За полвека история вычислительной техники совершила почти полный виток, пройдя путь от больших мейнфреймов с пользовательскими терминалами к персональным компьютерам, а затем вновь вернувшись к очень похожей концепции — облачным вычислениям. Этому немало способствовало быстрое развитие технологий в области связи и тенденция к миниатюризации носимых устройств. Сейчас, вместо того чтобы обрабатывать сложные вычислительные задачи на компактном и потому ограниченном в возможностях ноутбуке или смартфоне, проще, быстрее и дешевле передать исходные данные по широкополосным каналам на значительно более мощный облачный сервер, а потом по тем же каналам скачать готовый результат.
Как устроен суперкомпьютер
Подобно тому, как человеческому мозгу нужно тело, суперкомпьютерам нужно «супертело».
Но мало кто задумывается о том, что облачные суперкомпьютеры, выполняющие в такой схеме роль мозга, нуждаются, подобно настоящему мозгу, в поддержке «тела» — специальной инфраструктуры центра обработки данных (ЦОД). «Эта инфраструктура создает комфортные условия для работы компьютеров, — объясняет "TechInsider" заместитель генерального директора, руководитель направления центров обработки данных компании КРОК Руслан Заединов. — ЦОД обеспечивает вычислительные мощности энергией, защищает от возгорания, перегрева, пыли и статического электричества».
Правильное питание
Масштабы ЦОД можно измерять разными единицами — например, квадратными метрами площади машинных залов. Однако среди специалистов приняты другие единицы — это мегаватты потребляемой мощности. «Наш 8-МВт ЦОД "Компрессор" — один из трех самых крупных в России, хотя Сбербанк сейчас строит свой 25-МВт ЦОД, — говорит Руслан Заединов. — Конечно, эти масштабы несравнимы, скажем, с 250-МВт американским ЦОД SuperNAP в Неваде».
Всю эту мощность ЦОД должен обеспечивать непрерывно — в «Компрессоре» используется два независимых ввода по 4 МВт каждый. Однако и сам ЦОД имеет мощную энергетическую структуру — в случае сбоя внешнего питания система энергоснабжения переключается на работу от источников бесперебойного питания (ИБП), работающих от гелевых свинцово-кислотных аккумуляторов.
Их задача — продержаться всего несколько минут, пока не выйдут на рабочий режим постоянно прогретые до рабочей температуры дизельные электростанции (ДЭС) — в «Компрессоре», например, их семь, каждая мощностью 2 МВт. 60-кубовые баки с дизтопливом обеспечивают автономную работу центра в течение суток, хотя при такой работе возможна дозаправка, расширяющая этот срок до любых пределов.
Приятная прохлада
Примерно 30% потребляемой мощности идет на охлаждение компьютерного оборудования. «Крупные центры обработки данных активно внедряют энергоэффективные технологии, — говорит Руслан Заединов. — Ведь экономия всего в 1% в конечном итоге сберегает миллионы долларов в год. Скажем, традиционная температура в машинных залах — 22 °C, однако сейчас наблюдается тенденция к повышению этого значения, что позволяет экономить энергию на охлаждение. Ведь компьютерное оборудование вполне надежно функционирует при температурах и свыше 30 градусов».
В ЦОД «Компрессор» используется двухконтурная жидкостная система охлаждения, с водой во внутреннем контуре и раствором этиленгликоля во внешнем. А некоторые особенности конструкции позволяют сэкономить весьма значительное количество энергии — скажем, при температуре ниже +5°С используется только «фрикулинг», то есть просто циркуляция охлаждающей жидкости, отдающей тепло радиаторам охлаждения на крыше, — в московском климате это более половины всего времени, и лишь при более высокой температуре подключаются кондиционеры.
«Компрессор» оснащен также аккумулятором холода — цистерной, содержащей 90 т воды. «При сбое внешнего питания, пока запускаются и выходят на рабочий режим дизель-генераторы, от аккумуляторов ИБП работает не только компьютерное оборудование, но и система охлаждения, — объясняет Руслан Заединов. — Но не вся — чтобы не создавать избыточную нагрузку на систему питания в этом режиме, внешние блоки кондиционеров (чиллеры) не работают, и охлаждение осуществляется только за счет циркуляции воды и ее перемешивания с большой массой холодной воды».
На страже огня
Поскольку в ЦОД находится большое количество источников тепла, центр оснащен системами пожаротушения. В обитаемых помещениях и коридорах это обычные спринклеры, разбрызгивающие воду, а вот в машинных залах такой способ гашения огня неприемлем — вода может нанести электронной аппаратуре серьезный ущерб, который значительно превысит ущерб от пожара.
Как устроен «Компрессор»
Поэтому в машинных залах используется система подачи специального газа (инергена), вытесняющего кислород. Поскольку такая система потенциально опасна для персонала, срабатывает она не сразу, а только после того, как система пожарной сигнализации, основываясь на данных, поступающих от датчиков дыма и температуры, выдаст сигнал о возгорании на диспетчерский пульт ЦОД и получит подтверждение от дежурного, что в машинных залах нет людей (в штатном режиме их там быть не должно).
Но до огня, скорее всего, дело даже не дойдет: «Компрессор» оснащен химическими датчиками системы раннего обнаружения возгораний, реагирующими буквально «на запах», а точнее — на продукты разложения полимерной изоляции при перегреве. Эта система обнаружит и поднимет тревогу задолго до того, как из оборудования появится первый дымок, а в итоге сбережет аппаратуру и предотвратит более крупный ущерб.