Наша сеть партнеров Banwar
Подібно до того, як людському мозку потрібно тіло, суперкомп'ютерів потрібно «СУПЕРТІЛО».
За півстоліття історія обчислювальної техніки зробила майже повний виток, пройшовши шлях від великих мейнфреймів з терміналами до персональних комп'ютерів, а потім знову повернувшись до дуже схожою концепції - хмарних обчислень. Цьому чимало сприяло швидке розвиток технологій в галузі зв'язку та тенденція до мініатюризації носяться пристроїв. Зараз, замість того щоб обробляти складні обчислювальні задачі на компактному і тому обмеженому в можливості ноутбуці або смартфоні, простіше, швидше і дешевше передати вихідні дані по широкосмуговим каналам на значно потужніший хмарний сервер, а потім по тих же каналах скачати готовий результат.
Центри обробки даних - величезні, воістину велетенські інженерні споруди, що забезпечують роботу складних комп'ютерних систем. На фото - центр обробки даних Google в штаті Орегон. За синім трубах в систему кондиціонування подається холодна вода, по червоним вона, нагрівшись, повертається до чиллеру.
Але мало хто замислюється про те, що хмарні суперкомп'ютери, що виконують в такій схемі роль мозку, потребують, подібно справжньому мозку, в підтримці «тіла» - спеціальної інфраструктури центру обробки даних (ЦОД). «Ця інфраструктура створює комфортні умови для роботи комп'ютерів, - пояснює« Популярною механіці »заступник генерального директора, керівник напрямку центрів обробки даних компанії КРОК Руслан заедіно. - ЦОД забезпечує обчислювальні потужності енергією, захищає від загоряння, перегріву, пилу і статичної електрики ».
Правильне харчування
Масштаби ЦОД можна вимірювати різними одиницями - наприклад, квадратними метрами площі машинних залів. Однак серед фахівців прийняті інші одиниці - це мегавати споживаної потужності. «Наш 8-МВт ЦОД« Компресор »- один з трьох найбільших в Росії, хоча Сбербанк зараз будує свій 25-МВт ЦОД, - каже Руслан заедіно. - Звичайно, ці масштаби непорівнянні, скажімо, з 250-МВт американським ЦОД SuperNAP в Неваді ».
Контроль харчування. Оскільки якість харчування для комп'ютерного обладнання відіграє важливу роль, центри обробки даних оснащені системою подвійного перетворення. Вступник по кабелю змінний струм перетвориться в постійний, а потім знову в змінний, але вже зі строгими параметрами - заданими частотою і напругою. Параметри електроживлення постійно контролюються.
Всю цю потужність ЦОД повинен забезпечувати безперервно - в «компресор» використовується два незалежних введення по 4 МВт кожен. Однак і сам ЦОД має потужну енергетичну структуру - в разі збою зовнішнього живлення система енергопостачання перемикається на роботу від джерел безперебійного живлення (ДБЖ), що працюють від гелевих свинцево-кислотних акумуляторів.
Їх завдання - протриматися всього кілька хвилин, поки не вийдуть на робочий режим постійно прогріті до робочої температури дизельні електростанції (ДЕС) - в «компресор», наприклад, їх сім, кожна потужністю 2 МВт. 60-кубові баки з дизпаливом забезпечують автономну роботу центру протягом доби, хоча при такій роботі можлива дозаправка, що розширює цей термін до будь-яких меж.
Автономний політ. Джерела безперебійного живлення (ДБЖ) забезпечують функціонування систем ЦОД від акумуляторів при відключенні зовнішнього живлення протягом 15 хвилин. Дизельні електростанції виходять на робочий режим значно швидше.
приємна прохолода
Приблизно 30% споживаної потужності йде на охолодження комп'ютерного обладнання. «Великі центри обробки даних активно впроваджують енергоефективні технології, - говорить Руслан заедіно. - Адже економія всього в 1% в кінцевому підсумку заощаджує мільйони доларів в рік. Скажімо, традиційна температура в машинних залах - 22 ° C, однак зараз спостерігається тенденція до підвищення цього значення, що дозволяє економити енергію на охолодження. Адже комп'ютерне обладнання цілком надійно функціонує при температурах і понад 30 градусів ».
У готовності до запуску. Дизельні електростанції - основний автономне джерело живлення ЦОД. Вони постійно перебувають у готовності до запуску, для їх виходу на робочий режим потрібно 2-3 хвилини. У деяких ЦОДах використовуються дизель-генератори з роторними накопичувачами енергії (маховиками) - така схема забезпечує плавне підключення генератора без стрибків потужності.
У ЦОД «Компресор» використовується двоконтурна рідинна система охолодження, з водою у внутрішньому контурі і розчином етиленгліколю в зовнішньому. А деякі особливості конструкції дозволяють заощадити досить значну кількість енергії - скажімо, при температурі нижче + 5 ° С використовується тільки «фрікулінг», тобто просто циркуляція охолоджуючої рідини, що віддає тепло радіаторів охолодження на даху, - в московському кліматі це більше половини всього часу, і лише при більш високій температурі підключаються кондиціонери.
Система кондиціювання. Крім охолодження, система прецизійного кондиціонування забезпечує оптимальну вологість (сухе повітря призводить до накопичення статичного заряду, шкідливого для електроніки). Повітря проходить через фільтри, щоб видалити пил, здатну зашкодити комп'ютери. Рідинне охолодження дозволяє відводити від комп'ютерів велику кількість тепла навіть без включення компресорів кондиціонерів.
«Компресор» оснащений також акумулятором холоду - цистерною, що містить 90 т води. «При збої зовнішнього живлення, поки запускаються і виходять на робочий режим дизель-генератори, від акумуляторів ДБЖ працює не тільки комп'ютерне обладнання, а й система охолодження, - пояснює Руслан заедіно. - Але не вся - щоб не створювати надмірне навантаження на систему харчування в цьому режимі, зовнішні блоки кондиціонерів (чиллери) не працюють, і охолодження здійснюється тільки за рахунок циркуляції води і її перемішування з великою масою холодної води ».
Обдув. Повітряні потоки теплого і холодного повітря розділені. Холодне повітря подається знизу до стійок з обладнанням, а теплий забирається зверху і надходить в систему охолодження.
На сторожі вогню
Оскільки в ЦОД знаходиться велика кількість джерел тепла, центр оснащений системами пожежогасіння. У населених приміщеннях і коридорах це звичайні спринклери, розбризкують воду, а ось в машинних залах такий спосіб гасіння вогню неприйнятний - вода може завдати електронної апаратури серйозної шкоди, який значно перевищить збиток від пожежі.
Як влаштований «Компресор» Схема центру обробки даних «Компресор» (назва обумовлена місцезнаходженням на території однойменного заводу) компанії КРОК. Загальна площа центру становить 5000 м2, з них 2000 м2 займають машинні зали, що вміщають 800 стійок з обладнанням (середня потужність кожної стійки близько 6 кВт). Загальна потужність електропостачання ЦОД - 8 МВт. Швидше за все, до спрацьовування системи пожежогасіння справа навіть не дійде - «Компресор» оснащений хімічними датчиками системи раннього виявлення загорянь, що реагують буквально «на запах» - а саме, на продукти розкладання полімерної ізоляції при перегріванні. Ця система здатна виявити потенційну небезпеку і підняти тривогу задовго до того, як з обладнання з'явиться перший димок, що здатне зберегти апаратуру і запобігти більш великий збиток.
Тому в машинних залах використовується система подачі спеціального газу (інерген), котрий витісняє кисень. Оскільки така система потенційно небезпечна для персоналу, спрацьовує вона не відразу, а тільки після того, як система пожежної сигналізації, грунтуючись на даних, що надходять від датчиків диму і температури, видасть сигнал про спалах на диспетчерський пульт ЦОД і отримає підтвердження від чергового, що в машинних залах немає людей (в штатному режимі їх там бути не повинно).
Але до вогню, швидше за все, справа навіть не дійде: «Компресор» оснащений хімічними датчиками системи раннього виявлення загорянь, що реагують буквально «на запах», а точніше - на продукти розкладання полімерної ізоляції при перегріванні. Ця система виявить і підніме тривогу задовго до того, як з обладнання з'явиться перший димок, а в підсумку збереже апаратуру і запобіжить більший збиток.
Стаття «Оболонка для супермозку» опублікована в журналі «Популярна механіка» ( №1, Январь 2013 ).