Инженерная инфраструктура центров обработки данных (ЦОД)

Sakura Internet построила большой дата-центр в пригороде Ишикари, Хоккайдо, который ориентирован и оптимизирован для облачных вычислений. Ориентация на облачные вычисления, переход на эластичные вычисления, происходит быстрыми темпами благодаря применению виртуальных и распределенных технологий. Этот рыночный сдвиг обусловлен повышением внимания к пользователю и современными рыночными требованиями. Пользователи ожидают получения хостинговых услуг современного типа.

     Многие дата центры за пределами Японии уже развивают инфраструктуру для облачных вычислений. Тем временем, медленное технологическое развитие дата-центров в Японии привело к отставанию внутренней ИТ-индустрии в Японии, на фоне сильной конкуренции, происходящей по ту сторону океана. Хотя в других странах большие, современные ЦОД строятся один за другим, они не строятся в Японии. В случае иностранных компаний, многие крупные предприятия, использующие ЦОД (например, Google и Amazon), сами строят свои центры обработки данных, оптимизированные для своих потребностей. Японские предприятия, которые занимаются строительством дата-центров, строят универсальные ЦОД, которые сдаются в аренду большому числу клиентов. В этом случае, предприятие связи и системный интегратор участвуют в процессе проектирования и строительства, и никогда сам пользователь не строит большого дата-центра для своей компании. В результате, японский дата-центр становится посредственным предприятием. Более того, большинство этих дата-центров строились в большом городе или в пригороде, и это приводило к низкой эффективности при высоких затратах, по сравнению с иностранными дата-центрами.

     Мы знали, что пришло время больших коммерческих возможностей. По этой причине, мы были точно уверены в необходимости изменения парадигмы в Японии, для того чтобы облачные вычисления появились также и в этой стране. До этого дата центра на японском рынке по-прежнему не было дата-центров, оптимизированных для облачных вычислений. Было решено построить в городе Ишикари, Хоккайдо, самый крупный в Японии дата-центр, который будет оптимизирован для облачных вычислений. Одной из причин выбора Ишикари является то, что город находится в районе с холодным климатом и таким образом для охлаждения дата-центра можно будет использовать температуру наружнего воздуха. Мы знали, что сможем реализовать этот большой проект, благодаря своему оригинальному опыту в области эксплуатации дата-центров и хостинга, который был накоплен на протяжении многих лет.

Функциональные возможности нового дата-центра

Снижение ИТ-затрат на уровне международных стандартов

Предполагается, что дата-центр в Ишикари будет стоить более чем в два раза дешевле, чем дата-центр стандартного типа, построенный в центре Токио. По сравнению с дата-центрами такого типа, его энергопотребление будет снижено очень значительно до 60%. На рисунке слева показано за счет каких эффектов будет достигаться сокращение энергопотребления в ЦОДе Ishikari – фрикулинга и использования системы постоянного тока с высоким напряжением. Конструкция здания была рассчитана на использование холодного наружного воздуха района, в котором он был построен. В дополнение к этому, использование линий электропередачи высокого напряжения на постоянном токе (HVDC) позволяет дополнительно снизить энергопотребление еще на 10% , что позволит уменьшить общее энергопотребление приблизительно до 60% энергопотребления дата-центров стандартного типа, устанавливаемых в городах. Снижая затраты на японскую ИТ-инфраструктуру до уровня мировых стандартов, компания стремится занять приоритетное положение на международном рынке облачных технологий.

Реализация дата-центра высокого уровня гибкости и эффекта (от повышения) масштаба в японской ИТ-индустрии

На участке площадью около 11417 квадратных метров (122891 квадратных футов), компании удалось реализовать дата-центр высокого уровня гибкости и добиться снижения затрат на ИТ за счет эффекта масштаба. С поддержкой местных властей этот дата-центр будет использовать специально выделенный источник электрической энергии. Он также будет иметь возможность более эффективно использовать свои неприоритетные источники питания, и таким образом резко повышать производительность технического персонала. Более того, строительство будет вестись поэтапно. Не нужно будет с самого начала ориентироваться на строительство большого здания. Следовательно, компания будет иметь возможность добавлять самое новое оборудование и самые последние технологии в будущем.

     Конечной целью компании является строительство и эксплуатация дата-центра такого масштаба, который мог бы вмещать 600000 или более серверов. В одной стойке можно вместит до 160 серверов. Всего планируется построить 8-мь зданий.

Идеальный климат Хоккайдо обеспечивает механизм фрикулинга

Поскольку этот дата-центр сможет использовать прохладный климат Хоккайдо, можно будет обеспечивать фрикулинг всех серверных почти все время. В соответствии с четырьмя сезонами Хоккайдо, эта система фрикулинга будет перемешивать наружный воздух с низкой температурой с теплом, выделяемым серверами для обеспечения оптимального соотношения температуры и влажности в серверных. Использование этой системы фрикулинга позволит компании добиться значительного снижения расхода электрической энергии, необходимой для воздушного кондиционирования дата-центра.

Внедрение системы постоянного ток высокого напряжения (HVDC)

HVDC 12V – это экономичная система электроснабжения, которая намного превосходит по затратам другие системы. Во-первых, в этой системе происходит очень мало потерь энергии в ИТ-оборудовании, и она имеет беспрецедентный КПД, по сравнению со стандартной системой переменного тока. Во-вторых, состав оборудования упрощается, поскольку дорогостоящие ИБП (источник бесперебойного питания) становятся ненужными, блок питания сервера можно не использовать.

     При использовании традиционной стандартной системы электропитания переменного тока, токоприемные установки необходимо оборудовать ИБП для стабилизации подачи переменного тока. Однако, поскольку аккумулятор ИБП обслуживает систему постоянного тока, он обязательно должен преобразовываться из переменного в постоянный во время зарядки. Более того, требуется преобразование постоянного тока в переменный во время разрядки, и в результате выполняются два преобразования из переменного тока в постоянный и обратно. Дополнительно, блок питания сервера преобразовывает в постоянный ток поступающий переменный электрический ток от ИБП. Таким образом, в целом, всего выполняются три преобразования переменного тока в постоянный и обратно. Так как электрическая энергия теряется во время каждого преобразования, КПД такой системы составляет 70-80%.

     Используемая в Ишикари система HVDC 12V будет осуществлять превращение электрической энергии переменного тока в постоянный ток высокого напряжения (HVDC) в стойке PS сразу после того как она подаст электрическую энергию на сервер в ее исходном виде (переменный ток AC). Следовательно, требуется только преобразование переменного тока в постоянный. После его преобразования в HVDC (постоянный ток высокого напряжения) централизованный блок питания серверной стойки снизить напряжение до 12 В и будет подавать на каждый сервер безопасное электрическое напряжение. КПД этой системы HVDC 12V достигает 90% или более, и с ее помощью можно будет получать большую экономию энергетических затрат, по сравнению со стандартной системой переменного тока.

Реализация PUE 1.11 с помощью идеального климата Хоккайдо

До настоящего времени использование фрикулинга в японских дата-центрах оставалось на экспериментальной стадии. Тем не менее, в дата-центре в Ишикари будет широко использоваться фрикулинг, и с его помощью планируется обеспечивать низкое значение PUE и, следовательно, низкий уровень воздействия на окружающую среду. С помощью использования холодного воздуха Хоккайдо в дата-центре в Ишикари ожидается снизить значение PUE (которое является показателем энергоэффективности дата-центра) до 1.11 после года работы.

     Было рассчитано, что в летнее время, когда будет использоваться стандартное воздушное кондиционирование, значение PUE будет по-прежнему достигать 1.21. Более того, в результате экспериментов, в ходе которых серверы помещались в жесткие условия по температуре и влажности, удалось добиться получения значения PUE равного 1.0 путем приостановки работы простого воздушного вентилятора внутри серверного помещения.

Устойчивое развитие для достижения стабильных экологических показателей в будущем

Кроме повышения коэффициента энергетической эффективности с помощью фрикулинга, тепло, выделяемое серверами, будет использоваться другими системами внутри объекта, например, использоваться для обогрева офиса. Более того, в Ишикари можно будет использовать возобновляемые источники энергии, такие как энергия ветра и лед. Поэтому, при продлении срока службы дата-центра в будущем, нужно будет учитывать такие факторы как использование естественных источников энергии с целью дальнейшего улучшения экологических параметров. Модульный дата-центр контейнерного типа, который будет расширяться, начиная с настоящего момента времени, также был включен в проект Ишикари. Компания будет продолжать решать задачи в стремлении добиться стабильных экологических параметров в будущем.

     Подробнее о дата центре смотрите по данной ссылке: http://ishikari.sakura.ad.jp/index_eng.html