Все, что вы хотели знать о ЦОДе, но стеснялись спросить

Большинство людей, каким-либо образом причастных к информационным технологиям, знакомы с таким понятием как ЦОД, но скорее всего только в общих чертах. И конечно мы постоянно видим эту аббревиатуру в материалах, касающихся облачных технологий, что, в общем-то, естественно. В этой статье мы подробно расскажем, что же такое Центр Обработки Данных и какую роль он играет в мире облачных технологий.

Итак, начнем с определения, ЦОД (или, дата-центр) — это чаще всего отдельное здание, предназначенное для размещения серверного и коммутационного оборудования, а также обеспечивающее максимально комфортные условия для его функционирования. Доступ к вычислительным ресурсам обеспечивается через интернет или выделенным каналам связи, поэтому чаще всего такие здания расположены в непосредственной близости от узлов связи. Обязательным условием для любого дата-центра является наличие ряда инженерных систем, обеспечивающих безопасность и доступность оборудования. В зависимости от уровня предоставляемых услуг, применяются различные схемы резервирования таких систем, а для общей оценки уровня надежности ЦОДа существует специальная система сертификации. Давайте разберем подробнее каждый из этих аспектов.

Инженерные системы ЦОДа

Инженерные системы — это, по сути, основа основ ЦОДа. От того насколько они хорошо реализованы и обслуживаются, зависит и общий уровень предоставляемых услуг. Из множества таких систем можно выделить пять основных:

Электроснабжение — Обеспечение качественного и бесперебойного электропитания является жизненно важным параметром для работы ЦОДа. Высокие показатели в реализации данной системы достигаются за счет комплексного подхода, включающего в себя наличие систем гарантированного и бесперебойного питания, стабилизаторов питания, а также резервных генераторов.

Кондиционирование — Компьютерная техника выделяет огромное количество тепла и поддержание прохладной температуры в серверных помещениях является необходимостью, позволяющей избежать перегрева. Разумеется, в помещениях, где расположены десятки или сотни одновременно работающих серверов, должны использоваться надежные промышленные и полупромышленные системы охлаждения.

Безопасность — Понятие безопасности включает в себя несколько систем, к каждой из которых предъявляются особенные требования. Такими системами являются: СКУД (система контроля и управления доступом), видеонаблюдение, пожарная сигнализация и пожаротушение. Важным моментом в реализации безопасности является возможность раннего обнаружение проблемы, что позволяет своевременно принять меры и избежать серьезных проблем. Например, необходимо использовать инструменты раннего обнаружения дыма, так как чаще всего в технических помещениях присутствуют сильные потоки воздуха и обычные датчики дыма просто не справятся. Ну и конечно остро стоит вопрос ограничения физического доступа к оборудованию, поэтому применяются самые современные инструменты, вплоть до трехмерного распознавания лица посетителя.

Передача данных — Построение сети обычно включает в себя резервирование основных узлов и линий, что позволяет не только бороться с нештатными ситуациями, но, также, проводить запланированные работы без перерыва передачи данных. Ну и конечно, повышенные требования предъявляются к пропускной способности сети, ее надежности и управляемости, так как основной услугой ЦОДа является доступность размещенного оборудования.

Диспетчеризация — В работе любого ЦОДа, не зависимо от его размера, важен круглосуточный мониторинг работы информационных систем. Чаще всего для этого необходим целый комплекс инструментов и процессов, разработанный с учетом особенностей конкретного дата-центра. Информация должна быть получена в удобном виде и именно теми сотрудниками, в чьей зоне ответственности находятся текущие инциденты.

Схемы резервирования инженерных систем ЦОДа

Помимо правильной организации работы, инженерные системы дополнительно резервируются для обеспечения повышенной надежности и отказоустойчивости. При обозначении схем резервирования используется символ N, происходящий от слова «need», который переводится как «необходимость». Любая из систем состоит из разного количества критичных элементов, каждый из которых является необходимым для ее работы. Существует несколько основных видов схем резервирования:

N — Такая схема, по сути, лишена дополнительного резервирования. В этом случае надежность системы зависит от качества реализации каждого элемента. То есть при выходе из строя одного компонента вся система прекращает свою работу. Такая схема давно устарела и не используется.

N+1 — Такая схема подразумевает наличие одного резервного элемента, который находится в незадействованном состоянии, пока все спокойно. Как только один из критичных элементов выходит из строя, резервный примет его нагрузку на себя, и система продолжит работать. При такой схеме резервирования остается необходимость отключать систему для проведения ремонтных работ.

2N — Применение такой схемы означает наличие для каждого критичного элемента двух параллельных систем, работающих одновременно. В таком случае нагрузка на каждый элемент будет одинакова, но при этом ни один из них не будет нагружен полностью. При такой схеме даже выход из строя одной из систем позволит продолжить работу в штатном режиме.

2N+1 — Такая схема схожа с 2N, но строится с использованием дополнительного резервного элемента. Этот подход позволяет проводить ремонтные работы, в том числе и замену оборудования, без остановки работы системы.

2(N+1) — По сути это две системы N+1. Такая система считается наиболее отказоустойчивой, так как даже при выходе из строя одной системы, вторая продолжает работать и при этом сохраняет дополнительное резервирование.

3/2N — Такая схема обладает всеми плюсами 2N, но при этом нагружается на 2/3, а не на 50/50. При этом производительность всей системы увеличивается, а стоимость эксплуатации уменьшается.

Сертификация

Основным параметром оценки ЦОДа является доступность размещенного оборудования, которая обеспечивается организацией работы всех узлов и примененной схемой резервирования. Показателем надежности дата-центра считается наличие сертификата класса Tier от всемирно признанной организации Uptime Institute. На данный момент существует четыре уровня такой сертификации:

Tier1 — Наличие такого сертификата подразумевает базовый уровень надежности при применении схемы резервирования класса N. Такая сертификация была актуальна пятьдесят лет назад и к настоящему моменту она полностью устарела. В требованиях уровня Tier1 даже использование источников бесперебойного питания не является обязательным требованием. Но даже при таком подходе уровень доступности оборудования составляет 99,671%, это значит примерно 30 часов простоя в год.

Tier2 — Сертификат такого уровня предполагает применение схемы N+1. Хотя в этом случае все равно остается необходимость прерывать работу для проведения ремонта или вследствие отказа оборудования, но тут уже присутствует небольшой уровень резервирования. Также предъявляются дополнительные требования к системам охлаждения и энергоснабжения, а наличие фальшпола считается обязательным. На уровне Tier2 оборудование будет доступно 99,749%, это около 22 часов простоя в год.

Tier3 — Дата-центр, обладающий сертификатом третьего уровня, уже не нуждается в остановке для проведения ремонта или обслуживания, в том числе и замены компонентов. На этом уровне однократно резервируются все инженерные системы, имеется минимум два канала распределения электропитания и кондиционирования технических помещений, но работает постоянно только один. Доступность оборудования в этом случае составляет 99,98%, то есть максимальное время простоя в год будет примерно 1,6 часа.

Tier4 — Это самый высокий на сегодня уровень надежности. Наличие сертификата Tier4 предполагает применение схемы резервирования 2(N+1), это значит, что все системы двукратно зарезервированы и присутствует возможность проведения любых работ без остановки ЦОД. Уровень доступности составляет 99,995%, то есть примерно 0,8 часа простоя в год.

Услуги, предоставляемые ЦОДом

Большинство финансовых и трудовых затрат при организации работы ЦОДа идет на обеспечения максимальной безопасности и отказоустойчивости технических площадок. В этом нет ничего удивительного, потому что основным видом деятельности большинства ЦОДов является предоставление возможности размещения оборудования для корпоративных клиентов. Тем не менее, многие дата-центры располагают собственными вычислительными мощностями, на базе которых предоставляют ряд облачных услуг, выступая для клиента в качестве хостинг-провайдера. Таким образом, чаще всего в качестве дополнительных услуг выступают:

Аренда VPS (Virtual Private Server) — в рамках этой услуги клиенту предоставляется виртуальный сервер, управление которым чаще всего происходит через самописную панель управления. Пользователь может самостоятельно управлять виртуальной машиной, а также вносить любые изменения на уровне операционной системы.

Аренда сервера (Dedicated server) — здесь подразумевается уже аренда физического сервера целиком. Чаще всего доступ к такому решению предоставляется с помощью IP/KVM, что позволяет полностью управлять в том числе и настройками BIOS.

Некоторые дата-центры также предоставляют услуги IaaS (Infrastructure as a Service). В этом случае клиент получает целую виртуальную инфраструктуру, надежную, масштабируемую и полностью абстрагированную от физических ресурсов.

Таким образом, получается, что предоставляя дополнительные услуги по аренде виртуальных и физических серверов, а также виртуальных инфраструктур, ЦОД является уникальным поставщиком решений для нескольких совершенно разных типов клиентов? В теории да, но на практике все выглядит несколько иначе. Говоря простым языком, для предоставления услуг класса IaaS необходимо вкладывать серьезные средства в парк оборудования и программного обеспечения, а также содержать штат высококвалифицированных сотрудников, так как такие услуги нацелены на решение глобальных задач корпоративных клиентов. С другой стороны, услуга аренды VPS востребована небольшими компаниями и частными лицами, и не подразумевает расширенных функций, которыми обладает IaaS. В конечном итоге, если брать во внимание, что обслуживание самого дата-центра является основным направлением траты финансов и сил, то небольшое расширение в сторону оказания услуг класса VPS выглядит логичным и обоснованным. В то же время предоставление услуг IaaS в рамках существующих ресурсов будет финансово и трудозатратным, а значит, скорее всего, будет страдать качество.

Заключение

Как мы видим, построение и обслуживание ЦОДа связано с большим количеством нюансов, а обеспечение безопасности и непрерывности работы и, конечно, доступности оборудования, является непростой задачей. Также абсолютно очевидно, что все услуги, предоставляемые на базе облачных технологий, в большой степени зависят от уровня ЦОДа, в котором расположены вычислительные мощности. Выбирая поставщика услуг, необходимо обратить внимание на то, в каких дата-центрах расположено его оборудование, но реализацию самой услуги все же стоит доверить сервис-провайдеру, специализирующемуся на этом.