Кіловати на стійку реальні потреби набагато нижчі за прогнози
Зони з високою питомою потужністю в дата-центрах зустрічаються, але вони не домінують.
Чо т а і як з у ч а л і
В опитуваннях вивчалося розходження між розрахунковою (прогнозованою) питомою потужністю та фактичним значенням цього показника. Розрахункова питома потужність відбиває думку постачальників устаткування, консультантів та інших зовнішніх гравців на інвестиції, тоді як фактична питома потужність відбиває реакцію операторів ЦОДів на реальні потреби бізнесу.
Опитування 2011 р. охопило 59 ЦОДів (46 з Північної Америки та 13 з Європи) площею від 223 до 17 930 кв. м (медіана* – 2694 кв. м, середні 50% значень** лежали у діапазоні 1264–3707 кв. м). Сумарна площа ЦОД склала 177 536 кв. м, сумарне споживання електроенергії – 70,9 МВт. По галузях ЦОДи розподілилися таким чином: 23 належали компаніям, що надають фінансові послуги, 11 – ІТ-компаніям, 5 – сектору охорони здоров'я та роздрібної торгівлі, 4 – сектору енергетики, 3 ЦОД надавали послуги colocation, решта 4 – з інших галузей.
В опитуванні 2012 р. брали участь 53 ЦОДи (42 з Північної Америки та 11 з Європи) площею від 420 до 7 300 кв. м (медіана – 2694 кв. м, середні 50% значень лежали у діапазоні 1380–3670 кв. м). Сумарна площа ЦОДів – 139 900 кв. м, сумарне споживання електроенергії – 62,6 МВт. Галузева структура: 22 ЦОД належали компаніям, що надають фінансові послуги, 9 – ІТ-компаніям, 8 ЦОД надавали послуги colocation, 5 – належали до сектору охорони здоров'я та 4 – до інших галузей.
У дослідженні-2012 брали участь менше чверті респондентів 2011 р. Але наявність такого перетину сукупностейобстежених об'єктів дозволяє вважати тенденції, виявлені шляхом порівняння вибірок 2011 та 2012 рр., підтвердженими.
При визначенні питомої споживаної потужності для 1 кв. м площі до площі підлоги (фальшпідлоги) машинного залу включалася площа, яку займає ІТ-обладнання, системи підготовки повітря та електророзподільне обладнання, що знаходяться в цьому просторі. Деякі ЦОДи надали інформацію з розбивкою по площах конкретного призначення (машинні зали, модульні ЦОДи), що зробило дослідження більш детальним. Однак, оскільки методики вимірювання площі у різних компаній різняться залежно від прийнятих визначень та конструктивних особливостей (наприклад, обладнання повітропідготовки може перебувати за стінами машинного залу), в опитуваннях Uptime Institute використовувалася також потужність для однієї стійки. Для її визначення респондентів просили чітко описати компонентний склад своїх ЦОДів із розбивкою за типами обладнання (серверні стійки, мейнфрейми, дискові та стрічкові накопичувачі, мережеве обладнання).
У загальну кількість стійок включалися заповнені серверні стійки, мейнфрейми і дискові накопичувачі, що окремо стоять. Наприклад, шафа управління масивом дискової пам'яті і чотири шафи з дисковими накопичувачами, що відносяться до неї, вважалися як п'ять стійок. З розрахунку було виключено обладнання з порівняно низьким енергоспоживанням – стрічкові бібліотеки, розрізнені сховища даних та порожні стійки, а також стійки, в яких знаходяться лише сполучні панелі. Додатково респондентам пропонувалося виділити стійку із найвищим енергоспоживанням.
*Медіана – значення ознаки, що ділить ранжовану сукупність на дві рівні частини: 50% «нижніх» одиниць низки данихматимуть значення ознаки не більше ніж медіана, а «верхні» 50% – значення ознаки не менше, ніж медіана.
**Середні 50% значень (міжквартильний розмах) – центральна частина розподілу. У цьому діапазоні лежить приблизно половина набору нормально розподілених даних, поза ним з кожного боку знаходиться приблизно по чверті спостережень.
Для того, щоб прояснити ситуацію, Uptime Institute провів низку опитувань операторів ЦОДів з високим коефіцієнтом готовності. Два перші такі опитування (у 2011 та 2012 рр.) торкнулися дата-центрів Північної Америки та регіону EMEA.
Питома потужність
У задіяних в опитуванні ЦОДів площі та питомі потужності варіювалися довільним чином. При цьому 44 із 53 ЦОДів (83%) мали площу менше 4600 кв. м та питома потужність нижче 1600 Вт/кв. м. Зазначимо цікаву тенденцію: ЦОДи, спроектовані більш високу питому потужність, зазвичай, мають меншу площу проти ЦОДами, розрахованими на меншу питому щільність (рис. 1, найвиразніше це видно у верхній частині діаграми).
У 2012 р. медіана розрахункової питомої потужності становила 840 Вт/кв. м, збільшившись проти 2011 р. на 108 Вт/кв. м. При цьому середні 50% значень цього параметра вкладалися в діапазон 630-1120 Вт/кв. м. Медіана фактичної питомої потужності становила 450 Вт/кв. м (зростання порівняно з 2011 р. – 11 Вт/кв. м), а середня половина її значень перебувала у діапазоні 330–580 Вт/кв. м. (Рис. 2). Декілька невеликих за масштабом ЦОДів були спеціально спроектовані з розрахунку на високонавантажені стійки, у них розрахункова питома потужність перевищувала 1600 Вт/кв. м. Охоплені опитуванням ЦОДи використовують 59% доступної їм потужності, причому середні 50% ЦОДів споживають 42–73% доступної потужності (зростання порівняноз 2011 р. – 5%.
Потужність у розрахунку на стійку
Цей показник визначали двома способами. Перший передбачав середовище потужності, що споживається ІT-пристроями в стійках, по машинних залах і по ЦОДах в цілому і давав середню потужність стійки. Другий припускав виявлення в ЦОДі однієї стійки з найбільшою потужністю, що споживається.
Максимальне значення найбільшої потужності, що споживається однією стійкою, дорівнювало 25,9 кВт. Такого значення було досягнуто у великому за площею (5300 кв. м) та середньому за питомою потужністю (розрахункова – 870 Вт/кв. м; фактична – 450 Вт/кв. м) ЦОДі, що займається обслуговуванням зовнішньої клієнтури. Медіана дорівнювала 10,6 кВт, а середня половина була в діапазоні 9,4–12,0 кВт (див. рис. 3).
Кореляція з типами користувачів та тривалістю експлуатації
На основі отриманих під час опитувань даних Uptime Institute спробував виявити зв'язки між питомою споживаною потужністю та типами користувачів, що обслуговуються ЦОДом, – внутрішніми або зовнішніми. Внутрішні користувачі – це один або кілька підрозділів компанії-власника цодовласників; зовнішні користувачі не є частиною компанії-власника. Виявилося, що в 64% ЦОДів, що працюють тільки з внутрішніми користувачами, середня потужність у розрахунку на стійку не перевищує 2 кВт, а у 61% ЦОДів, що мають справу лише із зовнішніми користувачами, середня потужність у розрахунку на стійку становить 2 кВт та вище. У ЦОДах змішаного типу цей показник знаходиться в діапазоні 2–3 кВт (рис. 4).
За показником «стійка з найвищою споживаною потужністю» розподіл подібний. У 66% ЦОДів із виключно внутрішніми користувачами найбільш високонавантажена стійка споживає менше 10 кВт. Представники 69% ЦОДів, які обслуговують лише зовнішніх користувачів, повідомили, що їхня найбільш енергоємна стійка споживає 10 кВт і більше (рис. 5).
У 2012 р. вивчалися також типи системи охолодження ЦОДу та тривалість його експлуатації. Згідно з отриманими відповідями, у 81% машинних залів ЦОДів як основні засоби охолодження використовуються блоки CRAC (Computer Room Air Conditioner – блок кондиціювання повітря) та CRAH (Computer Room Air Handler – блок підготовки повітря). У двох машинних залах одного ЦОД задіяне міжрядне охолодження, а ще в одному ЦОД застосовується схема непрямого адіабатичного охолодження. В інших ЦОДах використовуються блоки охолодження повітря, розташовані на дахах, або централізовані пристрої повітропідготовки.
Щодо кореляції тривалості експлуатації ЦОДу з питомою потужністю з'ясувалося таке: ЦОДи з розрахунковою питомою потужністю понад 1080 Вт/кв. м були здані в експлуатацію або пройшли капітальну реконструкцію у 2005 р. та пізніше. У ці ж терміни було збудовано чи пройшли капітальну реконструкцію всі ЦОДи з фактичною питомою потужністю понад 650 Вт/кв. м. Усі ЦОДи, збудовані або пройшли капітальну реконструкцію до 2006 р.,характеризуються середньою потужністю 3,0 кВт на стійку чи менше.
Додатково під час опитувань збиралися дані про використання стійкового простору. Мірою служила кількість зайнятих стійкомісць. За даними обох опитувань, 87% респондентів задіють більше половини стійкомісць. При цьому середні 50% ЦОД використовують 56-92% стійкомісць.
Високонавантажені стійки поки що виняток
Однією з ключових цілей опитувань було надання власникам та операторам ЦОД інформації про реальну ситуацію та тенденції, яку вони могли б використовувати при плануванні інфраструктури дата-центрів, що задовольняє зростаючим вимогам ІТ-обладнання до потужності та охолодження.
Хоча даних за два роки недостатньо, щоб говорити про тенденції, проте ми бачимо, що у 2012 р. розрахункова питома потужність, фактична питома потужність та середнє споживання електроенергії з розрахунку на одну стійку порівняно з 2011 р. збільшилися зовсім ненабагато. Ці показники значно нижчі, ніж передбачали постачальники, консультанти та аналітики. Підтверджуючи швидкий розвиток індустрії ЦОДів, опитування 2012 р. показало, що для багатьох дата-центрів 20-кіловатні стійки – це реальність, але їхнє поширення ще далеко від прогнозованого. Така висока потужність – виняток, а чи не правило. Фактично середня потужність, споживана стійкою, становить зараз 2,7 кВт, і стійки з потужністю 20 кВт поки що далекі від поширення. При цьому високонавантажені стійки значно частіше зустрічаються в ЦОДах, які працюють на зовнішніх користувачів, ніж у тих, що обслуговують лише внутрішніх користувачів.
Незважаючи на те, що зараз стійковий простір використовується, мабуть, досить добре, у ЦОДах ще чимало місця для встановлення новогообладнання. У міру заповнення вільних стійкомісць, потужність, що споживається стійками (і, отже, питома потужність), зростатиме. Враховуючи тенденцію до заповнення стійкомісць більш енергоємними серверами, з вищими коефіцієнтами завантаження, Uptime Institute прогнозує, що дослідження, намічене наступного року, покаже збільшення потужності, що споживається стійкою.
У планах на 2013 р. докладніше вивчення типів схеми охолодження та їх кореляції з потужністю, що споживається стійками, а також розширення пулу обстежуваних ЦОД за рахунок залучення респондентів з Південної Америки та Азіатсько-Тихоокеанського регіону.