Модульный ЦОД: обзор решений. Оперативный ЦОД — «мобильный» или «модульный»? Заводские приемочные испытания

Модульные дата-центры позволяют значительно сократить инвестиции в строительство ЦОДов, в первую очередь, за счет отсутствия необходимости строить капитальное здание и возможности расширять площадку по мере необходимости. Экономия на капитальных издержках может достигать 50%. В условиях экономической рецессии спрос на такие решения растет.

Концепция модульного дата-центра (МЦОД) построена на идее типового решения - модуля с заданным набором систем электроснабжения, охлаждения и физической безопасности. Большая часть узлов подобного блока уже заранее собрана и предустановлена производителем, что позволяет существенно сократить работы по инсталляции готового решения на стороне заказчика. Кроме того, отдельные модули являются независимыми в плане жизнеобеспечения, что в совокупности с короткими сроками развертывания позволяет наращивать мощность дата-центра по мере необходимости.

«Благодаря масштабируемости, возможности поэтапного ввода в эксплуатацию, а также независимости каждого модуля по критичным системам жизнеобеспечения, у заказчика есть возможность постепенного инвестирования только в необходимый на данный момент объем ЦОДа. Это в полной мере отвечает нынешней экономической ситуации многих компаний, кроме того, таким образом решается проблема недозагруженности и простаивания мощностей, что в итоге существенно сокращает сроки окупаемости дата-центра», - рассказывает Станислав Терешкин , руководитель направления ЦОД группы «Астерос».

В чем выгода МЦОД?

Экономическая целесообразность использования модульных технологий охватывает четыре аспекта: сокращение капитальных инвестиций, снижение операционных издержек, отсутствие простоя оборудования благодаря наращиванию мощностей по мере необходимости, а также более короткий срок возврата инвестиций за счет более быстрого ввода площадки в эксплуатацию.

Для запуска модульного ЦОДа требуется 4–6 месяцев с момента начала проектирования, что в 2–3 раза меньше, чем для обычного дата-центра. «Ускоренный ввод в эксплуатацию модульных ЦОД также обусловлен тем, что модули вместе с элементами инженерной инфраструктуры собираются непосредственно на заводе у вендора, где сосредоточены все инженерные и монтажные ресурсы. Это значительно быстрее, чем выполнять данные работы на площадке заказчика», - объясняет Всеволод Воробьев , руководитель направления ЦОД центра сетевых решений «Инфосистемы Джет».

Важным фактором в сокращении сроков является то, что модульные решения не требуют строительства капитального бетонного здания с мощными стенами и перекрытиями. Как правило, модульные технологии предполагают наличие «предизготовленного» помещения, которое можно поместить как внутри другого здания, так и в «чистом поле». «Задаваясь вопросом, каким должен быть дата-центр, мы очень часто сталкиваемся со стереотипом бетонного здания с мощными стенами и перекрытиями, - делится опытом Александр Переведенцев, заместитель начальника отдела поддержки продаж инженерных систем компании «Техносерв». - Однако на самом деле преимуществ такой ЦОД перед модульным не имеет. Обычно стремление к монументальности гаснет, когда заказчик сравнивает сроки и смету строительства с затратами на возведение модульной конструкции».

«При грамотном планировании срок проектирования и ввода в эксплуатацию может быть сокращен в 2 раза и более за счет фактического отсутствия строительства капитальных сооружений (включая проектирование, экспертизу проекта, получение разрешений на строительство и непосредственно самого строительства», - комментирует эксперт компании «Энвижн Груп» Арсений Фомин .

В разрезе капитальных издержек определенная экономия может быть достигнута за счет использования готовых типовых продуктов, которые обходятся дешевле решений, разработанных под заказ. Однако еще большую роль играет возможность вводить отдельные блоки в эксплуатацию поэтапно, тем самым сокращая размер первоначальных инвестиций. «Строительство ЦОДа по принципу модульности дает возможность вкладывать деньги поэтапно, создавая действующие отказоустойчивые кластеры, позволяющие одновременно решать возложенные на них бизнес-задачи (получать прибыль) и возвращать вложенные инвестиции. Начальные инвестиции проекта составляют 20%–30%, остальные распределены по времени в соответствии с этапами ввода ЦОДа в эксплуатацию», - объясняет Павел Дмитриев , заместитель директора департамента интеллектуальных зданий компании «Крок».

Общая экономия CAPEX при использовании модульных решений составляет до 30%, подсчитали в исследовательской компании 451 Research. Опрошенные CNews системные интеграторы называют цифры от 15% до 50% экономии на капитальных затратах в зависимости от конструктивных особенностей объекта.

В области операционных издержек экономия происходит за счет унификации инженерных систем, соответственно, сокращаются затраты на обслуживающий персонал, закупку запасных частей и ремонт. Кроме того, появляется возможность уменьшить счет за электроэнергию. По данным Schneider Electric, модульный подход позволяет снизить совокупную стоимость владения (Total Cost of Ownership, TCO) на $2–7 в пересчете на 1 Вт мощности ЦОДа. «Экономия электроэнергии идет за счет того, что модульные ЦОДы обычно более компактны, чем «классические». Объем воздуха, который нужно охлаждать, в них меньше, поэтому системы кондиционирования потребляют меньше электроэнергии», - поясняет представитель компании «Утилекс» Валентин Фосс.

Впрочем, не все игроки рынка согласны с тем, что экономия на OPEX является значительной: «Операционные издержки будут примерно одинаковы по сравнению с немодульным дата-центром», - полагает Арсений Фомин. Однако он оговаривается, что «экономия может быть достигнута за счет отсутствия необходимости содержания и ремонта капитального здания.»

Примеры проектов модульных ЦОД в 2015–2016 гг.

Оперативность в принятии и реализации стратегических решений уже давно стала ключевым фактором конкурентной борьбы в условиях рыночной экономики. На развитых рынках борьба даже за минимальное и самое кратковременное бизнес-преимущество приобретает зачастую иррациональные масштабы. Это в полной мере относится и к отрасли корпоративных ИТ, в том числе к сфере центров обработки данных. В какой-то момент производители оборудования решили распространить подход «коробочных» решений даже на такой сложный комплекс, как инженерная инфраструктура ЦОД. В результате родилась концепция контейнерных дата-центров. На первом этапе главной задачей и преимуществом таких решений была их мобильность, которая состояла в возможности оперативно перевозить дата-центр с одного места в другое, быстро вводить его в эксплуатацию и так же быстро сворачивать. Отсюда и название - «мобильный ЦОД» или МЦОД. Многие западные компании вскоре оценили такую концепцию, и вместо того, чтобы использовать мобильность системы, стали применять эти комплексы для ускорения запуска в эксплуатацию стационарных вычислительных площадок. В этом контексте собранный, настроенный и протестированный производителем контейнер подходит как нельзя лучше. Таким образом, появилось второе название концепции - модульный ЦОД (снова же, МЦОД) его еще называют «контейнерным».

Идея показалась многим очень удачной, в результате в «докризисный» период 2006-2008 годов свои разработки МЦОД представили десятки компаний по всему миру. APC, Emerson, IBM, Hewlett-Packard, Dell, Sun Microsystems (ныне Oracle), SGI - вот неполный список международных производителей, работающих над созданием подобных решений.

Резкое ухудшение общемировой экономической ситуации заморозило спрос на подобные решения. Но наметившаяся «оттепель» снова начинает подогревать интерес к модульным дата-центрам.

Использование систем такого класса пока что оказывается дороже аналогичных стационарных ЦОД, но цена решений постоянно снижается. К тому же экономика постепенно возрождается, а вместе с ней - и интерес к решениям, повышающим оперативность работы и скорость разворачивания бизнеса. В то же время нельзя забывать и о том, что к выбору МЦОД надо подходить взвешенно, поскольку подобные решения имеют немало подводных камней.

Начинка «контейнера»

С инженерной точки зрения контейнерный ЦОД представляет собой небольшой автономный готовый к эксплуатации модуль, который внутри оборудован , СКС, системами бесперебойного электропитания и кондиционирования, средствами противопожарной защиты и условного доступа, мониторинга и управления инфраструктурой (рис. 1, 2). Важной характеристикой МЦОД является устойчивость к воздействиям окружающей среды, ведь такой комплекс зачастую могут установить на улице.

Подобные комплексы зачастую помещают в стандартные 20-ти или 40-футовые металлические контейнеры для морских перевозок (хотя это и «пережиток» первоначальной ориентации на подвижность). Есть и другие варианты исполнения, предполагающие размещение в специальных, более крупных контейнерах. В одном МЦОД помещается от нескольких до десяти и более полноразмерных (вплоть до 60U) серверных стоек, а мощность установленного оборудования колеблется в пределах от нескольких десятков до сотен киловатт.

Сейчас, на первый план выходит возможность использовать модули в качестве базовых составляющих для создания и масштабирования дата-центров. Разработчики стали предлагать такие системы в качестве полноценной замены традиционным ЦОД или как автономные модули расширения. В число важных преимуществ МЦОД можно включить тот факт, что заказчик избавляется от необходимости разработки и построения собственного объекта со сложной инженерной инфраструктурой. Нет необходимости выполнения строительных работ для размещения комплекса, и, как следствие, уменьшается количество необходимой разрешительной документации и согласований с госорганами. Вместо этого можно взять уже готовое и проверенное решение, которое к тому же легко масштабируется - по мере необходимости добавляются такие же контейнеры. Поскольку монтажные работы и тестирование всех подсистем выполняются на заводе-изготовителе, то при вводе модульного ЦОД в эксплуатацию потребуется выполнить на месте только пуско-наладочные работы, которые, как показывает практика зарубежных внедрений, занимают от нескольких дней до недели.

Отдельный вопрос - время поставки комплекса заказчику. Сроки выполнения проекта составил немногим более трех месяцев - с 9 июля по 15 сентября 2009 года (рис. 3).

Отметим, что «мобильность», с которой все начиналось, является весьма условной. Чтобы ввести МЦОД в эксплуатацию, его надо подключить к электросети и каналам передачи данных. Кроме того, если используется водяная система охлаждения, то необходимо также обеспечить подвод воды и наличие внешней холодильной машины (чиллера). Теоретически возможен вариант, когда МЦОД питается от автономного дизельного генератора, использует воздушную систему охлаждения (тогда чиллер не нужен), но при нынешней стоимости топлива экономическая эффективность такого решения будет весьма сомнительной.

Отметим также, что контейнерный (модульный) и мобильный варианты ЦОД отличаются. Комплекс, предназначенный для транспортировки, будет значительно дороже, поскольку он должен быть оснащен специальной демпферной платформой, обеспечивающей безопасную погрузку и перевозку.

МЦОД - критерии выбора

Выбор сложного комплексного решения, будь то обычный или контейнерный ЦОД, связан с необходимостью детального анализа потребностей компании, формированием четких требований и критериев оценки эффективности проекта. Например, в масштабных проектах, где используется множество контейнеров, не всегда рационально применять для каждого из них индивидуальную систему электропитания или охлаждения. Выгоднее подключить эти подсистемы централизованно, используя принцип контейнерных групп - особенно если ЦОД не предполагается передвигать.

Также при выборе контейнерных дата-центров крайне важно обращать внимание на адаптированность решения к нашей разрешительной системе, в том числе в вопросах систем пожаротушения, соответствия требованиям НБУ по экранированию и т.д. Надо учитывать и местные климатические нормы, диапазоны температурных колебаний, количество осадков, ведь комплекс будет находиться на улице круглый год. Нельзя сбрасывать со счетов и вопросы подключения технического обслуживания, для которого необходимы опытные технические специалисты узкой направленности, знающие нюансы работы именно мобильных решений.

Цена одного контейнерного ЦОД достаточно высока. Его стоимость выше, чем стационарного дата-центра аналогичной мощности. Однако следует учитывать, что цена мобильного ЦОД не включает стоимости организации внешних систем обеспечения - ДГУ, чиллера, трансформаторной подстанции, склада ГСМ, обязательно с заземлением, и так далее (в каждом случае это индивидуальный набор), а традиционный ЦОД при указанной стоимости уже содержит все эти подсистемы, составляющие значительную долю проекта.

А как быть с персоналом? Для него необходимо отдельное помещение, соответствующее санитарным нормам, а там элементарно должны быть санузлы, не предусмотренные базовой конструкцией МЦОД, следовательно, надо делать пристройку. На (рис. 3) хорошо видны дополнительные боковые помещения для персонала, пристроенные к 20-футовому контейнеру с торцов, а также трубы системы охлаждения.

В ряде случаев при масштабном использовании контейнеров (в проектах от 1 МВт и выше), разница в стоимости может сократиться; в том числе за счет использования общих подсистем гарантированного электропитания и кондиционирования. Однако здесь стоит учитывать тот момент, что крупное внедрение, даже основанное на контейнерных ЦОД, в значительной мере лишено гибкости. Электрическую мощность надо получать сразу весь будущий комплекс (равно как и разрабатывать систему гарантированного электропитания и кондиционирования), даже если сначала планируется установить только несколько контейнеров и наращивать их количество по мере необходимости. Кроме того, обслуживать большое количество МЦОД под открытым небом неудобно, следовательно, надо возводить укрытие, а это уже работа с архитектором, БТИ - в общем, все то же строительство.

При прочих равных условиях, стоимость мобильного или модульного ЦОД заведомо выше ЦОД стационарного. Но в ряде случаев его мобильность (модульность), основное требование заказчика. Не всегда бывает возможность развернуть строительство стационарного ЦОД например, в условиях крайнего севера. И в этом случае модульность ЦОД преимущество. А так же при временной необходимости одного и того же ЦОД, но в разных местах.

Основой для возникновения этого решения в свое время послужили мобильные ЦОДы («ЦОДы в контейнере»), появившиеся на рынке около 3 лет назад. Мобильность ЦОДов - поначалу их важнейшая характеристика - начала отходить на второй план, уступая место таким факторам, как автономность и быстрота развертывания. Как следствие, производители начали отказываться от термина «мобильность», переходя к «модульности», и расширять свои решения - масштабировать модульные ЦОДы до размеров стандартных дата-центров, не ограничиваясь отдельным контейнером.

Ограничения модульного ЦОДа

Один из недостатков этого решения - трудность адаптации под нестандартное оборудование (массивы Hi-End с нестандартными форм-факторами, с нетипичными требованиями к системе охлаждения). Подобное оборудование тяжело встает в «кирпичики» модульного ЦОДа с его «заточенными» под классическую схему инженерными системами. В таком случае приходится проектировать соответствующие системы специально под модульный дата-центр.

Иногда заказчики идут по пути формирования небольшого стационарного ЦОДа для нетипичного серверного оборудования. Стандартные серверы при этом «живут» в построенном рядом модульном ЦОДе. Подобная схема распределения оборудования более экономична, чем возведение обычного ЦОДа для всех серверов.

Тот факт, что модульные ЦОДы «предпочитают» стандартные серверы, оборачивается определенным преимуществом для заказчиков - этим оборудованием легко управлять.

Логическим следствием является сокращение эксплуатационных расходов - затрат на его обслуживание.

Нужно сказать, что объемы капитальных вложений при строительстве стационарного ЦОДа будут ниже, чем при покупке модульного. В случае с модульным ЦОДом заказчик в совокупности приобретает и стены, и металлоконструкции, и опорные части. Но мыслить необходимо комплексно и считать на перспективу: за счет снижения затрат, связанных с инженерным оснащением «пустых» площадей, которые бы имели место в масштабном стандартном ЦОДе, можно выйти на окупаемость модульного дата-центра гораздо быстрее - через 2-3 года заказчик будет в плюсе.

Существуют ограничения по возведению модульного ЦОДа: для подобного дата-центра необходим крытый ангар или место, где его можно построить. Невозможно реализовать «модульную» схему в здании со свободными помещениями в разных его частях.

С учетом особенностей строительных площадок в Москве (дороговизна площадей, сложное техническое состояние строительных конструкций), модульный ЦОД экономически выгоднее строить за пределами столицы. К тому же, в Москве сложнее получить необходимые электрические мощности, чем в области.

Если говорить об энергоэффективности, в модульном ЦОДе можно успешно реализовать те же «зеленые» технологии, что и в стационарном дата-центре. Единственное решение, которое здесь невозможно использовать по причине его массивности - колесо Kyoto Cooling.

Появление технологии создания дата-центра (ДЦ) на базе морского контейнера в уже далеком 2007 году не привлекло особого внимания экспертов: решение представлялось не просто нишевым, а, скорее, экспериментом, который мог позволить себе один из лидеров мирового ИТ-рынка.

Однако новинка оказалась востребована, поскольку решала задачу оперативного развертывания небольшого, но высоконадежного ДЦ. Конкуренты оценили удачный ход, что обусловило появление нового класса ДЦ, т. н. мобильных ДЦ. В отличие от традиционных ДЦ, которые размещаются в обычных зданиях из бетона и кирпича, эти решения поставляются в виде готовых изделий и могут устанавливаться и эксплуатироваться даже под открытым небом.

Естественным развитием этого направления стало появление нового класса ДЦ — модульных ДЦ (Modular Datacentre, MDC). Технология их создания позволяет оперативно строить и масштабировать развернутый объект, а затем наращивать его до уровня крупных ДЦ. По оценкам экспертов, от момента подписания договора до сдачи в эксплуатацию классического ДЦ с площадью 250-300 кв. м уходит от 7-8 месяцев до 1 года. Для аналогичного модульного ДЦ, благодаря тому, что все его элементы являются типовыми, время на проектирование, поставку, монтаж и ввод в эксплуатацию сокращается до 3-5 месяцев.

Контейнерные и модульные ДЦ перестали быть нишевым видом бизнеса, вышли из тени и стали существенным фактором роста всего рынка ДЦ сравнительно недавно, на рубеже 2009-2010---  гг. Распространение модульных ДЦ, увеличение количества не пилотных, а запущенных в коммерческую эксплуатацию объектов — одна из существенных тенденций мирового рынка ДЦ по итогам 2012 г.

От контейнера к модулю

Рассматривая известные определения модульного ДЦ, можно выделить несколько толкований: под термином «модульный» (modular data center, containerized data center, containerized modular data centers) могут скрываться разные по функциям и возможностям системы или решения 1 .

На первом этапе концепция модульных ДЦ традиционно была привязана к морским контейнерам (типоразмер ISO) и рассматривалась как функционально полный ДЦ, размещенный в стандартном металлическом корпусе. Однако развитие концепции модульности постепенно вышло за рамки понятия «контейнерные ДЦ». Вместе с тем последние до сих пор не утратили своего значения и остаются востребованными в различных отраслях экономики.

Поскольку единая терминология не сформировалась, ее пока нет и в нормативной базе. В экспертном сообществе рассматриваются несколько вариантов понятия «модульного ДЦ», при этом все они исходят из предположения, что такие ДЦ строятся на основе контейнерной базы. То есть, по определению IMS Research, предварительно смонтированной, полностью закрытой мобильной оболочки, в которой размещены ВСЕ подсистемы инфраструктуры ДЦ 2 .

По мере развития концепции большинство экспертов стало склоняться к иному взгляду на модульные ДЦ. Этот подход предполагает возможность предварительного монтажа и тестирования инженерных и ИТ-подсистем ДЦ в контейнер, который представляет собой металлическую конструкцию в форме прямоугольного параллелепипеда произвольных, но стандартизованных вендором размеров. В качестве примера можно привести решение HP-Flexible Data Center, в котором ДЦ формировался из четырех функциональных блоков (контейнеров), соединяемых с помощью центрального узла.

Еще один подход основывается на том, что базой модульного ДЦ может быть любое замкнутое пространство, в том числе и контейнер (стандартизованный или нет). Модульность такого ДЦ обусловлена тем, что все подсистемы инфраструктуры ДЦ монтируются из стандартных блоков, модулей, предварительно изготовленных и протестированных на заводе-изготовителе. Данные блоки стыкуются как внутри одного типа, так и со всеми другими типами, что позволяет масштабировать как конкретную подсистему, так и ДЦ в целом. Такая универсальность относится и к аппаратуре, и к ПО. В целом можно предположить, что не все модульные ДЦ располагаются в контейнере, однако большинство контейнерных ДЦ относятся к классу модульных ДЦ.

Появление контейнерных, а затем и модульных ДЦ дало толчок к формированию новой парадигмы создания ДЦ, т. н. Data Center 2.0 . По мнению ее авторов, она провозглашает отход от традиционного варианта строительства ДЦ, который базировался на бизнес-модели ДЦ как здания, помещения, сдаваемого в аренду. Новая концепция позволяет рассматривать ДЦ как элемент ИТ, своеобразный программно-аппаратный комплекс, с помощью которого клиентам предлагаются различные услуги.

Экономика вопроса

Преимущества модульных ДЦ существенны: мобильность в плане доставки готового изделия, быстрота развертывания за пределами производственного участка, аутсорсинг дизайна и потенциальная экономия налогов.

По оценкам компании 451 Research, использование модульных ДЦ в большинстве случаев обеспечивает снижение затрат на строительство, а экономия капитальных затрат в этом случае составит от 10 до 30  %. Согласно расчетам специалистов компании «Техносерв», модульный ДЦ обходится в 1,5-2 раза дешевле арендованной или приобретенной площадки. Однако если у заказчика есть собственное помещение, в котором не надо делать усиление перекрытий, капитальный ремонт, другие строительные работы, то стоимость сопоставима, либо модульное--- решение будет на 10-15  % дороже.

По данным Schneider Electric, использование модульного подхода обеспечивает снижение капитальных и операционных затрат на 2-7 долларов в пересчете на 1 Вт мощности ДЦ. С этими выводами совпадает и оценка Forrester, согласно которой традиционная схема создания ДЦ мощностью 2 МВт потребует затрат порядка 127,4 млн долларов, а ДЦ, реализованный по модульной схеме, обойдется в 77,1 млн долларов 3 . В среднем, по оценкам экспертов, в 2012  г. модульный ДЦ в расчете на 1 МВт стоил заказчику 6 млн долларов без учета доставки и пусконаладочных работ.

Компания DCD intelligence провела сравнение затрат на создание ДЦ мощностью 4 МВт в США (рис.   1) . По ее расчетам, создание традиционного ДЦ обойдется заказчику на 13-14% дороже, нежели модульный вариант. Основное преимущество достигается за счет снижения затрат на монтаж и наладку оборудования. Следует обратить внимание, что непосредственно оборудование и ПО для модульного ДЦ существенно дороже.

Рис.1. Сравнение затрат на создание ДЦ мощностью 4 МВт в США, цены в долларах США, по состоянию на 01.01.2013 г. Источник: DCD Intelligence

Несомненным достоинством модульного ДЦ является фабричная сборка, которая позволяет устранить большинство технологических дефектов до отправки модуля заказчику. При этом модульные ДЦ имеют высокую информационную и физическую безопасность, а системы мониторинга, поставляемые в комплекте, уже базируются на DCIM-решениях.

Очевидно, что концепция модульности предполагает стандартизацию решений: это создает основу для повышения качества и надежности блоков и дальнейшего снижения эксплуатационных расходов. Кроме сжатых сроков развертывания, другим преимуществом является его высокая масштабируемость: модульное решение минимизирует капитальные затраты на первом этапе, а в дальнейшем дает возможность наращивать мощность ДЦ без существенных переделок инженерной инфраструктуры.

Экономия энергии

К достоинствам модульных ДЦ следует также отнести высокие значения энергоэффективности как для отдельных модулей, так и для модульного ДЦ в целом. Это обусловлено тем, что уже на этапе проектирования такого дата-центра конструкторы оптимизируют энергопотребление и теплоотвод всех его компонентов с учетом возможностей конструкции.

Практические измерения показали, что применение модульной конструкции дает существенное повышение энергоэффективности и позволяет добиться значительной экономии средств. Например, в ДЦ IO Phoenix по итогам 2012 года коэффициент PUE той части, где используется фальшпол, составил 1,73, в то время как среднегодовой PUE модульной части составил 1,41. Для США (штат Аризона) это выражается в ежегодной экономии в 200  000 долларов/1 МВт мощности ИТ-оборудования 4 . Представители компании отмечают, что модульная часть ДЦ превзошла аналог с фальшполом отчасти благодаря уникальной конструкции модулей, которая обеспечивает управление воздушными потоками на порядок эффективнее, чем в случае с использованием для этой цели горячих и холодных коридоров. Пожалуй, единственное энергоэффективное решение, которое пока невозможно использовать в модульных ДЦ, — колесо Kyoto Cooling: его размеры не вписываются в габариты известных модулей.

Сценарии использования

Даже с учетом рассмотренных ниже ограничений и сомнений при внедрении модульных ДЦ это решение наверняка востребовано в двух случаях: при необходимости оперативной замены существующего ДЦ или возведении нового в условиях ограниченных площадей (резервный ДЦ, ДЦ в удаленном филиале компании). Другая область использования модульных ДЦ — услуга colocation. Строить масштабный ДЦ, не обладая уверенностью в том, что его площади будут востребованы, — огромный риск для провайдера. Модульная технология обладает маневренностью и позволяет минимизировать капитальные затраты именно на старте.

При размещении нового ДЦ мало кто из проектировщиков предполагает, что через 2-3 года после его ввода в коммерческую эксплуатацию может возникнуть ситуация, требующая перемещения ДЦ в другой район или даже регион. В случае со стационарным ДЦ его переезд рискует превратиться для хозяев в ад кромешный. В случае же с модульным ДЦ разборка/сборка и перемещение займут минимальное время, причем переезд можно оптимизировать: вводить/выводить ДЦ «помодульно».

Модульные ДЦ справляются практически безболезненно и с такой проблемой, как повышение энергопотребления аппаратуры в стойках и необходимость увеличить теплоотвод: сама конструкция предусматривает оперативное изменение параметров размещаемой аппаратуры.

Проблемы внедрения модульных ДЦ

Кроме несомненных достоинств, эксперты отмечают и ряд ограничений при строительстве модульных ДЦ: в некоторых случаях их цена сводит преимущества на нет по сравнению с традиционными ДЦ. Кроме того, у многих вендоров нет единого подхода к стандартизации блоков и непосредственно модулей, что иногда становится причиной возврата потенциальных клиентов к традиционному решению. Тем не менее, IMS Research считает, что неминуемая стандартизация продукции и рост объемов производства в перспективе позволят существенно снизить себестоимость модульных ДЦ.

Определенным барьером следует считать консервативность мышления заказчика. Например, профилактическое и регламентное техническое обслуживание понятны клиенту. Но как поведет себя новинка в случае отказа оборудования? Очевидно, при необходимости ремонта стандартная инфраструктура не вызовет затруднений, но проблемы, которые могут возникнуть в случае ремонта в модульном ДЦ, способны поставить заказчика в тупик, тем более что своими силами ему вряд ли удастся оперативно устранить неисправность. В результате возникает неприятная проблема зависимости от вендора.

Если говорить о крупных и очень крупных ДЦ, например, принадлежащих таким грандам, как Microsoft, Google или Amazon, то здесь возможности и достоинства модульных ДЦ делают их предпочтительным вариантом как с учетом масштабируемости, так и оптимизации затрат. Но если речь идет о проектируемом небольшом ДЦ, например, с потребляемой мощностью 200-300 кВт, то выбор в пользу инновационного решения по меньшей мере не очевиден.

Другой критерий — площадь строящегося ДЦ. По оценкам экспертов, порог рентабельности для модульных ДЦ пока находится на уровне 200-250 кв.  м. Таким образом, и по критерию «мощность», и по критерию «площадь» речь идет о средних или крупных ДЦ, а для небольших ДЦ оптимально непосредственное строительство.

Будущим владельцам модульных ДЦ следует учесть трудность их адаптации под нестандартное оборудование, например, массивы Hi-End с нестандартными форм-факторами и нетипичными требованиями к системе охлаждения. Интегрировать подобное оборудование в модульный ДЦ в ряде случаев непросто: это может потребовать дополнительного уточнения проекта. Известен паллиатив, когда стандартные серверы размещаются в модульном ДЦ, а нестандартные устанавливаются в ДЦ, построенном по классической схеме.

В 2012 г. Uptime Institute провел среди ИТ-специалистов опрос, попытавшись выяснить существенные, по их мнению, недостатки модульных решений. Наибольшее число респондентов (35   %) сообщили, что предложения вендоров недостаточны гибкие и не удовлетворяют их требованиям (рис.   2) . Еще 33   % считают, что пока модульные ДЦ слишком дороги. 32   % опрошенных отмечают небольшой срок службы таких решений, 30   % указывают на новизну технологии и отсутствие достаточного количества реализованных проектов, а 27   % недовольны тем, что решения «залочены» производителем. Кроме того, 15   % респондентов сетуют на небольшой выбор продуктов, а 12   % не устраивает размер блоков.

Рис. 2. Результаты опроса Uptime Institute среди ИТ-специалистов Источник: Uptime Institute, 2012

Краеугольный вопрос любого проекта — срок окупаемости. Большинство экспертов считает, что определяющими факторами для срока окупаемости является бизнес-модель и условия развертывания. Также имеет значение целевое назначение модульного ДЦ: будет ли он использоваться как коммерческий или в качестве ведомственного ЦОД?

Поставщики модульных ДЦ

Спектр поставщиков модульных ДЦ и их компонентов необычайно широк. Здесь присутствуют вендоры, для которых модульные ДЦ являются основным видом бизнеса; поставщики элементов инженерной инфраструктуры классических ДЦ и ИТ-решений; а также компании, предоставляющие услуги ДЦ.

К числу первых относятся: AST Modular, BladeRoom Group Ltd, Cannon Technologies, COLT Technology Services, Datapod, Flexenclosure, Elliptical Mobile Solutions, IO Datacenters, MDC Stockholm, NxGen Modular и Silver Linings Systems.

Основными игроками второго сегмента являются Schneider Electric и Emerson Network Power. Среди вендоров, поставляющих на рынок ИТ-решения, наиболее известны: Dell, HP, IBM, Cisco, SGI, Huawei, Google, Toshiba, Bull.

В фокусе данного обзора — компании, относящиеся к первым двум группам (см. таблицу) .

Таблица. Перечень основных игроков рынка модульных ДЦ, по состоянию на 01.10.2013 г. Источник: данные компаний

AST Modular

Испанская инжиниринговая компания выпускает линейку модульных ДЦ в ISO-контейнерах типоразмеров 10", 20", 40" и 53". Возможны два варианта исполнения. В первом варианте размещаются ИТ-подсистема и все подсистемы инженерной инфраструктуры, включая подсистему пожаротушения. Для второго разработаны два модуля: IT Unit и Power Unit. К стойкам, размещаемым в IT Unit, может быть подведено 3-40 кВт, в контейнере 40" может быть размещено до 19 стоек. Инфраструктура позволяет обеспечить высокую надежность ДЦ — вплоть до уровня Tier IV. Решение именно этой компании выбрано «Вымпелкомом» для ДЦ в Ярославле .

BladeRoom Group Ltd

Компания поставляет модульный ДЦ под брендом BladeRoom system. На основе модуля возможно построить ДЦ с площадью от 600 до 60  000 кв. м, при этом система теплоотвода обеспечивает подводимую мощность от 1,0 до 24 кВт/стойка (воздушное охлаждение). Инженерная инфраструктура BladeRoom system позволяет организовать ДЦ с различными уровнями надежности, Tier II-IV. В последнем случае используются два независимых энерговвода, ИБП конфигурируются до 2N, дизель-генераторы — также до 2N. Система вентиляции поддерживает температуру ИТ-оборудования в модуле в диапазоне 18-24 °C. Компания гарантирует заказ, поставку и пусконаладку модульного ДЦ (120 стоек) за 12 недель.

COLT Technology Services

Компания из Великобритании известна как поставщик услуг ДЦ в Европе. Для реализации модульных ДЦ она предлагает решение под брендом Colt ftec data centre. В состав решения входят модули Colt spaceflex, Colt powerflex, Colt coolflex. Площадь ИТ-модуля Colt spaceflex варьируется в диапазоне 125-500 кв. м. Модуль энергоснабжения обеспечивает питание мощностью до 3 кВт/ кв. м, или до 230 кВт/ряд стоек при 25 кВт/стойка. Последнее внедрение компании анонсировано в июле 2013 г. в Нидерландах . Здесь на площади порядка 1000 кв. м дополнительно установлены модули компании, подведенная мощность 1,6 МВт, до 20 кВт/стойка при гарантированном PUE 1,21.

Flexenclosure

Компания Flexenclosure — шведский вендор, который разрабатывает и производит быстросборные модульные ДЦ, а также элементы электроэнергетической инфраструктуры (в первую очередь для телекоммуникационной отрасли). Решение eCentre — быстровозводимый модульный ДЦ для размещения и запитки серверного и телекоммуникационного оборудования. Он оптимизирован для повышения энергоэффективности и минимизации совокупной стоимости владения. Модульный ДЦ eCentre включает в себя инфраструктуру электропитания, охлаждения и безопасности.

Elliptical Mobile Solutions

Elliptical Mobile Solutions основана в 2005   г. и занимает особое положение среди поставщиков модульных ДЦ. Компания специализируется на т.   н. микромодульном уровне (уровне стойки) и выпускает два основных продукта: R.A.S.E.R. HD и R.A.S.E.R. DX. Оба устройства представляют собой функционально законченные ДЦ. Модуль R.A.S.E.R. DX — блок, в котором могут быть установлены 42 ИТ-ус-тройства с суммарной потребляемой мощностью не более 12 кВт. Модуль R.A.S.E.R. HD также обеспечивает установку 42 ИТ-устройств, однако их суммарная потребляемая мощность может быть в диапазоне 20-80 кВт, что обеспечивается водяной системой охлаждения. При этом производитель анонсирует PUE устройства не выше 1,1 (!).

IO Datacenters

Компания IO Datacenters предлагает инфраструктурные модули и ПО для создания модульных ДЦ. Продуктовая линейка IO.Anywhere имеет три вида модулей: CORE, EDGE и ECO.

IO.Anywhere CORE включает три типа модулей: до 18 стоек 50U, до 50 стоек 50U и силовой модуль, обеспечивающий работу информационного модуля с потребляемой мощностью до 600 кВт. В комплект поставки всех модулей включен программный комплекс для управления распределением энергии и теплоотводом.

IO.Anywhere EDGE включает два типа модулей: до семи стоек 50U для решения ИТ-задач и инфраструктурный модуль для размещения подсистем бесперебойного питания, охлаждения и пожаротушения.

MDC Stockholm

Компания из Швеции предлагает решение на основе функционально независимых модулей (серверный модуль, модуль охлаждения, модуль бесперебойного питания, модуль управления).

NxGen Modular

Компания NxGen Modular основана сравнительно недавно, в 2009 г., однако среди ее заказчиков можно найти и Microsoft, и Apple (ДЦ в г. Прайнвиль, штат Орегон, США). Компания поставляет как компоненты модульных ДЦ, так и непосредственно модульные ДЦ. Среди основных продуктов компании — ДЦ в контейнере: до 300 кВт для ИТ-систем; энергетический модуль; модуль охлаждения и модуль, интегрирующий подсистемы питания, охлаждения и кабельные телекоммуникационные соединения на общей платформе.

Silver Linings Systems

Компания поставляет модули для ДЦ в двух вариантах: модуль, стандартизованный SLS, и модуль на основе ISO-контейнера. Модули сопрягаются с модулями питания и охлаждения. В первом варианте в один или два ряда может быть размещено от 4 до 10 стоек (45U). Конструкция модуля обеспечивает теплоотвод от стойки в диапазоне 7-35 кВт. В последнем случае в модуле может быть размещено не более четырех стоек.

Второй вариант предполагает использование ISO-контейнеров типовых размеров: 20, 40 или 53 фута. В первом случае модуль состоит из двух контейнеров, в последнем их пять. В модуле может быть размещено от 8 до 50 стоек. Конструкция обеспечивает теплоотвод от стойки при энергопотреблении в диапазоне 7-28 кВт. Модули анонсируются без системы бесперебойного питания, а также без системы пожаротушения. Вероятно, подбор устройств для этих подсистем инженерной инфраструктуры будет выполнять интегратор проекта.

Emerson Network Power

Компания предлагает несколько продуктов (SmartRow, SmartAisle и Smart-Mod) под общим брендом Smart Solutions. SmartRow — функционально законченный модуль открытого исполнения из 3-6 ИТ-стоек, блока охлаждения, блока электропитания и блока пожаротушения. SmartAisle — функционально законченный модуль открытого исполнения, включающий до 40 ИТ-стоек в двухрядном исполнении (20 х 2) при допустимой мощности до 10 кВт/стойка, системы охлаждения и электропитания.

В комплект поставки модулей входит программно-аппаратный комплекс Liebert iCOM controls. Для дистанционного мониторинга и управления элементами инфраструктуры модуля SmartAisle могут быть использованы --системы Avocent, Liebert Nform и Liebert SiteScan.

В отличие от SmartRow и SmartAisle SmartMod представляет группу контейнерно-размещенных модулей, которые позволяют установить внутри контейнера ИТ-систему и системы охлаждения и электропитания. Возможен вариант, когда в отдельном модуле размещается система электропитания.

Для реализации проектов на базе данных продуктов компания предлагает комплекс проектирования SmartDesign. Все комплектующие, на основе которых выполнены эти решения, также изготовлены Emerson Network Power.

Schneider Electric

Компания разработала комплекс модулей и архитектуру ДЦ на их основе. Основные модули: Data Center Module, Facility Power Module (500 кВт), Air Cooling Module (400 кВт) и Water Cooling Module (500 кВт).

Сегмент модульных ДЦ привлекает интерес все большего числа поставщиков инфокоммуникационных продуктов. Например, поставки модульных ДЦ в 2013 году планировала начать компания NEC. Ее разработки будут применяться в крупных стационарных ДЦ. В РФ несколько фирм анонсировали свои продукты для данного сегмента. Первопроходцем была компания «Ситроникс», которая в 2010 г. выпустила на рынок контейнерные ДЦ Daterium. В настоящее время она предлагает Daterium 2 и Daterium 3. В 2013 г. свой модульный проект «ИТ-Экипаж» представила компания «Техносерв».

Внедрение модульных ДЦ началось и на российском рынке. Помимо крупного проекта «Вымпелкома», о котором упоминалось выше, в октябре 2013 г. «Аэрофлот», HP и «Техносерв» объявили о завершении проекта по созданию резервного ЦОД авиаперевозчика. Решение включает в себя продукт компании «Техносерв» — модульный ДЦ «ИТ-Экипаж».

Цифры и факты

Насколько велик потенциал сегмента модульных ДЦ в будущем? Эксперты компании IMS Research, использующие для определения модульных ДЦ не термин modular data center, а containerized data centers (куда включаются и модульные, и контейнерные, и мобильные ДЦ), считают, что поставки containerized data centers в 2013 году вырастут на 40   % по сравнению с 2012 годом. Согласно отчету этой компании, в 2012 г. по сравнению с 2011 г. объем данного сегмента рынка ДЦ практически удвоился.

Контейнерные и модульные решения появились в 2005-2006 гг., но эксперты IMS Research считают, что по существу этот сегмент рынка начал формироваться только в 2011 году. IMS Research предполагает, что Северная Америка будет крупнейшим рынком для модульных ДЦ в 2012 году, но прогнозирует, что поставки в Китай будут ежегодно удваиваться в течение следующих пяти лет в связи с быстрым ростом отрасли ДЦ в регионе и необходимостью оперативного развертывания вычислительных центров. Ряд экспертов, напротив, считает, что наибольший успех ждет модульные ДЦ на развивающихся рынках Азии и Африки.

Меньше оптимизма у экспертов TechNavio. Они предполагают, что в 2012-2016 гг. в США рынок модульных ДЦ будет расти в пределах 11,2  % 5 .

По данным DCD intelligence, наибольший относительный рост объема инвестиций в технологии модульных ДЦ в 2011-2013 гг. был в РФ и Франции (рис.   3) . По-видимому, здесь стоит говорить об относительном, нежели о крупном валовом росте. Тем не менее, российские ИТ-компании в такой ситуации могут попытаться создать собственные решения — даже на базе импортных комплектующих. DCD intelligence предполагает, что в странах BRIC есть определенный интерес к обсуждаемым решениям.

Рис. 3. Относительный рост объема инвестиций в технологии модульных ДЦ, 2011-2013 гг.

Недавно группа компаний Softline вывела на рынок принципиально новую форму предоставления услуг дата-центра - «ЦОД как сервис» (DCaaS) . Решение включает в себя производство модульного центра обработки данных (МЦОД), его установку на площадке заказчика, сервисное сопровождение и помесячную схему оплаты.

Услуга «ЦОД как сервис» предполагает производство модульного дата-центра, его поставку, установку и подключение на площадке заказчика, а также его дальнейшее сопровождение на условиях ежемесячной арендной платы, то есть без необходимости капитальных вложений и расширения штата со стороны заказчика. Пожалуй, в этом состоит главная концептуальная особенность нашего решения, которая ставит его в один ряд с такими сервисами, как, к примеру, IaaS или HaaS.

Этапы реализации

После подписания договора и проведения авансового платежа запускается производство модулей будущего дата-центра на заводе нашего партнера, петербургского производителя модульных ЦОДов GreenMDC. Одновременно с этим, если на объекте отсутствует площадка для установки модуля, мы проводим работы по ее подготовке. Важно, чтобы к площадке была обеспечена возможность подъезда грузового транспорта и подъемного крана для доставки и установки готовых модулей ЦОДа.

Уже через 4-5 месяцев заказчик получает «под ключ» готовый модульный ЦОД, произведенный с учетом рекомендаций Uptime Institute не ниже уровня TIER-III. Каждый МЦОД от GreenMDC проходит программу заводских испытаний в присутствии наших специалистов. В дальнейшем это позволяет избежать возможных неисправностей на площадке заказчика. В конфигурацию решения входят все инженерные системы, необходимые для обеспечения бесперебойной работы вычислительного оборудования (шкафы, системы электроснабжения, пожаротушения, охлаждения, мониторинга и др.). Доставку и подключение готового модульного дата-центра к инженерным сетям Softline производит собственными силами. Заказчику остается наполнить МЦОД собственным вычислительным и коммуникационным оборудованием (серверами, СХД, сетевыми коммутаторами и др.) и использовать по своему усмотрению. Впрочем, в рамках дополнительного проекта мы готовы оснастить дата-центр и вычислительной техникой.

Далее в течение срока действия договора, опять же на основании ежемесячных платежей, совершается сервисное сопровождение МЦОДа. В него включены необходимые работы согласно регламенту, которые проводятся, как правило, раз в три месяца. К регламентным работам относятся визуальный контроль, проверка работоспособности систем, диагностика и устранение неисправностей, удаленный мониторинг инженерных систем с подключением к первой линии поддержки с информированием о возможных неисправностях, своевременная гарантийная замена вышедших из строя компонентов инженерного оборудования и другие мероприятия, необходимые для обеспечения бесперебойной работы МЦОДа.

Плановые контракты рассчитаны на 3-5 лет (36 месяцев - минимальный срок): в течение этого времени заказчик эксплуатирует МЦОД по мере своих потребностей, однако до истечения срока договора инженерное оборудование числится на балансе Softline.

Фокус услуги

Идея предлагать ЦОД как сервис возникла после анализа запросов наших клиентов. Многим из них стали требоваться мощности собственного дата-центра, причем в максимально короткие сроки и часто в условиях ограниченного бюджета. Поскольку сегодня компания Softline активно развивает различные схемы «услуги как сервис» (инфраструктура, ПО, оборудование), то ЦОД не стал исключением. Мы выработали оптимальное по стоимости и скорости развертывания качественное и надежное решение, нашли партнера - компанию GreenMDС.

Что касается фокуса услуги, то в оценке потенциальных заказчиков мы не ориентируемся на конкретную вертикаль. Целевые заказчики DCaaS - это крупный бизнес в самых разных отраслях: ритейл, нефтяная промышленность, телеком, госсектор и т. д. Потребности у них тоже могут быть разными: кому-то необходимо построить резервный ЦОД, кому-то - быстро оснастить собственным дата-центром только что открытый филиал или новую производственную площадку.

Каковы выгоды?

Прежде всего, заказчик получает готовый модульный ЦОД без значительных первоначальных инвестиций, которые при строительстве «классического» дата-центра достигали бы десятков и сотен миллионов рублей. По схеме ежемесячного платежа, применяемой Softline, он, не выплатив полной стоимости ЦОДа, уже может им пользоваться здесь и сейчас. В сервисный платеж включена даже страховка от гибели оборудования и халатности. Также это позволяет задействовать разные статьи бюджета и перенести затраты в операционный бюджет.

Второе преимущество - скорость производства и запуска МЦОДа в эксплуатацию. Softline предлагает несколько типовых проектов, каждый из которых может быть реализован за 4-5 месяцев, - но не ограничивается ими. При необходимости мы совместно с партнерами можем разработать решение под специфические требования заказчика.

Третье: пока Softline оказывает сервисную поддержку и техническое обслуживание МЦОДа, заказчику не требуется дополнительно увеличивать штат и вообще заботиться о технических вопросах, мониторинге, устранении неисправностей. Подчеркну: в рамках данного решения имеется в виду поддержка со стороны Softline только инженерной инфраструктуры, но при необходимости мы готовы взять на обслуживание все ИТ-оборудование заказчика.

Четвертое - высокий уровень защиты решения. Мы строим модульный ЦОД, соответствующий рекомендациям Uptime Institute не ниже уровня TIER3.

Наконец, заключая договор с Softline, заказчик пользуется всеми преимуществами «принципа одного окна»: он получает подрядчика, платит фиксированную плату и точно знает, когда МЦОД будет запущен в эксплуатацию. Взаимодействие с производителем (GreenMDC), поиск финансирования, доставку, установку модуля - все это Softline берет на себя.

Как и облачный ЦОД, решение «ЦОД как сервис» хорошо масштабируется: при росте потребностей заказчика в вычислительных мощностях можно расширить его, присоединив необходимый дополнительный модуль к существующему МЦОДу. Но модульный ЦОД устанавливается на территории заказчика, и все корпоративные данные не выходят за пределы его ИТ-периметра.

GreenMDC - российский разработчик

Компания GreenMDC является российским разработчиком и производителем модульных центров обработки данных. И у слуга «ЦОД как сервис» стала возможной благодаря совместным усилиям Softline и GreenMDC. Наш партнер производит надежные модульные ЦОДы, обеспечивающие стабильную работу ИТ-инфраструктуры и простоту эксплуатации. Для совместных проектов с нами специалисты GreenMDC используют весь свой многолетний опыт по разработке модульных дата-центров, многоступенчатому контролю качества сборки и нагрузочному тестированию всех инженерных систем МЦОД перед отправкой заказчику. Softlinе выступает как оператор проекта и ведет проект от начала до конца: от документооборота и согласования работ до последующего обслуживания уже готового и введенного в эксплуатацию ЦОДа.

Офис и производство компании GreenMDC находятся в Санкт-Петербурге, поэтому комплексное решение и конечный продукт являются отечественным - несмотря на присутствие в нем как отечественных, так и импортных комплектующих. Кроме того, заказчик фактически не покупает оборудование, а арендует.

Базовая комплектация услуги

Существует несколько типовых конфигураций модульного ЦОДа, с количеством стоек от 6 до 10 и максимальной ИТ-нагрузкой от 30 до 80 кВт на машинный зал, 5 или 8 кВт на стойку. Также мы можем предоставить микро-ЦОД, рассчитанный на две стойки - это совсем небольшие мощности для каких-то небольших объектов. Если же заказчику необходимо развернуть более масштабный ЦОД, мы готовы рассмотреть и индивидуальное решение.

В отдельных, очень редких случаях заказчик не может определить оптимальный для него вариант ЦОДа. Тогда мы готовы провести аудит, определить количество серверов, приложений, систем, которые будут храниться в дата-центре - и, соответственно, вычислить необходимую мощность дата-центра.

Распространение

Продуктовое предложение услуги «ЦОД как сервис» разработано для российских клиентов, но для строительства в удаленных регионах мы можем строить ЦОД и осуществлять поддержку с помощью наших авторизованных партнеров. Компания Softline ведет бизнес в странах СНГ, включая страны Единого таможенного союза, поэтому в будущем вполне возможен запуск данного решения и в этих государствах.