Микро-ЦОД для филиала, производства и Edge Computing: как устроен INVT iSmart

Цифровая инфраструктура давно перестала быть атрибутом только крупных дата-центров. Серверы, системы хранения данных, сетевое оборудование, видеонаблюдение и локальные информационные системы сегодня необходимы в филиалах банков, на производственных площадках, складах, в медицинских учреждениях, магазинах и небольших офисах.

Но возникает практический вопрос: что делать, если локальная вычислительная инфраструктура нужна, а строить полноценную серверную дорого, долго или для нее просто нет подходящего помещения?

Обычного телекоммуникационного шкафа недостаточно. Серверному оборудованию требуется гарантированное электропитание, круглосуточное охлаждение, распределение электроэнергии, контроль температуры и влажности, мониторинг аварийных ситуаций и защита от несанкционированного доступа.

Один из вариантов решения этой задачи — микро-ЦОД INVT iSmart Integrated Cabinet Solution, объединяющий основные инженерные системы небольшого центра обработки данных в одном закрытом 19-дюймовом шкафу.

Представим обычную ситуацию: компания открывает новый филиал

Допустим, банк, страховая компания или крупная торговая сеть открывает филиал в областном центре.
На площадке необходимо разместить несколько серверов, систему хранения данных, коммутаторы, маршрутизатор и межсетевой экран. Здесь же работают системы видеонаблюдения и другие локальные сервисы.
На первый взгляд задача простая: установить серверный шкаф и разместить в нем оборудование.
Но затем появляется вопрос электропитания. Если в здании пропадет электричество даже на несколько минут, серверы и сетевое оборудование отключатся. Значит, необходим ИБП и аккумуляторные батареи.

Следующий вопрос — тепло. Серверы, СХД и коммутаторы постоянно выделяют его, поэтому оборудование необходимо охлаждать круглосуточно.

Далее потребуется контролировать температуру и влажность, обнаруживать протечки и задымление, ограничить физический доступ к оборудованию и обеспечить возможность удаленного контроля.
В результате задача «поставить один серверный шкаф» постепенно превращается в проект небольшой серверной:

шкаф → электропитание → ИБП → АКБ → распределение питания → охлаждение → мониторинг → датчики → контроль доступа → монтаж → настройка и ввод в эксплуатацию.

INVT iSmart предлагает другой подход: эти подсистемы изначально объединяются в едином инженерном комплексе.

Что представляет собой микро-ЦОД INVT iSmart

В основе решения находится закрытый 19-дюймовый шкаф высотой 42U и габаритами 600 × 1200 × 2000 мм.
Из общего пространства шкафа до 32U может использоваться непосредственно для IT-оборудования.Это позволяет разместить внутри одной системы серверы, СХД, сетевые коммутаторы, маршрутизаторы, межсетевые экраны и другое оборудование.

Статическая нагрузка шкафа составляет более 1500 кг, что позволяет использовать его для достаточно плотных серверных конфигураций. Степень защиты — IP54. Такое исполнение обеспечивает защиту оборудования от ограниченного проникновения пыли и брызг воды и позволяет устанавливать микро-ЦОД в помещениях, которые изначально не проектировались как классические серверные.
При этом iSmart — не просто защищенный шкаф. В единую систему интегрируются электропитание, резервирование, охлаждение, распределение воздушных потоков, мониторинг и физическая безопасность.

Что произойдет, если в здании отключится электричество?

Вернемся к нашему филиалу.

В 14:20 происходит авария на городской электросети. В здании пропадает питание.

В обычной серверной дальнейший сценарий зависит от того, предусмотрел ли проектировщик отдельную систему гарантированного электроснабжения.

В iSmart для этого используется встроенный источник бесперебойного питания. В зависимости от нагрузки решение может комплектоваться ИБП мощностью:

• 3 кВА;
• 6 кВА;
• 10 кВА.

КПД составляет до 95% для моделей 6 и 10 кВА и 91% для исполнения 3 кВА. Коэффициент входной мощности — 0,99.
После исчезновения внешнего питания IT-оборудование продолжает работать от аккумуляторных батарей.
Конфигурация батарей подбирается исходя из требуемой автономности. В исходной конфигурации решения предусмотрены варианты времени резервирования от 5 до 240 минут.

На практике это позволяет проектировать разные сценарии. Например, АКБ могут обеспечивать работу инфраструктуры только на время кратковременного сбоя или до запуска резервного генератора. Для удаленного объекта можно предусмотреть существенно большее время автономной работы.
На входе PDM также предусматривается устройство защиты от импульсных перенапряжений класса C.

Таким образом, задача iSmart заключается не только в том, чтобы физически разместить серверы, но и обеспечить им контролируемое электропитание.

А если отключится кондиционер в помещении?

Это еще одна типичная проблема небольших серверных.

Сервер мощностью 1 кВт в конечном итоге выделяет в помещение примерно сопоставимое количество тепла. Несколько серверов, СХД и сетевое оборудование уже создают тепловую нагрузку в несколько киловатт.
Если оборудование просто установить в обычном шкафу, это тепло необходимо отводить из всего помещения.
INVT iSmart использует другой принцип — локальное прецизионное охлаждение непосредственно IT-оборудования.

Базовая конфигурация предусматривает систему охлаждения номинальной мощностью 3,7 кВт. В зависимости от требуемой IT-нагрузки доступны исполнения мощностью 7,5 и 12,5 кВт.

Воздушные потоки внутри системы разделяются.
Холодный воздух подается к фронтальной части IT-оборудования. Вентиляторы серверов и другого оборудования протягивают его через корпуса. Нагретый воздух выходит с тыльной стороны и возвращается в контур охлаждения.

Таким образом, холодный и горячий воздух не должны бесконтрольно смешиваться. Это принципиальное отличие от ситуации, когда обычный кондиционер охлаждает всю комнату, в которой находится серверный шкаф.

В исходной конфигурации для iSmart заявлен среднегодовой показатель PUE около 1,3, однако фактическая энергоэффективность конкретного объекта будет зависеть от конфигурации, IT-нагрузки, температуры окружающей среды и режима эксплуатации.

Ночь. В филиале нет IT-инженера

Еще один сценарий.

Филиал работает днем, но IT-инфраструктура должна оставаться доступной круглосуточно. В два часа ночи на объекте начинает повышаться температура. Для традиционной небольшой серверной проблема заключается даже не в самом событии, а в том, что о нем могут узнать только утром.

В iSmart инженерные системы объединяются централизованной системой мониторинга. Она позволяет контролировать параметры микро-ЦОДа через веб-интерфейс и предусматривает возможность подключения к облачной платформе INVT.

В системе могут контролироваться:

• температура и влажность;
• наличие протечки;
• задымление;
• состояние электропитания;
• состояние инженерного оборудования;
• открытие дверей.

На двери шкафа предусмотрен сенсорный LCD-дисплей диагональю 10,1 дюйма, на котором можно видеть основные параметры системы непосредственно на объекте.

Таким образом, обслуживание распределенной инфраструктуры можно организовать централизованно: специалисту не обязательно постоянно находиться непосредственно рядом с микро-ЦОДом.

Что происходит при аварийной ситуации

Особенно хорошо назначение микро-ЦОДа раскрывается не в штатном режиме, а при возникновении проблем.

• Пропало внешнее электропитание. ИБП продолжает обеспечивать питание IT-нагрузки от аккумуляторных батарей.
• Начала расти температура. Система мониторинга контролирует состояние внутренней среды и позволяет обнаружить выход параметров за установленные пределы.
• Температура достигла критического значения. Конструкцией предусмотрена возможность аварийного открытия передней и задней дверей для предотвращения дальнейшего накопления тепла внутри закрытого объема.
• Появилась вода. Датчик протечки позволяет обнаружить ее до того, как последствия станут критическими для IT-оборудования.
• Обнаружено задымление. Соответствующий датчик передает событие в систему мониторинга.
• Кто-то открыл шкаф. Состояние двери также может контролироваться системой.

Именно совокупность этих функций отличает микро-ЦОД от обычной серверной стойки.

Управление питанием отдельных устройств

Дополнительно iSmart может оснащаться интеллектуальными PDU. Они позволяют контролировать электрические параметры подключенного оборудования, включая ток и напряжение, а также дистанционно управлять питанием.

Представим удаленный филиал в нескольких сотнях километров от центрального офиса. Один из серверов или сетевых устройств завис и требует полного отключения питания. Без управляемой PDU может потребоваться отправить сотрудника непосредственно на объект. При соответствующей конфигурации интеллектуальной PDU инженер получает возможность дистанционно отключить и повторно включить питание конкретного оборудования.
Для компании с десятками или сотнями распределенных площадок такая возможность непосредственно влияет на стоимость эксплуатации инфраструктуры и время устранения неисправностей.

Физическая безопасность тоже является частью ЦОДа

Кибербезопасность не отменяет необходимость физической защиты оборудования.

В iSmart предусматривается контроль доступа с возможностью использования:

• карты;
• пароля;
• отпечатка пальца;
• распознавания лица.

Используется магнитный замок с контролем состояния двери. Опционально возможно применение видеонаблюдения.

Предусмотрена также световая и звуковая сигнализация.

Это особенно актуально для филиалов и производственных объектов, где микро-ЦОД находится не в отдельном охраняемом дата-центре, а непосредственно на территории предприятия.

Другой сценарий: микро-ЦОД непосредственно на производстве

Теперь представим совершенно другую ситуацию.

На производственной линии установлены камеры технического зрения. Они контролируют качество продукции, считывают маркировку или анализируют технологический процесс.

Камеры постоянно генерируют данные, которые необходимо обрабатывать. Можно отправлять весь поток в центральный ЦОД или облако. Но тогда возникает зависимость от внешнего канала связи. Кроме того, передача больших объемов данных требует соответствующей пропускной способности сети и может увеличивать задержку.

Альтернатива — разместить вычислительные серверы непосредственно рядом с производством. Это и есть один из сценариев Edge Computing: данные обрабатываются максимально близко к месту их возникновения. Но поставить сервер рядом с производственной линией — недостаточно. Ему по-прежнему необходимы гарантированное питание, охлаждение, физическая защита и мониторинг. При этом отдельной серверной на производственной площадке может вообще не быть.

В таком случае микро-ЦОД становится локальной инфраструктурой для Edge Computing. Внутри можно разместить вычислительные серверы, СХД и сетевое оборудование, а инженерная часть — охлаждение, UPS, АКБ, мониторинг и распределение питания — уже является частью единого решения.

Степень защиты IP54 дополнительно расширяет возможности размещения оборудования в помещениях, которые существенно отличаются от классического ЦОДа.

Почему Edge Computing становится важным

Сценарий с производством — далеко не единственный.

Все больше данных возникает непосредственно на периферии корпоративной сети:

• камеры видеонаблюдения и видеоаналитики;
• системы машинного зрения;
• промышленные контроллеры;
• IoT-устройства;
• кассовые системы;
• складские системы;
• локальные базы данных;
• системы контроля доступа.

Не все эти данные обязательно сначала отправлять в центральный дата-центр. Часть обработки можно выполнять непосредственно на объекте, передавая в центральную инфраструктуру уже результаты обработки или необходимую информацию. Это позволяет снизить зависимость критических локальных процессов от качества WAN-соединения и уменьшить задержку при обработке данных. А микро-ЦОД позволяет создать для такого вычислительного узла контролируемую инженерную среду.

Сколько оборудования можно разместить внутри?

Здесь важно понимать ограничения конкретной конфигурации. Шкаф имеет высоту 42U, при этом для IT-оборудования предусмотрено до 32U.

Например, условная конфигурация филиала может включать:

Однако количество доступных U — только один из параметров. При проектировании гораздо важнее определить суммарную электрическую и тепловую нагрузку. Если оборудование суммарно потребляет, например, около 3 кВт, система охлаждения должна гарантированно отводить соответствующую тепловую мощность, а UPS — обеспечивать необходимую мощность и требуемое время автономной работы.

Поэтому конфигурация микро-ЦОДа должна рассчитываться не только по количеству серверов, но как минимум по четырем параметрам:

• занимаемое пространство в U;
• максимальная электрическая мощность;
• тепловыделение;
• необходимое время автономной работы.

Именно на основании этих данных выбираются мощность UPS, аккумуляторная конфигурация и производительность системы охлаждения.

Что требуется от помещения?

Понятие «ЦОД в одном шкафу» не означает, что систему можно поставить абсолютно в любом месте без подготовки. Для размещения необходимо обеспечить площадку соответствующей несущей способности и размеров, подключение к электрической сети и сетевой инфраструктуре. Также необходимо предусмотреть условия для работы системы охлаждения. Конкретные требования будут зависеть от выбранного исполнения кондиционирования и способа отвода тепла.

При проектировании необходимо учитывать доступ для монтажа и обслуживания, прокладку силовых и информационных кабелей, условия окружающей среды и требования пожарной безопасности объекта. Но объем инженерных работ значительно отличается от строительства классической серверной комнаты с отдельными системами распределения питания, кондиционирования и мониторинга.

Насколько быстро можно развернуть микро-ЦОД?

Еще одно преимущество интегрированного подхода заключается в заводской готовности решения.

Основные компоненты системы подбираются и интегрируются в единую конструкцию заранее. На объекте необходимо установить микро-ЦОД, подключить электропитание и информационные линии, выполнить необходимые подключения системы охлаждения в зависимости от ее исполнения, установить IT-оборудование и провести пусконаладку. Это позволяет существенно сократить объем работ непосредственно на площадке.

Особенно заметно преимущество при тиражировании. Если компании необходимо открыть не один, а, например, 20 филиалов, для каждого объекта можно использовать стандартизированную конфигурацию микро-ЦОДа.

Компания получает практически одинаковую инженерную инфраструктуру на всех площадках, что упрощает эксплуатацию, обслуживание и управление запасными частями.

Что делать, если одного шкафа станет мало?

Микро-ЦОД хорошо подходит и для инфраструктуры, размер которой заранее сложно спрогнозировать.

Компания может начать с одного iSmart, а при увеличении вычислительной нагрузки установить дополнительный шкаф. Такой подход позволяет масштабировать инфраструктуру постепенно, вместо строительства большой серверной с существенным запасом мощности на несколько лет вперед. При этом возможность и схема масштабирования должны рассчитываться для конкретного объекта с учетом доступной электрической мощности, охлаждения и архитектуры IT-систем.

Где микро-ЦОД может быть особенно полезен

• Банки и страховые компании
  Филиалу необходимы локальные серверы, сетевое оборудование и системы безопасности, но строительство полноценной серверной для каждого офиса может быть экономически нецелесообразно.
• Промышленные предприятия.
  Локальная обработка данных от оборудования, IoT, систем технического зрения и видеоаналитики непосредственно рядом с технологическим процессом.
• Ритейл.
  Размещение локальных сервисов, видеонаблюдения, сетевой инфраструктуры и систем управления магазинами на распределенных объектах.
• Склады и логистические центры.
  WMS, системы автоматизации, видеонаблюдение, контроль доступа и локальная обработка данных должны продолжать работать даже при проблемах со связью с центральным ЦОД.
• Медицинские учреждения.
  Размещение локальных информационных систем и вычислительной инфраструктуры там, где особенно важны доступность и контролируемые условия эксплуатации.
• Государственные организации.
  Возможность разместить локальную IT-инфраструктуру непосредственно на объекте и обеспечить контролируемый физический доступ к ней.
• Удаленные офисы и филиалы.
  Централизованный мониторинг позволяет обслуживать распределенную инфраструктуру без постоянного присутствия IT-инженера на каждой площадке.

Микро-ЦОД или обычная серверная?

INVT iSmart не должен рассматриваться как универсальная замена классического центра обработки данных. Если организации необходимо разместить сотни серверов, десятки стоек или построить инфраструктуру с многоуровневым резервированием инженерных систем, потребуется полноценный ЦОД.

Но существует большой класс задач, для которых строительство отдельного дата-центра избыточно. Если необходимо разместить одну или несколько стоек IT-оборудования, обеспечить им резервное питание, собственное охлаждение, мониторинг и физическую безопасность, микро-ЦОД позволяет получить необходимую инженерную инфраструктуру в значительно более компактном формате.
Именно поэтому основная ценность такого решения заключается не в самом серверном шкафу.

Микро-ЦОД превращает обычное помещение в место, где можно безопасно эксплуатировать критичную IT-инфраструктуру без строительства традиционной серверной.

От проекта до пилотного запуска

Конфигурация INVT iSmart может подбираться под конкретную задачу: количество и мощность IT-оборудования, необходимое время автономной работы, требования к охлаждению, мониторингу и физической безопасности. Для партнеров доступен демонстрационный образец, на котором можно познакомиться с системой, оценить ее конструкцию и протестировать основные возможности перед принятием решения.

Датастрим ДЕП является официальным дистрибьютором INVT по поставкам решений iSmart в Республике Беларусь.

Если вы открываете новый филиал или производственную площадку, модернизируете существующую серверную или рассматриваете создание локального Edge-узла, специалисты Датастрим ДЕП помогут рассчитать необходимую IT-нагрузку, подобрать конфигурацию UPS, аккумуляторов и охлаждения и сформировать комплексное решение под конкретный объект.

С уважением, команда ООО «Датастрим ДЕП»