Дата-центр (или центр обработки данных, ЦОД) - это специализированный комплекс зданий и инженерных систем, где размещается оборудование для хранения, обработки и передачи цифровой информации. Именно здесь физически хранятся данные, которыми пользуются пользователи и компании по всему миру. Дата-центры работают круглосуточно, обеспечивая непрерывную работу цифровых сервисов.
В этой статье мы расскажем, как устроены дата-центры, а также объясним, как потребляют и сколько энергии они потребляют.
Как устроен дата-центр?
Современный ЦОД - это многоуровневая система, включающая IT-оборудование, инженерную инфраструктуру и средства управления. Разберем каждый элемент подробнее:
1. Серверные залы
Основная часть любого дата-центра - это серверные помещения. Здесь установлены стойки, в которых размещаются серверы, системы хранения данных, а также сетевые устройства. Серверные залы обычно разделены на ряды горячих и холодных коридоров: в «холодные» зоны подается охлажденный воздух, а из «горячих» отводится нагретый. Это помогает стабилизировать температуру и повысить эффективность охлаждения.
В крупных ЦОДах может быть несколько тысяч стоек, каждая из которых подключена к собственным каналам питания и резервирования.
2. Сетевые системы
ЦОД также выполняет функции центра коммуникаций: внутренняя сеть объединяет серверы, системы хранения и маршрутизаторы, обеспечивая высокоскоростной обмен данными. При этом внешние соединения - это каналы связи с Интернет-провайдерами, магистральными сетями и корпоративными клиентами.
Для обеспечения отказоустойчивости используется дублирование каналов и сетевых маршрутов, чтобы при сбое одна линия могла заменить другую.
3. Системы электропитания
Электроэнергия поступает от внешней сети и проходит через несколько уровней защиты:
- ИБП (источники бесперебойного питания) - аккумуляторы, поддерживающие работу оборудования при кратковременных сбоях.
- Дизель-генераторы, запускающиеся автоматически при длительном отключении электричества.
- Распределительные шкафы и трансформаторы, обеспечивающие нужное напряжение и баланс нагрузки.
Каждая серверная стойка имеет как минимум два независимых канала питания, чтобы минимизировать риск простоя.
4. Системы охлаждения и климат-контроля
Серверы выделяют значительное количество тепла, поэтому без эффективного охлаждения они могут выйти из строя. Для поддержки работы оборудования используются различные методы:
- Традиционное кондиционирование воздуха с подачей холодного воздуха под фальшпол.
- Жидкостное охлаждение - циркуляция теплоносителя вокруг оборудования.
- Free cooling - использование наружного холодного воздуха без компрессоров. Для реализации этого метода охлаждения компании строят свои сервера в странах с холодным климатом; это помогает сократить расходы на содержание ЦОДа и уменьшить
Охлаждение может потреблять до половины всей электроэнергии дата-центра, поэтому совершенствование этой системы - приоритетное направление развития отрасли.
5. Системы безопасности и мониторинга
Крупные дата-центры имеют многоуровневую систему безопасности:
- физический контроль доступа (карты, биометрия, охрана);
- видеонаблюдение;
- противопожарные системы с газовым тушением, чтобы не повредить оборудование;
- постоянный мониторинг всех инженерных параметров — температуры, влажности, потребления энергии.
Современные ЦОДы управляются автоматизированными системами, которые позволяют предсказывать неисправности и оптимизировать нагрузку.
Основные источники расхода энергии; энергоэффективность ЦОДов
1. Работа серверов. Каждый сервер потребляет от 300 до 800 Вт, а крупные стойки - несколько киловатт. Даже при низкой нагрузке оборудование редко выключается полностью, так как требуется постоянная готовность к работе.
2. Охлаждение. Серверы выделяют огромное количество тепла, поэтому системы кондиционирования и вентиляции могут потреблять до 40–50 % всей электроэнергии дата-центра. Особенно велик расход в жарком климате.
3. Системы бесперебойного питания. Электроэнергия проходит через блоки преобразования, аккумуляторы и стабилизаторы, что вызывает дополнительные потери - от 5 до 10 %.
4. Освещение, системы безопасности и мониторинга. Хотя эти потребители не столь значительны, они тоже вносят вклад в общую нагрузку.
Многие эко-активисты выражают беспокойство относительно колоссального потребления энергии ЦОДами и другим IT-оборудованием. Как и любой этической дилеммы, у данной ситуации есть две стороны медали: на дата-центры приходится около 1–1,5 % мирового потребления электроэнергии по оценкам Международного агентства по энергетике (IEA), и этот показатель только продолжает расти. Однако, важно отметить, что именно это оборудование обеспечивает бесперебойную работу миллионов цифровых сервисов и платформ по всему миру, позволяя современным людям поддерживать связь, безопасность и комфорт.
Учитывая растущий спрос на хранение и обработку данных и сопутствующие затраты ресурсов на эту деятельность, энергоэффективность ЦОДов является один из ключевых параметров для современного оборудования. Для оценки энергоэффективности применяется показатель PUE (Power Usage Effectiveness), который равен Общему электропотреблению ЦОДа деленному на количество энергии, потребляемому IT-оборудованием.
Идеальное значение PUE - 1,0 (вся энергия идёт на работу серверов).
Среднестатистические дата-центры имеют PUE около 1,5, а самые современные - от 1,1 до 1,2. Например, центры Google и Microsoft добились значений около 1,1 благодаря оптимизации охлаждения и использованию возобновляемой энергии.
Кейс Яндекса
В отчете компании за 2022 год указано, что все дата‑центры Яндекса потребили около 475 002 МВт·ч (мегаватт‑часов) электроэнергии: этого количества энергии хватило бы на год для небольшого города численностью около 135-150 тыс. человек. В документах также указано, что средний показатель энергоэффективности (PUE) для всех ЦОДов компании в том году составил 1,25, что является достаточно хорошим показателем энергоэффективности. Этот пример отлично помогает представить масштабы потребления электроэнергии дата-центрами.
Дата-центры - основа цифровой инфраструктуры, однако их работа требует колоссальных энергоресурсов. Сочетание инноваций в охлаждении, перехода на возобновляемые источники энергии и оптимизации вычислений становится решающим фактором для устойчивого развития технологий.
Ваш цифровой помощник, Метросеть!
#ДатаЦентры #ЭнергоэффективностьДатаЦентров #BigData #Технологии #ЦОД #Сургут #Нижневартовск