Как дата-центры меняются прямо сейчас: Энергоэффективность, хранение данных и «облака»

^[1]

На этой неделе мы говорили о плюсах и минусах ^[2] виртуальной ИТ-инфраструктуры и рассказывали о том, как выбрать направление для развития ИТ-проекта ^[3] на основе своего опыта работы над провайдером виртуальной инфраструктуры 1cloud ^[4].

Сегодня хотелось бы поговорить о технологических трендах и направлениях, которые развиваются в сфере хранения и управления данными, ИТ-инфраструктурой и дата-центрами. Появление новых технологий и подходов к построению инфраструктуры оказывает серьезное влияние на то, как сейчас выглядят дата-центры и на то, какими они будут уже в ближайшем будущем.

Одним из самых масштабных трендов является повсеместное проникновение облачных технологий — если еще в 2012 году по данным ^[5] различных исследований и опросов такие технологии использовали не более трети компаний, то в 2016 году подход гибридного облака применяли ^[6] 77%. Но облака сами по себе — не единственный фактор, формирующий облик современного ЦОД ^[7]. Сегодня мы поговорим о том, как дата-центры меняются прямо сейчас, и о том, какие факторы этому способствуют.

Облачные технологии меняют все

Развитие технологий виртуализации ^[2] привело к активному распространению «облаков» — по данным Gartner, в 2016 году на облачные ресурсы придется значительная часть трат всех ИТ-бюджетов. А по данным ^[8] компании-производителя телекоммуникационного оборудования Cisco, уже к 2018 году до 78% всех рабочих нагрузок будут обрабатываться облачными дата-центрами. К тому же году 59% общей облачной нагрузки придется на SaaS. Goldman Sachs прогнозирует ^[9], что рынок облачной инфраструктуры до 2018 года вырастет более чем на 19,5% с 2015 года, достигнув $43 млрд. к указанному сроку.

Растущая популярность облачных технологий и их более широкое применение меняет и то, как работают сами ЦОД. Эксперты перечисляют ^[10] сразу несколько причин, повлиявших на то, как работают и управляются дата-центры. К примеру, стремление компаний добиться более гибкого и эффективного использования ресурсов фактически привело к появлению новой профессии «архитекторов» — эти люди управляют инфраструктурой так, чтобы добиваться ее наибольшей эффективности. При проектировании и управлении ЦОД используются новые подходы: от DevOps до DCIM ^[11].

Претерпело изменения и само «железо» — концепция «конвергентной инфраструктуры ^[12]» требует большей эффективности. В этой связи компании все чаще внедряют технологии, которые могут обеспечивать большую удельную мощность при сокращении занимаемых дата-центром площадей. Кроме того, облака оказали значительное влияние на эволюцию сетевых решений и решений в области хранения данных ^[13] — от непосредственного «железа» до новых видов приложений, которые обрабатывают клиентские запросы.

Энергоэффективность

По данным ^[14] Statista.com, всего пару лет назад, в 2012 году, годовой объем трафика дата-центров составлял 1 эксабайт, а в 2015 году он приблизился к 3 эксабайтам. По прогнозам экспертов, в 2019 году трафик ЦОД составит 8,6 эксабайт в год. Для поддержания работоспособности систем, обрабатывающих такие объёмы данных, требуется много энергии. По данным ^[15] исследовательской компании Forsythe, к 2020 году расположенные в США дата-центры будут потреблять энергии в шесть раз больше, чем весь Нью-Йорк.

Многие современные дата-центры проектировались и строились от нескольких лет до пары десятилетий назад. Это значит, что им трудно соответствовать растущим требованиям и нагрузке на ЦОД. Компании, управляющие дата-центрами, пытаются повысить удельную мощность (power density), создавая более компактную инфраструктуру с меньшим количеством стоек, которые вмещают больше серверов. Это позволяет не только сэкономить место и ресурсы, которые требовались на его отопление и охлаждение, но и избавиться от лишней инфраструктуры (провода, фальшпол, вентиляция и т.п.)

Многие спроектированные ранее дата-центры сегодня не отвечают потребностям современной конвергентной инфраструктуры — в итоге мощности одной стойки могут потребляться одним-двумя устройствами, а остальное место остается неиспользованным. Это приводит к серьезным финансовым потерям и неэффективному расходованию ресурсов. Принимая во внимание проблему «коматозных» серверов (которые не выполняют никакой полезной работы — в одних только США их до 30% ^[16] от всех машин, а в мире до 10 млн. таких серверов), потери могут быть еще выше.

Поэтому все большее количество ЦОД начинают работать над повышением «плотности» своих мощностей. И эксперты называют это одним из трендов текущего года.

Изменение способов построения ЦОД: диски и флеш-память

Многие эксперты уверены ^[17] в том, что развитие технологий хранения и флеш-памяти ^[18] приведет к изменению структуры дата-центров. В последние пару лет было представлено сразу несколько перспективных разработок, начиная с 256-гигабитных 48-слойных микросхем от Samsung и Toshiba, которые имеют крайне высокую скорость чтения и потребляют на 40% меньше энергии, чем 128-гигабитные утройства предыдущих поколений, и заканчивая энергонезависимой технологией Intel-Micron 3D Xpoint.

Она обладает в тысячу раз меньшей латентностью, чем флеш. Эта технология способна породить новую категорию энергонезависимой памяти: достаточно быструю, чтобы использовать шину DRAM, и достаточно емкую, чтобы хранить большое количество данных.

Разработчики архитектур дата-центров уже экспериментируют с появляющимися новыми технологиями хранения данных. В частности, известен опыт по созданию кластера из микросхем флеш-памяти под управлением чипа, эмулирующего контроллер диска. Этот SSD заменяет жесткие диски в критически важных местах – и это то, что происходит в дата-центрах уже на протяжении нескольких лет.

Кроме того, не прекращаются попытки по переносу обрабатываемых данных с дисков в оперативную память. Эксперты прогнозируют появление all-flash-хранилищ данных, созданных с помощью технологий DDR, DRAM и DIMM на флеше.

В результате структура хранилищ данных кардинально изменится — небольшое количество DRAM станет большим массивом высокопроизводительной флеш-памяти, что позволит «обойти» операционную систему и гипервизор, работая с серверными DIMM в режиме прямого доступа. Благодаря этому значительно снизится латентность, а накопители данных можно будет располагать как можно ближе к самим серверам даже в случае облачных ЦОД. В результате DRAM, DIMM-флеш, память, соединенная RDMA-каналом, и «холодные» хранилища формируют концентрические слои кэша, создавая бесшовную архитектуру, плавно переходящую от кэша первого уровня к постоянному хранилищу на другом конце сети.

Заключение

Бизнес всегда стремится к снижению издержек и повышению доходов. При этом ИТ-технологии играют все большую роль в жизни сотен тысяч компаний по всему миру. Их руководители не хотят терять деньги из-за простоев — и, тем не менее, даже в Северной Америке компании каждый год теряют $26,5 млрд ^[19] из-за сбоев ИТ-систем — или, к примеру, хакерских атак.

А значит, широкое распространение получат технологии и подходы, которые позволят добиться более эффективного использования текущей инфраструктуры и повышения уровня безопасности. Поэтому перечисленные в статье тренды развития будут только набирать мощь в течение ближайших лет.

P.S. Наши посты о разработке провайдера виртуальной инфраструктуры 1cloud ^[4]:

Автор: 1cloud.ru

Источник ^[22]