Главная / Статьи
24 ноября 2015 г. 14:30

Архитектура больших данных: строительство дата-центров

Архитектура больших данных: строительство дата-центров

Работу крупного банка или телекоммуникационного оператора в современном мире невозможно представить без огромного объема информации, которую требуется надежно хранить, оперативно обрабатывать и передавать. Все это уже не получится выполнять с помощью серверной комнаты в обычном помещении.

Дата-центр или центр обработки данных (ЦОД) - специализированное здание, в котором размещаются сетевое оборудование и интернет-серверы. За счет консолидации самых современных систем и вычислительных мощностей дата-центр более эффективен, экономичен и надежен, чем простые серверы и компьютеры.

Пожалуй, сегодня уже не нужно доказывать, что создание современных дата-центров является обязательным условием технологического развития страны. С точки зрения строительства дата-центры - один из самых сложных типов высокотехнологичных объектов. Какие дата-центры возводят мировые лидеры IT-индустрии? Как развивается российский рынок строительства дата-центров и почему эксперты прогнозируют его бурный рост в ближайшие годы? Об этом - новый спецпроект портала Стройкомплекса.

Современный дата-центр высокого уровня представляет собой специально спроектированное и построенное здание с набором сложных инженерных систем:

  • Системой круглосуточной охраны здания с видеонаблюдением и защитой от возможных попыток несанкционированного доступа;
  • Системой охлаждения и создания микроклимата, оптимального для работы серверов;
  • Бесперебойным электропитанием и возможностью автономного электропитания (как правило, от дизельного генератора);
  • Резервными системами кондиционирования и вентиляции;
  • Системы пожарной и электробезопасности;
  • Высокоскоростными каналами связи.

Информационный климат

 Современный дата-центр представляет собой сложный технический объект, который должен соответствовать целому набору требований. Важнейшее из них - стабильно низкая температура. Необходимость поддерживать низкую температуру заставляет мировые компании открывать дата-центры в самых необычных местах. Шведский провайдер Bahnhof AB построил дата-центр в Стокгольме в бывшем бункере на глубине 30 метров.

Вырубленное в скале помещение после реконструкции осталось нетронутым, насколько это возможно, хотя, чтобы встроить в бункер офис, серверные и переговорные комнаты, пришлось несколько расширить пещеры. Более того, в качестве резервного источника энергии здесь используется генератор немецкой подводной лодки. Дата-центр сравнительно небольшой и занимает площадь всего 1200 кв. м, однако по праву считается одним из самых необычных в мире.


Bahnhof AB

Поспорить с ним может проект Ice Cube, расположенный рядом с полярной станцией Амундсена-Скотта, недалеко от Южного полюса. Этот дата-центр считается самым южным в мире и служит для обработки больших объемов данных, генерируемых различными научно-исследовательскими приборами станции.


Ice Cube

Природные аномалии очень часто используются для того, чтобы добиться максимального эффекта охлаждения при работе дата-центров. К примеру, центр Green Mountain расположен в норвежском фьорде и охлаждается за счет потоков воздуха, формируемых в узких проемах между горами. Такая система отличается экологичностью, так как позволяет существенно экономить энергию, потребляемую чиллерами (водоохлаждающими машинами - Ред.) и холодильными установками, что приводит к снижению выбросов в атмосферу.


Green Mountain


Green Mountain 

В целом, снижение воздействия на атмосферу - общемировой тренд в строительстве дата-центров. Едва ли не дальше всех пошла компания Apple, которая постоянно сокращает расходы на электроэнергию и уменьшает вред, наносимый дата-центрами окружающей среде. Согласно отчетам компании, с 2013 года 100% их дата-центров и 94% офисов работают на возобновляемых источниках энергии.

При этом компания продолжает двигаться к большей независимости от поставщиков электричества.  К примеру, дата-центр Apple в американском Мэйдене, Северная Каролина, окружают 400 тыс. кв. м солнечных батарей, которые вырабатывают 42 млн киловатт-часов в год. Этого хватает на то, чтобы обеспечить электричеством 60% серверов и систем охлаждения. Остальную энергию вырабатывает близлежащая станция, работающая на биотопливе.


Дата-центр Apple в американском Мэйдене

Помимо солнечной энергии, передовые дата-центры в мире используют геотермальную энергию. По этой причине автоконцерн BMW перенес свой суперкомпьютер, предназначенный для теоретических и эмпирических исследований, из Германии в столицу Исландии Рейкьявик. Новый дата-центр Verne Global работает благодаря геотермальной и гидроэлектростанциям: один гейзер производит 10 мегаватт чистой энергии. В итоге компания снизила выбросы углекислого газа в атмосферу с 3570 тонн в год до нуля.


Verne Global

Наконец, отдельную группу составляют дата-центры, построенные в рамках уникальных архитектурных концепций. К примеру, самым высоким дата-центром в мире считается 11-этажный Digital Beiijing в китайской столице, построенный к Олимпиаде 2008 года архитектурным бюро Studio Pei-Zhu.


Digital Beiijing

По задумке архитекторов, бетонный куб как будто плавает по водной поверхности, а его стены изрезаны световыми каналами, напоминающими штрих-код. Перед архитекторами стояла задача сделать центр воплощением концепции «Зеленой Олимпиады», поэтому во внутреннем и внешнем освещении используются исключительно светодиодные лампы, использующие на 60% меньше электричества, чем обычные, а специальная стеклянная стена препятствует проникновению внутрь тепла, снижая расходы на охлаждение. После проведения Олимпиады в Digital Beijing открылся интерактивный музей современных технологий.

Наконец, еще один альтернативный источник энергии - энергия ветра - также активно применяется при строительстве дата-центров. Компания Hewlett-Packard открыла свой дата-центр в британском Биллингеме на берегу Северного моря. Работающие неподалеку ветрогенераторы снижают выбросы углерода в атмосферу более чем вдвое, а дождевая вода с крыши собирается и используется в увлажнителях. Более того, суровый климат позволяет дата-центру работать без кондиционирования большую часть года, снижая издержки на 40%. Воздух проходит через два гигантских вентилятора, затем фильтруется и гонится на этажи, поддерживая постоянную температуру. Такая система увеличила стоимость строительства на 6%, но эти расходы окупились уже за первые четыре года работы дата-центра.


Hewlett-Packard

Российский опыт

Отечественный рынок ЦОД активно развивается, что подтверждается данными статистики: если в 2009 году в России было всего 110 коммерческих дата-центров, то 2014 году насчитывалось уже 180 средних и крупных объектов. Рост отрасли за последний год составил 20%: количество серверных стоек увеличилось в 2014 году на 3,5 тыс., а площадь серверных - на 17,4 тыс. кв. м и достигла 86 тыс. кв.м.

При этом, в российской статистике не учитываются корпоративные дата-центры, которые обслуживают интересы конкретных государственных или частных корпораций. Дело в том, что общее количество корпоративных центров обработки данных посчитать довольно трудно. Самые крупные дата-центры в России принадлежат телекоммуникационным операторам - «Билайну», «Ростелекому», «Мегафону», а также IT-гиганту «Яндексу». Собственные центры обработки данных есть у крупнейших кредитных учреждений - например, у «Райффазенбанка».

«Основными заказчиками строительства дата-центров в России в последние годы выступали телекоммуникационные операторы», - пояснил Олег Жуков, генеральный директор строительной компании RD Construction. В 2014 году компания построила дата-центр для крупного российского мобильного оператора в Ярославле общей площадью 30 тыс. кв. м - один из крупнейших по объему обрабатываемых данных дата-центров в нашей стране. «Кроме главного здания, мы построили для дата-центра распределительные подстанции, энергомодули для размещения системы бесперебойного питания, котельную, топливохранилище, очистные сооружения, ряд других вспомогательных построек. Общая мощность объекта - 25 мегаватт», - отметил О. Жуков.


Дата-центр в Ярославле 


Дата-центр в Ярославле

ЦОД, сооруженный в Ярославле, построен в соответствии с лучшими мировыми стандартами энергоэффективности, здесь применены последние достижения в области экологической безопасности зданий.


Дата-центр в Ярославле

Объект интересен не только реализацией мировых стандартов энергоэффективности и экологической безопасности, но и яркими архитектурными решениями. Кровля дата-центра выполнена в фирменных черно-желтых цветах компании, что видно даже со спутниковых снимков. Одним из руководителей строительства этого дата-центра был технический директор RD Construction Александр Маргулис - специалист, принимавший участие в строительстве 14 энергоблоков атомных электростанций СССР. «Одной из наиболее сложных и ответственных задач был отказ от традиционной бетонной кровли, на которой изначально и планировалось установить металлоконструкцию цвета полосатого логотипа. Но в итоге выбор был сделан в пользу мягкой кровли с черно-желтой мембраной. Такое решение позволило существенно снизить нагрузку на каркас здания и фундамент, сэкономило бюджет и оптимизировало сроки проекта», - отметил А. Маргулис.

По его словам, в дата-центре использована технология natural freecooling совместно с адиабатическим охлаждением (один из наиболее эффективных и надежных методов охлаждения, действие которого основано на распылении воды на мельчайшие капли. Испарение происходит с потреблением тепла и соответствующим понижением температуры воздуха - Ред.), бесперебойное питание осуществлено от динамического дизельного источника.

Региональные проекты имеют для России особое значение, потому что на сегодняшний момент дата-центры расположены в основном в столицах: 61% находится в Москве, 21% в Санкт-Петербурге и только 18% - в других российских городах. Третье место принадлежит Новосибирску, где расположено 4% российских центров обработки данных.

Перспективы роста

Конкурентное преимущество развитию рынка ЦОД в России может дать… холодный климат. По сравнению с Силиконовой долиной и ее эквивалентами в Индии, Китае, Малайзии и ОАЭ в российских дата-центрах значительно ниже расходы на системы охлаждения.

Важнейший институциональный драйвер развития российского рынка дата-центров и строительству новых объектов был создан последними законодательными изменениями. С 1 сентября 2015 года вступает в силу федеральный закон №242, который обязывает компании и организации хранить персональные данные о россиянах на серверах на территории РФ.

Многие крупные зарубежные компании запускают или готовятся запустить собственные площадки в России, чтобы соответствовать новым требованиям законодательства. В прошлом году переносить серверы в Россию начала Google. О готовности хранить персональные данные российских пользователей на серверах России в апреле 2015 года сообщали eBay и китайская торговая площадка AliExpress. В общей сложности более ста зарубежных компаний готовы размещать данные россиян в местных центрах обработки данных. Иностранные компании заинтересовались открытием собственных дата-центров в России еще до того, как был принят новый закон. К примеру, компания SAP открыла собственный дата-центр в России еще в 2014 году. Об аналогичных планах еще в 2013 году заявила Microsoft.

Перспективы развития российского рынка ЦОД находят отражение в крупных региональных и московских проектах, которые готовятся к запуску в 2015-2016 гг. Так, о планах строительства крупного дата-центра во Владимирской области объявила компания «Яндекс». Вице-губернатор региона Алексей Марченко в марте 2015 года комментировал СМИ, что под строительство выделен участок площадью 6 гектаров, а инвестиции в проект составят 4,5 млрд рублей.

Одним из крупных российских проектов станет центр обработки данных в составе технопарка «Сбербанка» в «Сколково». В дата-центре будет около 2 тыс. серверных стоек, площадь машинных залов составит 5 тыс. кв. м. Общая площадь технопарка «Сбербанка» в «Сколково» будет близка к 100 тыс. кв. м. Банк разместит в нем свои стартапы и IT-службы, в том числе «Сбертех», который уже сейчас является резидентом инновационного центра.

Строительство крупных дата-центров является необходимым условием при создании среды для развития IT-индустрии. Самый большой дата-центр в настоящий момент строится в Китае. Для строительства нового международного информационного центра Range выделен участок площадью в 1,3 млн кв. м в городе Ланфан на северо-востоке страны. По словам представителей Range International Information Group, проект станет центром мирового IT-аутсорсинга и основным элементом облачной вычислительной инфраструктуры Китая. Также он послужит плацдармом для аварийного восстановления дата-центров государственных учреждений страны. Общая площадь машинных залов нового центра составит 620 тыс. кв. метров. Строительство планируется завершить в уже 2016 году.

«Россия идет по тому же пути, что большинство развитых стран и многие развивающиеся экономики. Потенциал развития страны во многом зависит от соответствия ее инфраструктуры потребностям экономики, независимо от того, речь идет о транспортной или IT-инфраструктуре. С этой точки зрения строители дата-центров решают важную государственную задачу, помогая обеспечить импортозамещение в высокотехнологических отраслях. Компании, умеющие работать с такими объектами в России, уже есть», - подчеркнул О. Жуков.

Самые необычные дата-центры

Дата-центр в часовне

Дата-центр площадью 120 кв.м в 2005 году был оборудован в Барселоне, в бывшей часовне Torre Girona. Теперь здесь находится один из мощнейших европейских суперкомпьютеров.

«Зеленый» дата-центр

Один из самых ярких примеров высокоэкологичного ЦОД – дата-центр Citigroup во Франкфурте. На крыше объекта посажены растения, которые помогают поддерживать нужный уровень температуры и влажности в серверных. Такое решение позволяет использовать около 30% энергии, которую используют дата-центры такого масштаба, и экономить ежегодно около 50 млн литров воды.

Дата-центр «курятник»

Новый комплекс дата-центров компании Yahoo в Нью-Йорке выглядит совсем не так, как высокотехнологичный ЦОД, и похож скорее на переоборудованные курятники. Вытянутая форма зданий позволила добиться экономии энергии за счет вентиляции через решетчатые окна.

«Уютный» дата-центр

После дата-центров мировых гигантов Microsoft и Apple дата-центр американского производителя одежды L.L.Bean площадью всего 1600 кв.м кажется маленьким уютным домиком, за деревянным фасадом которого, тем не менее, находится самое современное оборудование.

«Самые-самые» дата-центры:

  • Самый южный - Ice Cube недалеко от Южного полюса
  • Самый высокий - Digital Beiijing высотой 11 этажей в китайской столице
  • Самый экологичный - дата-центр Apple в американском Мэйдене (штат Северная Каролина)
  • Самый большой - информационный центр Range в китайском Ланфане

Вам также могут быть интересны другие статьи раздела

Первый в мире мост вдоль реки

"Призрак коммунизма" на вершине Балканских гор

Архитектура с водным уклоном

В городе Дубай построят подводный теннисный корт

История храма Христа Спасителя

Дом над пропастью в Австралии

«Лежачий небоскреб» на Варшавке: самый длинный дом в Москве

«Бублики», которые нельзя съесть: уникальные круглые дома в Москве

Вантовый мост Ханчжоу в Китае

В Италии есть копия вулкана Везувия

Архитектура города Канны (Франция)

Торговый центр вместо корриды: опыт Барселоны 

​Храм Святого семейства в Испании: строительство длиной свыше 130 лет

Цистерна Базилика в Стамбуле

В Китае построили стеклянный мост над пропастью

​Легендарная высотка МГУ на Воробьевых горах

​Замок Корвинов в Трансильвании: по следам графа Дракулы Коулун в Гонконге: 33 тысячи жителей на 2,6 га

Самый крупный стадион Европы Camp Nou: полвека в реконструкции

"Мир снега и льда" в Китае

В Китае построили 57-этажный небоскреб за 19 дней

Аналог «Диснейленда» в Москве: национальные особенности проекта

Рижский Домский собор - главная святыня города

«Allianz Arena» - «летающая тарелка» из Мюнхена

Отель будущего