Не секрет, что часто свое вдохновение инженеры черпают из окружающей нас природы, изучая ее суровые и справедливые законы. За годы эволюции, по некоторым оценкам этот процесс длится около 3.5 миллиардов лет, контуры биологических структур все более обретали доскональный вид, эти формы радуют не только взгляд, но и зачастую являются удачными образцами для обдуманного наследования в технике. ИТ-индустрия тут не стала исключением, это можно увидеть на множестве примеров. Сама сеть интернет, нам напоминает огромную паутину, которая окутала всю планету, что собственно и нашло свое морфологическое отображение в общепонятном словосочетании «интернет паутина».

Индустриальный дизайны — как венец человеческой мысли, с его угловатыми поверхностями и черезчур прямыми линиями все чаще стал приобретать формы более обтекаемые, округлые, повторяющие изгибы которыми переполнен мир природы. Кроме субъективной эстетики, поступательное движение в этом направлении может принести множество отличных конструктивных решений и оптимизации инженерных задач, которыми изобилует ИТ-сектор. В ниже приведенной статье мы попробуем пролить свет на не слишком стандартные, в данный момент времени, дизайнерские решения, которые применяются при сооружении дата-центров, особенно обратив внимание на том какие плюсы, в сравнении со существующими технологиями, с точки зрения эффективности они могут в себе заключать.

Порочный прямоугольник

Исторически так сложилось, что современный ЦОД стал фактически монументом прямоугольнику. На всех уровнях ИТ-узла мы можем встретить огромное количество прямоугольных проекций, начиная от самого здания, где и размещается вся ИТ-хозяйство, вплоть до самых банальных накопителей данных. Привычные для нас конструкции, удобные при производстве, складировании, для транспортировки, не всегда оказываются наиболее удачными для эффективного функционирования в дата-центрах. Прямоугольные контуры здания задают и внутреннее пространство, навязывая определенный тип размещения серверных шкафов, к слову говоря тоже прямоугольных.

Попав в серверный зал крупного ЦОД, обычно перед вашим взором предстают ряды серверных шкафов, между которыми чередуются горячие и холодные коридоры. Такая организация процесса далека от рационального, но изменить что-либо при текущих реалиях пожалуй невозможно, но инженерная мысль не стоит на месте и уже сейчас существуют весьма интересные решения. Основой для таких решений послужило изменение форм.

Округлость — ответ времени

Последние несколько лет принесли изменения в понимание инженерами подхода в организации внутреннего пространства дата-центров и наполняющих его составных. На разных уровнях возникают весьма интересные решения, которые смотрятся весьма контрастно на фоне классических образцов.

Цилиндрические сооружения, как новые так и зачастую переоборудованные, бывшие промышленные объекты, дали возможность инженерам под новым углом взглянуть на проблему эффективного использования внутреннего пространства будущих дата-центров. Обычно применяемая «коридорная» расстановка серверных стоек при определенных условиях оказалась совершенно непригодной, как станет ясно чуть далее, и вовсе не нужной.

Интересный опыт в этом направлении получила компания Sun Microsystems, разместив в здании цилиндрической формы свой дата-центр — CLUMEQ ( Consortium Laval UQAM McGill and Eastern Quebec ). Размеры сооружения 11 метров в диаметре и 20 метров по высоте. Суммарная вычислительная мощность вмещаемого им оборудования составляет 86 терафлопс, при этом оно позволяет разместить сумарно более 1 петабайт данных.

На каждом из этажей серверные стойки формируют замкнутое кольцо из стоек. Особенностью тут является то, что внутрь «кольца» направлена горячая сторона, формируя тем самым горячее ядро в центральной части здания, соответственно внешнее кольцо холодное. Такое расположение стоек дает возможность организовать высоко эффективный централизованный отвод тепла от оборудования. Установленные на уровне фундамента вентиляторы направляют поток холодного воздуха по внешнему контуру кольца из стоек, доходя до верха охлажденный поток самостоятельно отводится через центральное пространство здания, обеспечивая тем самым комфортный температурный режим в ЦОДе при минимальных затратах электроэнергии.

Серверная колона от Vapor IO

Цилиндрическое здание интересно, но не менее креативным стало решение компании Vapor IO разработать цилиндрические серверные стойки. Размещая в привычных нам серверных залах, начиненные сетевым оборудованием колоны, по заявлению инженеров Vapor, они смогут экономить в процессе эксплуатации существенные средства.

«Во времена облачных сервисов и огромных ЦОД, фактически безостановочно нагружаемых все возрастающими потоками данных, особо остро стоит вопрос энергоэффективности и существенным вкладом в ее увеличение стала сама конструкция стойки, странно, что столь очевидное понимание столько времени не находило своей технически, и как результат, коммерчески успешной реализации», — отметил один из разработчиков серверной «колоны». Давайте более детально рассмотрим что же представляет из себя старое решение в новой оболочке.

Герметичный корпус стойки почти полностью исключает не санкционированный теплообмен с окружающим пространством. Все тепло, генерируемое оборудованием, аккумулирует внутреннее пространство «колоны», но благодаря установленному в ней, на уровне основания, вентилятору и отверстию в ее верхней части лишнее тепло можно легко удалять. Такая компоновка позволяет мало того, что снизит затраты на поддержание системами кондиционирования приемлемой температуры во всем зале, также она дает возможность более эффективно собирать нагретый стойками воздух, и направлять его на дальнейшее коммерческое использование в роли бесплатного источника энергии.

Первая представленная модель серверной стойки от компании Vapor IO фактически формируется из шести 25 кВ стоек, эффективный теплоотвод от оборудования позволяет сконцентрировать больше оборудования, нежели в хорошо знакомой нам стойке 42U. Если продолжить тему эффективности дальше, то благодаря индивидуальной системе вентилирования в серверной колонне, экономия осуществляется не только благодаря индивидуальному режиму работы вентиляционной системы в ней, а также за счет большей концентрации самих цилиндрических шкафов в серверном зале. Как утверждает маркетинговый отдел компании Vapor IO, благодаря термоизоляции их решений появилась возможность на тоже самой площади здания, без ухудшения условий работы серверов, разместить большее количество производственных мощностей, нежели это было возможно ранее. Как пример приводится классического расположения стоек 42U, соблюдая при этом корректную конфигурацию горячих и холодных коридоров, на площади где можно уместить 120 стоек с суммарной мощностью в 4.32 МВт, умещается 36 новых серверных колонн способных поддерживать оборудование общей мощностью на уровне 5.4 МВт.

Серверное железо от Apple

Для человека который сталкивался с серверным оборудованием будут не в новинку такие компании производители как Dell, HP, Lenovo / IBM, Fujitsu но пожалуй может удивит упоминание в этом ряду корпорации Apple. На самом деле создание дата-центра на основе продукции Apple конечно не новость, небольшие ЦОД существуют уже не первый год. Редкость такой инфраструктуры обуславливается ее дороговизной, при этом большенство потенциальных потребителей не видят целесообразности в ней. Тем не менее такие решения есть, и порою они могут быть весьма конкурентны. В этом контексте невозможно не вспомнить о рабочей станции Mac Pro. Кроме того, что в корпусе, венца корпорации Apple, разместилась высокопроизводительная, энергоэффективная начинка, сам корпус Mac Pro также обладает весьма нетривиальными формами. Собственно почему не цилиндр? Видимо таким вопросом задались и дизайнеры от Apple.

Именно такой нестандартный дизайн Mac Pro побудил сотрудников компании MacStadium разработать специально под него новый вид серверной стойки, что позволил бы более эффективно использовать преимущество которые дает цилиндрическая форма девайса.

Представленная стойка, внешне, напоминает знакомую уже нам 42U, но в ней есть свои особенности. Подача охлажденного воздуха осуществляется через отверстие в верхней части стойки, после чего воздушные массы, огибая плавные линии Mac Pro, самотеком удаляются через открытые стенки стойки генерируемое оборудованием тепло. При размещении в зале таких стоек отсутствуют «холодные» коридоры, что несколько упрощает терморегуляцию в помещении. Доступ к оборудованию в шкафах очень легкий, а это делает работу с оборудованием простой и приятной. К слову говоря в стойке возможно разместить до 270 Mac Pro, что дает концентрацию оборудования на порядок выше нежели у существующих серверных шкафов аналогов.

Выводы

Нередко можно услышать в обиходе поговорку «Не стоит заново велосипед изобретать», мол зачем тратить силы на поиск новых форм, решений при уже устоявшемся порядке вещей? Зачем пересматривать существующие стандарты, ведь это несомненно понесет за собой кроме того, что дополнительные затраты, на первом этапе внедрения, так и просто отторжение консервативной части потенциальных потребителей. Но очевидная неэффективность укоренившихся технологий рано или поздно уступит прогрессу, который несет в себе экономичность, высокую производительность и конечно же удобство в процессе эксплуатации. Очевидно, что энтузиасты, изобретающие «велосипед», как и ранее никуда не денутся и далее будут одним из двигателей прогресса. На примере статьи мы рассмотрели, несколько случаев, когда в эпоху высокотехнологических производств, нанотехнологий, вполне простые модернизации, новаторское виденье, может уменьшить затраты конечного пользователя. А это уже в свою очередь может стать толчком для выхода на рынок ИТ-оборудования новых, относительно мелких производителей, которые вполне реально в обозримом будущем смогут оторвать себе от рынка существенный кусок.

Округлые формы в ИТ как фактор