Нормативная документация

Стандарты дата-центров. Размер и плотность дата-центра

08 декабря 2014 г. | Категория: Нормативная документация

В процессе обсуждения дата-центров с инвесторами, владельцами, операторами, управляющими и клиентами выяснилось, что такие простые вещи, как размер и плотность дата-центра понимаются по-разному в разных отраслях, компаниях и странах.

Идея

Говоря о фундаментальных вещах, то, что считается «крупным» в одном регионе, в другом рассматривается как «малое», и то, что считается «высокой» плотностью в одной организации, другая назовет «низкой».

Так что же такое «крупный» и «малый» применительно к мощности дата-центра?

Многие компании и регуляторы индустрии публикуют стандарты и делают заявления о параметрах дата-центров, однако очевидно, что используемые ими термины ни к чему не привязаны и не основаны на общепризнанных определениях параметров размера и плотности.

Данная Белая Книга предлагает стандартизированный набор параметров размера и плотности дата-центра, основанный на принципах DCISE и одобренный AFCOM Data Center Institute.

Справка

Созданный под эгидой AFCOM, Data Center Institute является влиятельным «мозговым центром», состоящим из управляющих дата-центрами, лидеров рынка и разработчиков решений, которые разрабатывают основные направления индустрии, стандарты и рекомендации по вопросам, затрагивающим деятельность дата-центров. Миссия группы – обеспечивать передовые идеи и решения для отрасли.

AFCOM (www.AFCOM.com) повышает квалификацию специалистов дата-центров с помощью всеохватывающих и независимых от вендоров программ обучения, а также предоставляет пиринговые сетевые соединения для связи между ее членами по всему миру. Используя инновационные исследования, проводимые Data Center Institute, такие как Data Center Management Magazine, работу местных организаций, региональные симпозиумы, а также такие крупные мероприятия как Data Center World, AFCOM оказывает поддержку тысячам специалистов дата-центров в их карьерном росте. AFCOM находится на службе индустрии уже более 30 лет и получил признание в качестве отраслевого лидера, объединяющего сообщество дата-центров.

The Strategic Directions Group Pty Ltd (Strategic Directions) – это независимая австралийская компания, предоставляющая услуги управленческого и иного консультирования, имеющая специалистов в таких областях, как стратегия IT, проектирование и эксплуатация дата-центров, телекоммуникации и сетевые технологии.

Strategic Directions является стратегическим партнером AFCOM в Азиатско-тихоокеанском регионе, при этом г-н Майк Андреа (Strategic Directions) входит в состав Совета директоров DCI Board с 2010 года.

1. Введение

Без стандартного набора терминов, описывающих категории размера и плотности дата-центра, неизбежны такие вопросы:

 Определяется ли Размер мощностью в кВт, инженерными параметрами, количеством стоек, площадью Здания или Серверного Зала (чистого пространства)?

 Определяется ли Плотность мощностью Здания (кВт), инженерными параметрами, загрузкой вычислительного оборудования в Технической Зоне, или максимальной мощностью объекта при полной загрузке оборудования?

Без стандартных определений трудно сравнивать и применять одинаковый подход к различным дата-центрам в масштабе всей отрасли.

В то же время, учитывая, что в различных странах существуют свои требования к деятельности дата-центров в отношении предоставления отчётности, в частности, в сфере эффективности и энергопотребления, жизненно важно создать общую платформу, язык и набор определений для отчетности, аналитики, обзоров и исследований в этой области.

Институт Data Center Institute одобрил определения, содержащиеся в разделе 3, для того, чтобы инициировать процесс разработки общих понятий. Эти стандарты могут быть использованы для унификации разработки регуляторных обязательств (отчётности о строительстве и эффективности энергопотребления), а также системы разрешений на уровне государства, регионов и муниципалитетов.

Эта Белая Книга устанавливает параметры Размера Здания исключительно на основе Серверного Зала, и параметры Плотности на основе «Измеряемого пика нагрузки в кВт». 

Наша цель – помочь отрасли IT и ЦОДов выработать общую терминологию для взаимопонимания, и помочь навести мосты между деловыми кругами, приложениями и платформами.

1.1 Почему размер имеет значение

Все аспекты работы Дата-Центра зависят от размера Здания, включая проектные затраты, размер инвестиций, обзоры эффективности, классификация Tier, PUE и эксплуатационные затраты.

Параметры размера приобретают огромное значение.

Что мы имеем в виду – площадку (площадь используемого земельного участка), физический объем (здание целиком) или Серверный Зал (называемое часто «фальш-пол», или «чистое пространство»), или мы фактически рассматриваем общую IT-нагрузку (в киловаттах), которую объект способен поддерживать в будущем?

Известно, что в различных публикациях и докладах используют такие определения, как «малый», «средний» и «крупный», говоря об энергоемкости объекта. Это приводит к путанице от региона к региону, когда для одной местности объект мощностью 1МВт считается очень крупным, а в другой – маленьким.

В некоторых докладах объекты 20МВт относят к категории «мега», а в других мощность «мега»-объекта превышает уровень 100МВт.

1.2 Насколько он плотный?

Когда речь идет о плотности, или о нагрузке в кВт на стойку, какие смыслы вкладываются обычно в определения «низкая» плотность и «высокая»?

Термин «высокая вычислительная плотность» широко распространен и используется в почти каждом докладе, касающемся использования энергии в дата-центре, его мощности и энергоэффективности.

Управляющие и планировщики дата-центра должны проанализировать, каким образом будет поддерживаться высокая плотность в стойках, учитывая миллиарды возможных решений по системе охлаждения для поддержки нагрузок высокой плотности.

Но что же такое «высокая плотность»?

5, 10 или 20 кВт на стойку, или 1 000 Вт на кв.м (100 Вт на кв. фут), или 3 000 Вт на кв.м (300 Вт на кв. фут) в масштабе всего Серверного Зала?

Многие дата-центры способны поддерживать стойки, показывающие нагрузки 20кВт или выше – но сколько таких стоек они могут поддерживать – одну, 10 или 100?

1.3 Потребности

По мере того, как увеличивается плотность вычислений и стоек, размер и плотность дата-центра будут оказывать влияние на формат изучения эффективности и энергопотребления и соответствующей отчетности. В последнее время в целом по дата-центрам и IT-индустрии среди прочих тем распространяются доклады, медийные объявления, информация о государственных инициативах в области энергетической эффективности, в которых используется множество разных терминов и параметров касательно размера и плотности.

Например, возьмем объявление Microsoft 2014 года о постройке нового дата-центра площадью 1,2 млн кв. футов на участке размером 154 акра в штате Айова[1]. Что это означает с точки зрения Серверного Зала и проектируемых плотностей объекта?

Вот другие похожие заявления:

 Digital Realty Trust[2] заявляет, что их дата-центр поддерживает плотность размещения оборудования до 15 кВт на шкаф.

 SwitchNAP в Лас-Вегасе[3] заявляет, что его система охлаждения может охладить оборудование плотностью до 1 500Вт/кв.фут (внутри собственных дата-центров с оптимизированной эффективностью)

 GlobalSwitch Sydney East[4] предлагает в качестве стандарта плотность размещения до 1 850 Вт/кв.м, с возможностью повышения плотности, и отвод тепла до 28 МВт.

В то время как Strategic Directions не оспаривает вышеуказанные заявления (и не подвергает сомнению их правдивость), тем не менее эта информация нуждается в дальнейших уточнениях в контексте размера, количества, плотности и реальной мощности для того, чтобы адекватно произвести сравнение.

Введение стандартизированных параметров размера и плотности дата-центра поможет индустрии сравнивать, проектировать, проводить обзоры и обсуждения дата-центров, а также позволит пользоваться единым языком, чтобы избежать ситуации, когда сравнивают теплое с кислым.

Хотя индустрия могла бы сохранять статус-кво и просто принять смешанное использование терминов как оно есть, тем не менее Strategic Directions и Совет директоров DCI решили пойти по пути введения осмысленной системной и отвечающей нуждам отрасли классификации терминологии.

2. Определение стандартного Размера и Плотности

Для того, чтобы сформулировать определение Размера и Плотности в контексте дата-центра, нужно установить ряд сопутствующих терминов и определений.

В объяснении категорий Размера и Плотности используются нижеперечисленные термины, определение которых приводится в Разделе 3:

 Серверный Зал (Compute Space)

 Площадь Стойки (Rack Area)

 Количество Вмещаемых Стоек (Rack Yield)

 Единица Эквивалента Стойки (REU)

 Измеряемая Пиковая Нагрузка в кВт (на отдельную стойку) (Measured Peak kW Load – individual rack)

 Средняя Измеряемая Пиковая Нагрузка в кВт (на серверный зал) (Average Measured Peak kW load – Compute Space).

Базовые параметры и перевод единиц мер, указанные в Разделе 2.1, упрощают сравнение и использование соответствующих единиц измерения от региона к региону.

2.1 Базовые параметры и перевод единиц мер

Использование метрической или английской системы мер будет варьироваться применительно к той или иной стране, в которой находится дата-центр.

Для облегчения использования и упрощения перевода из одной системы мер в другую, в этой Белой Книге применяются следующие коэффициенты.

2.2 Стандарты

Стандарты значений параметров Размера и Плотности указаны в Разделах 2.2.1 и 2.2.2, соответственно.

Стандарты позволяют ранжировать объекты дата-центров на общепринятой основе, используя относительные и системные значения.

Объекты могут ранжироваться на основании текущих «эксплуатационных» нагрузок и «проектных» нагрузок, как указано в примерах в Разделе 2.2.3.

2.2.1 Размер Дата-Центра

Размер помещения дата-центра определяется площадью Серверного Зала и ассоциируется с Количеством Вмещаемых Стоек, с использованием Базовых Параметров и Перевода единиц мер, указанных в Разделе 2.1. 

 Таблица 1 – Определение Размера Дата-Центра

В случае несовпадения в таблице выше значений площади Серверного Зала и Количества Вмещаемых Стоек (Rack Yield) на каком-то конкретном объекте, Размер Объекта будет определяться на основе строки с более высоким значением.

Например, Объект, в Серверном Зале которого площадью 490 кв. м (4 900 кв.футов) размещаются 205 Стоек, будет считаться Объектом Среднего Размера.

2.2.2 Плотность

Параметры Плотности Стоек (и REU) и Серверного Зала приведены в Таблице 2. Плотность Стойки определяется как Измеряемая Пиковая Нагрузка в кВт на Стойку или REU, в то время как Плотность Серверного Зала является средней плотностью на стойку по всему Серверному Залу.

Все значения и результаты округляются вверх до следующего целого числа кВт.

Таблица 2 – Определение Размера Дата-Центра

Плотность Серверного Зала = [Измеряемая Пиковая Нагрузка в кВт] деленная на [Количество Вмещаемых Стоек]

В существующих эксплуатирующихся дата-центрах Плотность определяется параметром Средняя Измеряемая Пиковая Нагрузка в кВт на Стойку, в то время как в проектируемых Дата-Центрах Плотность определяется проектируемым Пиком Нагрузки в кВт, которую требуется поддерживать в Серверном Зале (см. Раздел 4.1).

В Зданиях, где количество размещенных Стоек меньше, чем спроектированное значение Количества Вмещаемых Стоек, результат определения значения Плотности может быть искажен. В этом случае, информация о Плотности должна сопровождаться заявлением или оговоркой с указанием числа эксплуатационных или измеряемых стоек в процентах от Количества Вмещаемых Стоек.

Как указано в Примере А в разделе 2.2.3, Здание, спроектированное для ста стоек (Количество Вмещаемых Стоек) с нагрузкой 3,5 кВт на Стойку, является МАЛЫМ Объектом с НИЗКОЙ плотностью. Однако, в данный момент в зале размещено 52 Стойки, показывающие Среднюю Измеряемую Пиковую Нагрузку на Стойку в 6 кВт. В результате в докладе о таком Здании должно указываться, что это «объект МАЛОГО размера, спроектированный для НИЗКОЙ плотности, в настоящее время эксплуатируемый как объект СРЕДНЕЙ плотности с коэффициентом Количества Вмещаемых Стоек 52%».

2.2.3 Примеры

Каждый из следующих примеров включен в Таблицу 3 ниже.

Пример A: См. Схему 1 (площадь Серверного Зала указана в кв. м)

 Существующее эксплуатируемое Здание, в котором разместили Стойки в среднем более высокой Плотности, чем было изначально спроектировано.

 Результат: Дата-центр МАЛОГО размера, спроектированный для НИЗКОЙ плотности, в настоящее время эксплуатируемый как объект СРЕДНЕЙ плотности с коэффициентом Количества Вмещаемых Стоек 52%.

Пример B: См. Схему 2 (Площадь Серверного Зала указана в кв. футах)

 Существующее эксплуатируемое Здание, в котором разместили Стойки высокой Плотности, как и было изначально спроектировано.

 Результат: Дата-центр СРЕДНЕГО размера, спроектированный для Высокой Плотности, в настоящее время эксплуатируемый как объект ВЫСОКОЙ плотности с коэффициентом Количества Вмещаемых Стоек 95%.

Пример C: См. Схему 3 (Площадь Серверного Зала указана в кв. футах)

 Новое Здание, спроектированное для поддержки в среднем Стоек Высокой Плотности.

 Результат: Дата-центр МАЛОГО размера, спроектированный для ВЫСОКОЙ Плотности с нагрузкой 10 кВт на Стойку.

Пример D: См. Схему 4 (Площадь Серверного Зала указана в кв. фут)

 Новое Здание, спроектированное для поддержки в среднем стоек СРЕДНЕЙ Плотности.

 Результат: Дата-центр МАЛОГО размера, спроектированный для СРЕДНЕЙ Плотности с нагрузкой 5 кВт на Стойку.

Схема 1. Пример А – текущая эксплуатация

Проектные значения 

Текущая эксплуатация 

Схема 2. Пример В – текущая эксплуатация

Проектные значения 

Текущая эксплуатация 

Схема 3. Пример С – Проектируемый объект

Проектные значения

Текущая эксплуатация 

Схема 4. Пример D – Проектируемый объект

Проектные значения

Текущая эксплуатация 

Таблица 3. Сравнительные результаты подсчета Размера и Плотности

В Таблице 3 Объекты указываются с помощью букв латинского алфавита, присвоенных им в Схемах 1-4 (примеры от А до D), при этом в буквы в скобках означают: п – проектные значения, э- эксплуатационные значения.

2.3 Обоснования и Допущения

Обоснования, лежащие в основе разработки стандартов Размера и Плотности, следующие:

Приложения расположены на Платформах, которые находятся в Стойках (и REU), находящихся в Серверном Зале, поддерживаемом инфраструктурой Здания.

С точки зрения Здания, кульминация операций происходит внутри Стойки (или REU), на которых располагаются приложения и платформы.

Аналогичным образом, разработка этих стандартов основана на следующих допущениях:

 Системы ИБП расположены вне Серверного Зала;

 Площадь Колонн внутри Серверного Зала не принимается во внимание;

 Не нужно принимать во внимание механическое и электрическое резервирование Здания для определения размера и плотности;

o В действительности, на Стойке или REU измеряется только мощность установки “N” критически важной инфраструктуры питания и охлаждения;

 Серверный Зал свободен для размещения Стоек и REU и не ограничен физически, например, максимально допустимыми нагрузками на пол;

 Общая площадь здания (под крышей) не должна учитываться в отношении Серверного Зала;

 Общая Измеряемая Пиковая Нагрузка Серверного Зала не может превышать максимальную мощность установленного оборудования, обеспечивающего питание и охлаждение;

 Серверный Зал поддерживается системой ИБП.

3. Стандартные Определения

Совет директоров DCI одобрил следующие термины и определения в отношении дата-центров: 

4. Прочие соображения

Стандарты и определения часто порождают дискуссии вокруг вариантов значений и толкований. Не претендуя на попытку охватить все такие рассуждения, следующие пункты были приняты во внимание.

4.1 Проектирование нового дата-центра с нуля

В процессе проектирования и строительства дата-центра, очевидно, остаются неизвестными значения некоторых параметров, таких как, например, Средняя Измеряемая Пиковая Нагрузка Серверного Зала в кВт.

В этом случае задача проектировщиков – в разработке прочих параметров брать за основу ожидаемые проектные результаты:

1. Определить, сколько будет поддерживаться Стоек или REU = [Количество Вмещаемых Стоек] (Rack Yield)

2. Определить, какая нагрузка Серверного Зала в кВт должна поддерживаться = [Проектная Нагрузка в кВт] (Design kW Load)

На основе значения Количества Вмещаемых Стоек мы можем подсчитать ожидаемый Размер Серверного Зала:

[Площадь Серверного Зала] = [Количество Вмещаемых Стоек] x [Площадь Стойки]

На основе значения Проектной Нагрузки в кВт, мы можем определить планируемую Среднюю Измеряемую Пиковую Нагрузку в кВт, которую будет обеспечивать Серверный Зал:

[Средняя Измеряемая Пиковая Нагрузка в кВт] = [Проектная Нагрузка в кВт] деленная на [Количество Вмещаемых Стоек]

В ходе проектирования можно использовать параметры, указанные выше, для проектирования остальной площади здания дата-центра, а также сопутствующих систем энергоснабжения и охлаждения.

4.2 Модернизация и восстановительный ремонт

Подобно проектированию дата-центра с нуля, команда проектировщиков также должна вначале понять коммерческие и технические требования к результату:

1. Если требуется поддерживать больше стоек или REU = [Увеличить Количество Вмещаемых Стоек]

2. Если требуется дополнительная нагрузка в кВт для Серверного Зала = [Увеличить Проектную Нагрузку в кВт]

Основываясь на этих требованиях, соответствующий Серверный Зал и/или Средняя Измеряемая Пиковая Нагрузка в кВт может увеличиваться с помощью расчетов, приведенных в Разделе 4.1.

4.3 Нагрузка в кВт увеличивается по мере развития Технологии

Десятилетие наблюдений показало, что Плотность в Стойках и Серверном Зале продолжает расти.

По сути это может означать, что параметры Плотности, указанные в разделе 2.2, устаревают, особенно если нормой становятся Экстремальные значения Плотности.

По предположениям Института Стратегических направлений и дата-центров, всегда будут присутствовать стойки Низкой, Средней, Высокой и Экстремальной плотности, как они определены выше.

Однако, если плотность в Стойках и Серверном Зале, значительно превышающая значения Экстремальной Плотности, получит распространение в масштабе индустрии дата-центров, то будет рассмотрена возможность ввести дополнительные значения.

5. DCIE

Процесс внедрения DCIE включает тщательную проверку, организованную Советом директоров DCI. Процесс начинается тогда, когда большинство членов Совета директоров DCI приходит к согласию по поводу необходимости привнести в отдельную сферу отрасли больше ясности и точности. Совет директоров DCI изучает предлагаемые стандарты или рекомендации и определяет, отвечают ли они критериям DCIE. Эти стандарты, или рекомендации могут быть предложены Совету различными организациями либо партнерами в рамках AFCOM. Любая организация может создать рабочий проект касательно тех или иных стандартов или рекомендаций и внести его на рассмотрение Совета директоров DCI. Проект далее обсуждается, изучается и редактируется Советом в течение нескольких месяцев. После того, как большинство членов Совета согласуют проект, он проходит несколько этапов рассмотрения, с целью охватить как можно большую аудиторию в международном масштабе и собрать комментарии конечных пользователей, вендоров, аналитиков, владельцев и топ-менеджеров индустрии. После того, как получены окончательные правки, Совет директоров DCI одобряет Стандарты или Рекомендации.

Настоящая Белая Книга, разработанная специалистами The Strategic Directions для Совета директоров DCI, посвящена Программе Унификации DCI, а именно категоризации объекта путем введения общей терминологии в отношении размера и плотности Здания дата-центра, а также плотности в смысле размещения Стоек в Здании.

Совет директоров DCI вместе со своими партнерами будет продолжать развивать и вводить специфический отраслевой язык и терминологию с помощью Белых Книг.

6. Источники

1. Компания Microsoft построит дата-центр в Айове стоимостью $1,1 млрд. http://www.datacenterknowledge.com/archives/2014/04/18/microsoft-build-new-1-1-billion-data-center-iowa/ 

2. Digital Realty Trust поддерживает 15кВт на стойку.  http://www.edgeblog.net/2012/10-questions-to-ask-your-next-data-center/

3. SwitchNAP в Las Vegas охлаждает 1500Вт на кв. фут. http://www.edgeblog.net/2012/10-questions-to-ask-your-next-data-center/

4. GlobalSwitch Sydney East предлагает 1,850Вт/кв.м в качестве стандарта и 28МВт охлаждения. http://www.globalswitch.com/locations/sydney-data-center/sydney-east-technical-specification/ 

 Ссылки, указанные выше, доступны в период с апреля по июнь 2014 года. Strategic Directions признает, что авторы и владельцы вышеуказанных вебсайтов могут удалять эти ссылки на протяжении последующих месяцев и лет.

7. Глоссарий

В настоящей Белой Книге используются следующие термины и аббревиатуры: 

Соавторы, Участники и Редакторы

Автор: Майк Андреа, The Strategic Directions Group Pty Ltd

Соавторы: Байрон Уоллес, The Strategic Directions Group Pty Ltd

Совет директоров AFCOM Data Center Institute, 2014:

Том Робертс (председатель AFCOM)

Тэд Дейвис (Bick Group)

Донна Манли (старший IT директор, University of Pennsylvania)

Рик Сойер (руководитель глобальной практики и обеспечения критических объектов,          НР)

Тим Хаззард (президент Methode)

Майк Андреа (директор The Strategic Directions Group)

Гектор Диаз (региональный директор CBRE)

Джек Стори (главный технолог активов, офис СТО, НР)

Джон Паркер (Управление эксплуатацией дата-центров, ESRI)

При участии: Джон Вандермаат, Правительство Квинсленда, Австралия

Артур Стансфилд, Городской муниципалитет Брисбейна, Австралия

Заявление об авторских правах

Права на данный документ принадлежат The Strategic Directions Group Pty Ltd., и AFCOM, подразделению iNET Interactive.  Все права защищены. Предоставление данного документа в качестве справочного материала для правительственных органов, корпораций, предприятий и частных лиц, не означает отказа от каких-либо прав авторства на данный документ.

Теги: ЦОД, Дата-центр, стандарт, размер, плотность, площадь стоечного эквивалента, единица стоечного эквивалента, пиковая нагрузка в кВт