рецессии. На том этапе не было ясно, будут ли разработаны эффективные вакцины против COVID-19 и быстро ли восстановится экономика.

К концу 2021 г. ожидания стали более оптимистичными. И хотя угроза новых штаммов коронавируса сохраняется, но в целом сектор информационной инфраструктуры хорошо адаптировался к пандемии. Опасения масштабных отключений, дефицита оборудования, огромных перерасходов бюджета и больших потерь персонала в значительной степени не оправдались. Эти проблемы стали хроническими, но зато смягчились, что произошло благодаря росту спроса: все больше людей и услуг переходят в онлайн, и в обеспечение устойчивости и автоматизации ИТ-систем вкладывается все больше средств.

В начале каждого года Uptime Institute составляет краткий список тенденций, или прогнозов, на предстоящий год. Мы стараемся не констатировать очевидное и не повторять прошлогодние прогнозы. В 2021 г. мы выделяли пять тенденций, которые в целом подтвердились. В их числе – растущий спрос на большую устойчивость; возобновление инвестиций в удаленный мониторинг и автоматизацию; продолжение инвестиций в периферийные ЦОДы; значительное повышение требований к отчетности в области экологической ответственности и, наконец, волна инноваций.

Новые пять прогнозов необычны тем, что наша уверенность в них не столь высока, как раньше, и некоторые из них более спорны. Однако цель таких прогнозов не в 100%-ной точности, а в выявлении трендов – для того, чтобы информировать и направлять отрасль.

В течение нескольких десятилетий устойчивый прогресс в микропроцессорных технологиях наряду со скачком в скоростях передачи данных способствовал росту индустрии ЦОДов. Этому содействовало также повышение спроса на ИТ-услуги и существенное улучшение энергоэффективности используемых решений.

Однако в последние несколько лет темпы роста производительности и энергоэффективности замедлились. В корпорации Intel, мировом лидере по выпуску процессоров для серверов, занимающей более 80% рынка, неправильно оценили некоторые важные проблемы производственных технологий. Это привело к тому, что, хотя производительность серверов продолжала расти, темпы повышения энергоэффективности ИТ-оборудования снизились.

Скорее всего, в этом году ситуация начнет меняться. Важно, что Intel намерена возродить свою былую мощь. С первых месяцев 2022 г. компания запускает производство серверных процессоров нового поколения под торговой маркой Intel 7, разработанных по усовершенствованной 10-нм технологии и с более высокой энергоэффективностью. 

Однако вне зависимости от того, как быстро Intel проведет работу над ошибками, она вряд ли вернет себе прежнее положение на рынке серверных процессоров. Компания AMD, давний соперник Intel, уже отвоевала солидный плацдарм благодаря процессорам, которые в ряде серверных приложений превосходят по производительности и энергоэффективности продукты более крупного конкурента. Ожидается, что в течение 2022 г. AMD представит еще более эффективные решения.

Другие поставщики чипов, такие как NVIDIA, специализирующаяся на ускорителях вычислений, и некоторые гиперскейлеры, начавшие строить собственные облачные серверные платформы, включая Amazon Web Services (AWS) и китайскую Alibaba, также будут использовать для своих процессоров новые технологии производства чипов. В их основе – разработки TSMC и Samsung Electronics, двух изготовителей микропроцессоров с передовыми производственными возможностями.

Наибольшую выгоду от инноваций ближайших лет получат крупные инфраструктурные операторы (и косвенно – покупатели облачных услуг), а также некоторые продвинутые корпоративные пользователи, обладающие достаточными компетенциями для применения нового ИТ-оборудования и ПО и вкладывающие в них значительные средства. Это объясняется тем, что тренды в вычислительных технологиях направлены на поддержку преимущественно высококонсолидированной инфраструктуры и ПО с новыми функциями.

Что это значит? Наилучшие экономичность и энергоэффективность инфраструктуры достигаются в случае, когда серверы оснащаются высокопроизводительными процессорами с большим количеством ядер (100 ядер на сервер скоро станет обычным явлением) и большим объемом памяти и когда эти серверы эксплуатируются с высокой нагрузкой. Это предполагает сильную консолидацию рабочей нагрузки, выходящую далеко за рамки показателей лучших практик, которые применяются многими компаниями сегодня, что еще ощутимее увеличит разрыв в эффективности между передовыми и отстающими предприятиями.

При работе с низкой загрузкой (например, 10% или ниже) эффективность новых серверов не увеличивается. Еще хуже, что энергопотребление в режиме простоя, снижавшееся в течение последних 20 лет, начало расти (рис. 1). Компании, которые не сумеют обеспечить существенно более высокий уровень загрузки, в том числе за счет большей консолидации ресурсов, не получат выигрыша в энергопотреблении при использовании серверов нового и следующих поколений. Однако пользователи облачных сервисов, веб-технологий и высокопроизводительных вычислений будут и впредь пожинать плоды значительного роста энергоэффективности, как в золотой век закона Мура.

 

Экономичность инфраструктуры будет все чаще зависеть не только от консолидации рабочей нагрузки. В новых чипах теперь все больше функций, которые ускоряют вычисления, но эти функции должны поддерживаться прикладным ПО. Компании, умеющие использовать новые процессорные технологии, в ближайшие годы получат весомые выгоды благодаря росту производительности и эффективности инфраструктуры. Тем, у кого таких компетенций нет, придется их приобретать.

Под давлением ученых и широкой общественности, правительств и инвесторов крупный бизнес вынужден выполнять все более строгие требования в области экологической ответственности. Крупные потребители энергии, такие как ЦОДы, находятся буквально на линии огня. Однако предлагаемые методы сокращения выбросов углерода становятся все более сложными и часто выглядят противоречивыми и контрпродуктивными. Между различными сторонами, работающими в отрасли дата-центров (и/или контролирующими эту отрасль), наверняка возникнут разногласия.

Большинство руководителей в отрасли ЦОДов осознают необходимость действий в области экологической ответственности, но при этом уровень доверия к регулирующим органам слишком низок. На вопрос, нуждается ли сектор ЦОДов в более строгом регулировании для повышения его экологичности, 63% респондентов, принявших участие в недавнем опросе Uptime Institute, ответили «да». Но компетентность и информированность регуляторов в вопросах установления правил для экологичности дата-центров респонденты оценили как низкую. 

На сегодняшний день большая часть принятых отраслью обязательств в сфере борьбы с потеплением климата носит добровольный характер. Из-за этого цели и терминология несколько расплывчаты. Все это предстоит уточнить, ведь требования к отчетности все чаще будут становиться обязательными – по закону либо по коммерческим соображениям. Ситуации, когда достичь предписанных целей не удается, будут чреваты штрафами или другими негативными последствиями.

В авангарде разработки законодательства, которое со временем, вероятно, распространится по всему миру, находится ЕС. Директива об энергоэффективности, являющаяся частью инициативы «Готовность к 55» (законодательный пакет, призванный сократить выбросы углерода на 55% к 2030 г.), – лишь один из примеров. Такое законодательство потребует гораздо более детализированной и открытой отчетности, и, по всей видимости, в результате даже небольшие ЦОДы (мощностью 300–400 кВт) должны будут проходить открытый аудит на предмет энергоэффективности.

И облачные провайдеры, и корпоративные ЦОДы, и дата-центры, предоставляющие услуги colocation, – все хотят остановить изменение климата, но у каждого есть своя точка зрения и интересы, которые необходимо защищать. Так, поставщики облачных услуг и часть крупных провайдеров colocation выступают против некоторых из предложенных ЕС правил отчетности. Большинство этих организаций уже обеспечивают высокую энергоэффективность своих объектов и заявляют об очень высокой степени задействования возобновляемых источников энергии. Также почти все они публикуют данные об эффективности использования энергии (PUE), а некоторые предлагают клиентам калькуляторы выбросов углекислого газа. Дальнейшие улучшения будут сложными и дорогостоящими. Кроме того, по их мнению, большая часть потерь энергии в секторе приходится на небольшие ЦОДы, которым, возможно, не потребуется отчитываться об использовании энергии или углеродных выбросах.

Поставщики облачных услуг с осторож­ностью относятся и к раскрытию информации об использовании энергии и воды и об углеродных выбросах на уровне объекта, которые связаны с конкретными приложениями. Они не желают, чтобы у аналитиков была возможность рассчитать уровни загрузки или энергоэффективность различных зон, отвечающих, скажем, за обеспечение весьма энергозатратной репликации данных. Недавно в США Google даже заявила, что использование воды на одном из ее объектов является коммерческой тайной.

Для провайдеров услуг colocation ежегодное существенное повышение энергоэфективности иногда оказывается невозможным. Свыше 70% их энергопотребления обусловлено (и контролируется) их клиентами – многие из них стремятся к большей устойчивости инфраструктуры, что обычно требует больших энергозатрат.

Расточительное использование энергии – проблема для многих предприятий в секторе критической информационной инфраструктуры. После десяти лет попыток отрасль все еще не выбрала показатель для измерения эффективности ИТ-систем (рис. 2). В 2022 г. эта проблема опять окажется на повестке дня, и заинтересованные стороны вновь будут стараться формализовать и применить трудноопределимый показатель «полезной работы на ватт» для ИТ. Однако быстрого решения ждать не следует.

 

Владельцев и операторов ЦОДов во всем мире уже давно вынуждают использовать «экологичную» энергию – с низким или нулевым уровнем углеродных выбросов. Но лишь у немногих операторов сегодня есть хотя бы один ЦОД, потребляющий исключительно такую энергию. 

По мере ужесточения требований к выбросам углекислого газа все больше предприятий склоняется к атомной энергетике, которая формально не считается чистой, но характеризуется почти нулевыми углеродными выбросами. Отрасль информационной инфраструктуры, главный мировой потребитель энергии, должна сыграть свою роль в реабилитации атомной энергетики и ее использовании в сочетании с непостоянными возобновляемыми источниками энергии. Такая комбинация поможет гарантировать стабильное электроснабжение при низком уровне углеродных выбросов. Некоторые операторы ЦОДов уже начали изучать подобные возможности.

Нежелание использовать и даже одобрять использование атомной энергии объясняется в основном страхом аварий и сложностями обращения с радиоактивными отходами. Преодолеть их, вероятно, позволит потребность в управляемой выработке электроэнергии с низкими углеродными выбросами, не зависящей от погодных условий. Мы предполагаем, что с 2022 г. некоторые крупные операторы ЦОДов и влиятельные представители отрасли будут более активно и открыто поддерживать атомную энергетику и даже оказывать давление на правительства и коммунальные предприятия с тем, чтобы они инвестировали в такие объекты.

Мы видим три аспекта, в которых индустрия дата-центров может повлиять на изменение отношения к атомной энергетике. Во-первых, некоторые операторы ЦОДов наверняка публично поддержат АЭС как углеродно-нейтральный источник энергии. В Пакте ЕС об углеродно-нейтральных ЦОДах атомная энергетика объявлена приемлемой как один из источников энергии с нулевым уровнем выбросов. Американские гиперскейлеры AWS, Google и Microsoft на своих веб-сайтах упоминают АЭС в контексте выработки низкоуглеродной энергии.

Во-вторых, мы ожидаем, что все больше операторов ЦОДов в рамках долгосрочных соглашений о поставках электроэнергии (Power Purchase Agreement, PPA) там, где это возможно, будут покупать атомную энергию в качестве экологически чистой альтернативы полностью возобновляемой энергии. Финансовое обоснование включения атомной энергии в PPA заключается в том, что она обеспечит долгосрочную стабильность цен. Кроме того, мы ожидаем, что энергетические политики, нацеленные на использование только возобновляемых источников энергии, станут менее жесткими. 

Но без инвестиций в новые АЭС атомная энергетика в США, Европе и Японии будет постепенно сокращаться, даже если другие страны, такие как Китай и Индия, продолжат вкладывать средства в строительство новых станций. Чтобы восполнить дефицит энергии из возобновляемых источников, коммунальным предприятиям придется использовать энергию угля и газа. Международное энергетическое агентство отмечает, что в 2021 г. из-за резко выросшего спроса производство электроэнергии из угля подскочило, и увеличение связанных с этим углеродных выбросов организация оценивает примерно в 3,5%.

Здесь мы подходим к третьему пункту. Чтобы изменить сегодняшнюю динамику, некоторые крупные спонсоры и правительства, в частности в США, Великобритании и Франции, финансируют разработку малых модульных реакторов (Small Modular Reactor, SMR). Так, Министерство энергетики США в 2021 г. направило $1,4 млрд на строительство электростанции с использованием кластера SMR конструкции американского стартапа NuScale. Получили финансирование и другие разработчики SMR, такие как TerraPower и X-Energy.

В Великобритании правительство выделило компании Rolls-Royce в общей сложности £210 млн ($280 млн) в дополнение к £195 млн ($260 млн) частных инвестиций для завершения разработки SMR. Южная Корея близка к полной сертификации SMR от местного стартапа KAERI (Корейский научно-исследовательский институт атомной энергии). И это лишь несколько примеров.

В основе SMR лежат три ключевых новшества:

Некоторые гиперскейлеры также выразили заинтересованность в финансировании новых объектов, которые могли бы напрямую поставлять им электроэнергию. При выходной электрической мощности 10–100 МВт некоторые SMR следующего поколения будут достаточно малы, чтобы крупные операторы ЦОДов могли приобретать их в рамках PPA. Прогнозируется, что при серийном производстве стоимость SMR составит несколько сотен миллионов долларов и для строительства каждого такого объекта потребуется всего 3–5 лет, в отличие от 7–10 лет для обычных АЭС.

В случае успеха первых проектов SMR могут стать привлекательными для кампусов дата-центров и для муниципалитетов с высокой концентрацией ЦОДов и других крупных потребителей энергии. Как правило, в SMR предварительно загружается топливо для работы на полную мощность в течение более 10 лет, что устраняет необходимость дорогостоящей, трудной и разрушительной дозаправки. Конечно, остается много вопросов и возражений, в том числе по поводу резервирования питания, стоимости, охраны, безопасности и согласования сроков службы SMR и дата-центров.

Противники SMR-проектов утверждают, что необходимости в атомной энергетике следующего поколения нет и время ее прошло. Но стратегия использования только возобновляемых источников энергии – это ставка на несуществующие пока технологии накопления энергии в масштабе сети, а также на высокопроизводительные линии электропередач, строительство которых не планируется. Что еще хуже, стратегия использования исключительно возобновляемых источников энергии уменьшает энергетическую безопасность из-за непредсказуемости экстремальных погодных явлений в условиях изменения климата.

Спрос на облачные вычисления быстро повышался еще до пандемии, а пандемия подхлестнула его еще больше. Но одновременно растут и опасения относительно использования публичных облаков, несмотря на то что они предоставляют гибкую, стабильную и распределенную ИТ-среду. В центре этих опасений – вопросы обеспечения эксплутационной устойчивости.

Организации с критически важными рабочими нагрузками создают избыточность на каждом уровне ИТ-системы и предусматривают варианты нейтрализации возможных сбоев. После недавних громких аварий у облачных провайдеров и в связи с тем, что у регуляторов возникает все больше вопросов к ним, все чаще говорят о том, что использование одного поставщика облачных услуг является единой точкой отказа не только в техническом плане, но и в плане бизнес-рисков.

Многие организации и регулирующие органы обеспокоены непрозрачностью деятельности облачных провайдеров (рис. 3). Концентрация ИТ-систем в облаке, когда ключевые услуги зависят от одного или нескольких крупных поставщиков, вызывает особую озабоченность.

 

Между тем у крупных облачных провайдеров портфели, инструменты управления и среды разработки существенно различаются, что нередко вынуждает компании пользоваться лишь одним провайдером, по крайней мере для каждой бизнес-функции. Даже в строго регулируемых и критически важных секторах, таких как финансовые услуги, мультиоблачная стратегия часто оказывается неприменимой, а сменить поставщика по самым разным причинам непросто. Но даже когда клиенты намерены воспользоваться альтернативными сервисами, надо помнить, что сбой у одного из провайдеров может переложить всю работу на конкурирующий сервис, перегрузив его.

В 2021 г. две крупные американские финансовые организации Bank of America и Morgan Stanley объявили о выборе в качестве основного одного провайдера публичного облака (IBM и Microsoft Azure соответственно). Распределение рабочих нагрузок между несколькими облаками, использующими разные технологии, а также переподготовка разработчиков или наем специалистов оказались слишком сложными и дорогими.

Для снижения рисков крупные облачные провайдеры рекомендуют диверсификацию в рамках одного облака, например, развертывание рабочих нагрузок в облаке с использованием PaaS и применение конфигурации IaaS для аварийного восстановления. Они также указывают на распределенный характер облачных вычислений, что в сочетании с хорошим мониторингом и автоматическим восстановлением делает их весьма надежными.

Однако надежность и устойчивость – разные вещи. Высокая надежность предполагает небольшое количество сбоев и ограниченное время простоя, в то время как высокая устойчивость означает, что система не только менее подвержена сбоям, но и другие системы, зависящие от нее, могут быстро восстановиться в случае сбоя. 

В облачных средах, как и в любых системах, случаются неполадки. Но если в корпоративных ЦОДах и дата-центрах, предоставляющих услуги colocation, архитектура систем хорошо изучена, отдельные точки отказа устранены, а действия в случае системных сбоев отрепетированы, то публичное облако для клиента – это «черный ящик». Все действия выполняются «за кулисами» и в интересах всех клиентов, а не для обеспечения наилучших результатов у кого-либо конкретно.

Исследования Uptime Institute показывают, что облачные провайдеры отличаются высоким уровнем надежности, возможно, более высоким, чем многие другие ИТ-среды, но они не застрахованы от сбоев. Сложные схемы резервного копирования, управление нагрузкой и трафиком повышают отказоустойчивость и скорость реагирования провайдеров, но и у них есть свои проблемы. Когда эти проблемы проявляются, от них страдают многие клиенты, а восстановление может оказаться сложным. В 2020 г. Uptime Institute зафиксировал в работе облачных гигантов 21 сбой, повлекший за собой значительные финансовые потери или иные негативные последствия.

Помня об этих рисках, американская финансовая компания JPMorgan одной из немногих в своем секторе решилась на мультиоблачный подход. Менеджеры JPMorgan выразили озабоченность по поводу отсутствия контроля при использовании единственного поставщика, а также по поводу сложности миграции к другому поставщику в случае серьезного сбоя.

Регуляторы, особенно в сфере финансовых услуг, также обеспокоены ситуацией. В Великобритании Банк Англии вводит новые правила, чтобы обеспечить лучший управленческий надзор за зависимостью крупных банков от облачных технологий в рамках более широкой инициативы по снижению рисков для финансовых услуг. Европейское банковское управление требует, чтобы облачный (или другой сторонний) оператор допускал проверку своих ЦОДов. Эти правила обязывают финансовые учреждения проводить тщательную проверку облачных провайдеров перед использованием их услуг.

Новый закон ЕС о цифровой устойчивости впервые вводит поставщиков облачных услуг в сферу компетенции финансовых регуляторов. Ожидается, что в 2022 г. облачные провайдеры, наряду с прочими участниками рынка, могут подвергнуться крупным штрафам, если неполадки в предоставляемых ими услугах вызовут сбои в работе финансовых сервисов. Европейские правительства также выразили озабоченность по поводу растущей зависимости от неевропейских провайдеров.

Мы ожидаем, что в 2022 г. концентрация ИТ-сервисов в одном облаке станет вызывать опасения у многих руководителей. Поэтому некоторые поставщики услуг планируют уделять больше внимания мультиоблачным конфигурациям. 

Однако риски концентрации выходят за рамки облаков. Выяснилось, что неполадки у одного или нескольких крупных провайдеров приводят к техническим проблемам в совершенно не связанных между собой сервисах. Например, в 2021 г. техническая проблема у CDN-провайдера Fastly спровоцировала глобальный сбой в работе интернета; сбой у CDN-провайдера Akamai блокировал доступ к облачным сервисам AWS и IBM, а также к онлайн-сервисам многих банков и других компаний. Такие инциденты указывают на более общую проблему, связанную с концентрацией контроля над базовой интернет-инфраструктурой в руках относительно небольшого числа крупнейших провайдеров.

Крупные потребители облачных вычислений желают иметь более детальное представление об инфраструктуре облачных провайдеров и лучшее понимать потенциальные уязвимости. Как показывают наши исследования, если устойчивость облачных сервисов станет прозрачнее, то о переносе критически важных рабочих нагрузок в публичные облака задумаются больше ИТ-руководителей.

Пандемия COVID-19 нарушила логистические цепочки во всем мире, что привело к росту цен и увеличению сроков доставки многих компонентов. Дефицит и задержки поставок, скорее всего, сохранятся в 2022 г., поскольку спрос на ИТ-инфраструктуру и мощности дата-центров продолжает расти.

Чтобы не отставать от спроса, владельцы ЦОДов и их поставщики предпринимают шаги по смягчению сбоев в поставках, но возможности у всех сильно различаются. Крупнейшие операторы, особенно работающие на мировом рынке, используют для обеспечения поставок свою высокую покупательную способность, отношения с партнерами и эффект масштаба, в то время как более мелкие могут столкнуться с трудностями. Это еще больше увеличит превосходство крупных строителей и операторов ЦОДов.

С начала пандемии сроки поставки некоторых видов критически важного оборудования для ЦОДов, включая «умные» автоматические выключатели, компоненты систем охлаждения и ИБП, во многих регионах увеличились с одного до шести месяцев. Задержки часто связаны с нехваткой деталей, в частности, полупроводников, компрессоров и вентиляторов. Нарушения в цепочках поставок привели к повышению цен на кремний и другое сырье (включая медь), а также на перевозку как морским, так и наземным транспортом.

Несмотря на эти проблемы, мы по-прежнему ожидаем, что общая стоимость и время предоставления клиентам новых мощностей ЦОДов будут снижаться, как и в течение многих предшествующих лет.

Чтобы ускорить и удешевить строительство, операторы ЦОДов будут более тесно сотрудничать со своими ключевыми поставщиками. Да, облачные и интернет-гиганты много лет плотно взаимодействуют с поставщиками, но теперь это взаимодействие предполагает более тщательную проработку решений. Это может означать, к примеру, увеличение ИТ-нагрузки на стойку для экономии площади и более широкое использование готовых систем электроснабжения, контейнерных систем охлаждения и других блоков заводской сборки.

Более тесное сотрудничество будет происходить и на этапе проектирования. Оно способно обеспечить использование в конструкции доступных компонентов и в некоторых случаях позволит пойти на компромиссы в спецификациях. Заводская сборка блоков сокращает сроки и затраты на строительство крупномасштабных ЦОДов, в которых устанавливаются несколько одинаковых агрегатов.

Наши исследования показывают, что операторы ЦОДов используют различные тактики, чтобы смягчить последствия дефицита поставок. Около трети (32%) опрошенных операторов обзавелись еще одним поставщиком, чтобы справиться с перебоями в поставках во время пандемии, а 36% увеличили складские запасы.

Несмотря на все усилия, очевидно, что отрасль остается уязвимой для проблем, связанных с поставками и зависимостью от одного поставщика. Более половины участников опроса, проведенного Uptime Institute, работают с одним поставщиком оборудования для одной или нескольких инженерных (механических, электрических и трубопроводных) систем; 37% не имеют достаточной информации о цепочках поставок своих ключевых поставщиков. В результате большая часть отрасли ЦОДов сталкивается с задержками и увеличением затрат (рис. 4).

 

Несмотря на то что сбои в цепочках поставок, скорее всего, в 2022 г. продолжатся (что увеличит затраты и сроки доставки), крупные операторы, по всей вероятности, сохранят низкую общую стоимость проектов и сжатые сроки. Без использования стандартизированных блоков высокой заводской готовности операторы небольших ЦОДов, скорее всего, окажутся в отстающих, а разрыв между большими и дешевыми мощностями и остальным рынком увеличится.

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

<< Предыдущая статья   Вернуться к содержанию   Следующая статья >>