Najväčšie dátové centrá sveta dnes a zajtra
Či už ide o klasické webové stránky, sociálne siete alebo rôzne cloudové služby, všetky dáta musia byť niekde fyzicky uložené. Tým miestom rozhodne nie je nejaký virtuálny obláčik, ako by sa laikom pri výraze cloud mohlo zdať, ale masívny počet pevných diskov. Tie sú umiestnené v serveroch, ktoré sú vo väčšine relevantných prípadov súčasťou dátových centier, zaberajúcich celú, špeciálne navrhnutú budovu. Dátové centrá existujú pravdaže v rôznych veľkostiach a určeniach. Avšak spoločným prvkom tých najväčších a najvýznamnejších je, že obsahujú 50 000 až 200 000 serverov a spotrebujú obvykle 20 až 60 MW energie. Aj keď ich plocha dosahuje niekoľko desiatok až stoviek tisíc metrov štvorcových, obvykle ich zvládne obsluhovať personál pár desiatok ľudí (vrátane strážnej služby).
Kým ešte v 80. a 90. rokoch tvorili dátové centrá často nesúrodé a pomerne malé zhluky rôznych systémov, v súčasnosti je v takýchto budovách obrovské množstvo takmer identických strojov. Fungujú pritom veľmi previazane a jedna úloha alebo aplikácia tak môže využívať aj tisíce strojov súčasne. Cena na vybudovanie najväčších dátových centier presahuje miliardu dolárov. Už tento fakt vplýva na to, kde sa dátové centrá vlastne stavajú. Tie najväčšie sú často v pomerne odľahlých oblastiach, kde je obrovský pozemok možné kúpiť za relatívne nízku sumu. To však nie je vždy možné dosiahnuť, pretože dátové centrum musí byť jednak napojené na chrbticovú optickú sieť a zároveň musí mať takisto prístup k obrovskému množstvu čo možno najlacnejšej elektrickej energie. Jedno veľké dátové centrum jej totiž spotrebuje toľko ako mesto so zhruba 100 000 obyvateľmi. [tit_citation color=“#fa6161″ padding=“20px“ float=“left“ font-size=“1.2em“]“Jedno veľké dátové centrum spotrebuje približne toľko elektriny ako mesto so 100 000 obyvateľmi“[/tit_citation]Budovaním veľkých dátových centier sa zaoberá množstvo špecializovaných spoločností. Najväčšie internetové alebo všeobecne technologické firmy si však svoje dátové centrá budujú podľa svojich požiadaviek samé (napr. Google, Facebook či Microsoft) a nikomu inému ich neposkytujú. Aj keď tieto spoločnosti umožňujú aspoň trochu nahliadnuť do útrob svojich dátových centier v rôznych exkurziách a videách, dôležité detaily o prevádzke zostávajú skryté. Technické know-how dátových centier je ostro stráženým tajomstvom a i keď zhruba vieme, ktoré spoločnosti patria k aktuálnym lídrom v tomto odvetví, ich priame verejné porovnanie už rúško hmly neumožňuje.Dávidovia a Goliáši
Veľkosť dátových centier je možné posudzovať rôzne. Obvykle ide o komplex viacerých budov v jednej lokalite, pričom niektoré môžu byť vskutku gigantické. Možno si poviete, že najväčšie dátové centrum musí mať určite Google alebo Facebook, ale nie je to pravda. Všetko závisí od toho, ako a kde daná spoločnosť pôsobí. Google a Facebook pravdaže majú gigantické dátové centrá a Google je pravdepodobne firmou, ktorá momentálne drží najväčšie množstvo digitálnych dát na svete (čím sa myslí to, že drží viac dát ako ktorákoľvek iná firma či inštitúcia, nie viac ako všetci ostatní dohromady).
Koľko dát dnes Google a iné spoločnosti majú?
Štatistiky o tom, koľko dát jednotlivé firmy uchovávajú vo svojich dátových centrách, budete hľadať márne. Nielenže ide o tajomstvo, ale toto číslo sa aj neprestajne a pomerne rýchlym tempom mení. Vzhľadom na počty dátových centier a ich plochu sa však dá odhadnúť, že najviac dát uchovávajú spoločnosti Google, Microsoft, Amazon a Switch, pričom v závese bude zrejme Facebook, Equinix, IBM a ďalšie firmy. Equinix a Switch poskytujú dátové riešenia pre iné spoločnosti, zatiaľ čo Facebook a Google používajú kapacity svojich dátových centier pre vlastné služby.
Aj keď Facebook ako prevádzkovateľ najväčšej sociálnej siete na svete dozaista manažuje obrovské množstvo dát, tak textové informácie sú z dôvodu objemu podružné a dominantu u neho tvoria obrázky a čoraz viac sa na jeho platforme rozširujúci hosting videa. Aspoň zatiaľ sa však Googlu nemôže rovnať, najmä kvôli jeho masívnemu videoportálu YouTube, avšak aj službe Google Drive, Mapám, Street View a ďalším dátovo náročným službám. Mnohých prekvapí, že v top štvorke je spolu s Googlom napríklad aj Microsoft. Ten síce rovnako ako Google prevádzkuje veľký vyhľadávač a takisto rozsiahlu mailovú službu, avšak to, čo objemy monumentálne zdvíha je to, že Microsoft patrí k najväčším poskytovateľom firemných cloudových riešení na svete (Microsoft Azure). Rovnako je na tom aj Amazon (Amazon Web Services) a i keď Google už tiež v tomto smere výrazne útočí, Microsoft a Amazon sú stále výrazne pred ním. Google je z dôvodu rozsahu svojich služieb pravdepodobne stále na dátovom vrchole, pričom sa to dá odhadnúť aj z plochy jeho veľkého množstva dátových centier po celom svete. Tak ako ďalšie spoločnosti, aj Google pri tom neustále stavia ďalšie. Pri cene presahujúcej miliardu dolárov sa to však nedá robiť ako na bežiacom páse.
Pokroky v konštrukcii a hon za vyššou efektivitou
Ako môžete vidieť na obrázkoch, konštrukcie dátových centier majú mnohé špecifické prvky. V drvivej väčšine prípadov ide o obrovské budovy pripomínajúce veľké skladiská, na ktorých je však vidieť pridruženie špecifických chladiacich systémov. Vo vnútri dátových centier sa typicky stretnete s dlhými radmi serverových skríň. Jednotlivé servery pozostávajú neprekvapivo zo základnej dosky, procesora, RAM a diskov, pričom sú umiestnené v horizontálnych rackoch, teda akýchsi kovových zásuvkách, ktoré sa zasúvajú do serverových skríň, čo umožňuje ich ľahkú výmenu a údržbu. Do dátového centra sa vháňa schladený vzduch (nie však príliš, pretože sa tu pohybuje aj personál), ktorý malé vetráčiky serverov nasávajú do seba a chladia tak jednotlivé komponenty. Dve rady skríň sú postavené obvykle chrbtom k sebe, pričom je medzi nimi úzky priestor, kde sa zohriaty vzduch zo serverov vyfukuje a odvodným tunelom putuje von. Stačia pri tom malé otáčky ventilátorov, pretože prúdeniu pomáha rozdiel v tlaku. Prísun chladného vzduchu aj v teplých dňoch sprostredkováva chladiaca sústava. Nejde však o energeticky nákladnú klimatizáciu ako je tomu v bežných budovách. Ide o špeciálne navrhnuté vodné chladiace systémy. Z tohto dôvodu sa dátové centrá stavajú v blízkosti dostatočne veľkého vodného zdroja. Vzduch prechádza pri chladení cez zariadenie pripomínajúce plot, ktorý pozostáva z rozstrekovačov, ktoré zaplnia priestor veľmi malými kvapkami vody, prakticky v podobe hmly. Táto studená hmla prúdiaci vzduch ochladzuje, pričom ten po prefiltrovaní a odvlhčení vchádza do serverovej časti. Prirodzene, existujú aj iné systémy chladenia, príkladom bolo dátové centrum Telekomu, ktoré sme v TOUCHIT už popisovali.
Ako sme už uviedli, dátové centrum je energeticky veľmi náročná budova, ktorá spotrebováva niekoľko desiatok MW. Veľké výkyvy alebo strata napájania je katastrofou, s ktorou sa musí pri návrhu dátového centra počítať. Výpadok totiž môže spôsobiť stratu dát a poškodenie zariadení. Servery sú teda obvykle napojené na batérie, pričom sa dáva prednosť jednoduchšiemu systému, pri ktorom ma batériu každá dvojica serverových skríň (75 kW). Batéria slúži ako UPS systém, ktorý pri výpadku zaručí napájanie serverov po dobu niekoľkých desiatok sekúnd. Alternatívou je zotrvačníkové riešenie, pri ktorom sa drží sústava veľkých a ťažkých kotúčov vo veľmi vysokých otáčkach, ktoré svojím točením pri výpadku energie zhruba na 20 sekúnd dodávku zabezpečia. Tieto niekoľko desiatok sekúnd trvajúce zálohy slúžia na to, aby sa stihli naštartovať dieselové motory motor-generátora, ktoré následne zabezpečia produkciu elektriny až dovtedy, kým sa prevádzka zo siete neobnoví. Na budove dátového centra alebo v jej tesnej blízkosti je tak možné vidieť mnoho špecifických znakov. V rámci chladenia ide o bočné veľké nasávače vzduchu, prilepené na budovu a v rámci energetickej zálohy zas vidieť rozsiahlu zbierku generátorov s veľkými palivovými nádržami (motory však môžu byť aj v budove). Nechýbajú ani veľké nádrže na vodu. Všetky tieto prvky si všimnite aj na obrázkoch, vďaka čomu môžete pomerne bezpečne rozpoznať dátové centrá aj na iných, napríklad satelitných fotografiách. Google, Facebook, Microsoft a ďalšie spoločnosti neprestajne hľadajú cesty, ako dátové centrá viac zefektívniť. Nejde pri tom len o to, že ich stavajú tam, kde je lacný pozemok, lacná elektrina a prístup k vode zdarma. Ide zároveň aj o čo najefektívnejší manažment, údržbu a takisto čo najrýchlejšiu a najlacnejšiu stavbu. Mnohé dátové centrá napríklad namiesto klasických radov serverových skríň pozostávajú z prepravných kontajnerov, ktoré sú od podlahy po strop plné serverov. V takomto modulárnom dátovom centre sa kontajnery skrátka len postavia vedľa seba a na seba, vďaka čomu sú ľahko kompletne privážané alebo odvážané. Kontajner je sebestačný z hľadiska zálohy napájania, rozvodov aj chladenia. V dátovom centre sa skrátka len napojí na vodný, elektrický a dátový rozvod a je pripravený na prevádzku. Firmy pri tom často dbajú na to, aby ich dátové centrá nezaťažovali životné prostredie a volia lokality, kde je dostupná energia produkovaná z obnoviteľných zdrojov, pričom ide najmä o hydroelektrárne. Keďže pozemky najväčších dátových centier sú často ďaleko od iných stavieb, je možné v prípade potreby dobudovať v blízkosti aj doplnkové solárne alebo veterné elektrárne, pomáhajúce znižovať odber energie od externých dodávateľov. Dátové centrum pravdaže nevypúšťa žiadne splodiny, ale len zohriaty vzduch (výnimkou je výpadok prúdu, keď sú v prevádzke dieselové generátory).
Na vodu aj pod vodu
Experimentuje sa neprestajne aj celkom novými koncepciami dátových centier. Jedným zo zaujímavých riešení, ktorým sa zaoberalo už aspoň v rámci teoretických projektov viac spoločností, je umiestnenie dátového centra na hladinu mora či oceánu. Zhruba polovica ľudí na Zemi žije do vzdialenosti 200 km od pobrežia, pričom v mnohých lokalitách je nevýhodné stavať dátové centrá napríklad z dôvodu nedostatku priestoru, alebo vysokej ceny pozemkov. Spoločnosť Nautilus Data Technology sa na konci minulého roku podujala k prvej skúške dátového centra na lodi. Loď kotví pri pobreží San Francisca, kde je napojená na elektrický systém a optické káble. Kalifornia, ktorá je nezriedkavo sužovaná veľkým suchom, nie je pre dátové centrá príliš vhodná a umiestnenie jedného na Tichý oceán, teda na prakticky nekonečný zdroj dostatočne chladnej vody, je veľmi lákavé. Test bol vykonaný zatiaľ len s niekoľkými stovkami serverov s celkovou spotrebou 32 kW, pričom bolo dosiahnuté PUE 1,045. Po tomto úspechu chce spoločnosť pokračovať v rozširovaní prototypu a pridávaní serverov na palubu až do 8 MW. Ak všetko dobre dopadne, v budúcnosti by firma chcela používať repasované stavebné a vojenské prepravné lode, na ktorých by dátové centrá mohla posielať hotové k zákazníkom na pobrežia v iných častiach sveta, ako napríklad v Európe a Ázii.
Hladina však v žiadnom prípade nie je hranica a existujú aj omnoho odvážnejšie projekty. Na začiatku tohto roku dokončil Microsoft prvú testovaciu fázu nového experimentálneho riešenia dátového centra, budovaného pod vodou. Ide o projekt Natick, o ktorý sa stará laboratórium Microsoft Research, respektíve jeho časť NExT (New Experiences and Technologies). Experiment trval 105 dní, pričom bol použitý jeden valcový kontajner, obsahujúci 300 serverov. Vnútri tohto kovového valca boli rozvádzače tepla napojené na steny, pričom namiesto klasického ovzdušia bol kontajner natlakovaný dusíkom, pre lepší prenos tepla smerom k stenám a rozvádzačom. Kontajner bol potopený pri kalifornskom pobreží, pričom bol káblami napojený na optickú a elektrickú sieť (27 kW). Účelom takéhoto riešenia je prakticky zlikvidovanie nákladov na prevádzku chladiacich systémov. O všetko sa postará more a jeho prúdy. Experiment dopadol veľmi úspešne a Microsoft behom trojmesačnej doby dokonca na tomto miniatúrnom centre prevádzkoval aj reálne dáta zo svojich on-line služieb. Vylovené malé dátové centrum je v súčasnosti podrobne skúmané, pričom sa analyzuje poškodenie a vplyv morskej vody na prevádzku. Sledovaný bol takisto aj vplyv samotného kontajnera na okolie a životné prostredie v zálive. Potenciálne veľké dátové centrum bude nesporne produkovať značné množstvo tepla a hluku a tento faktor preto treba sledovať. [tit_citation color=“#fa6161″ padding=“20px“ float=“left“ font-size=“1.2em“]Na začiatku tohto roku dokončil Microsoft prvú testovaciu fázu nového experimentálneho riešenia dátového centra, budovaného pod vodou[/tit_citation]Pri analýze kontajnera sa ale ukázalo, že všetok hluk zanikol v okolitom hluku rýb a kreviet, ktoré povrch kontajnera začali obývať. Pár milimetrov od kontajnera už takisto nebolo možné detegovať ani žiadne zvýšenie teploty vody. Konštruktéri sa pravdaže najviac obávali priesaku a kontajner bol vybavený stovkou rôznych senzorov na meranie vlhkosti tlaku a takisto pohybu, spôsobeného morskými prúdmi. Keďže experiment dopadol úspešne, ďalším krokom bude v budúcom roku prevádzka trojnásobne až štvornásobne väčšieho systému, ponoreného v inej lokalite, pričom do úvahy prichádza Florida alebo západné pobrežie Európy. Toto riešenie už navyše bude vybavené turbínami, ktoré budú použité na generovanie elektrickej energie z okolitého vodného prúdu. Dátové centrum, ktoré by bolo chladené a takisto napájané zadarmo je veľkým snom všetkých spoločností. Elektrina by sa aspoň sčasti generovala rovno na mieste prakticky zadarmo, chladenie by bolo súčasťou lokality a takisto by sa neriešil ani žiadny problém s drahým pozemkom. Dátové centrum by totiž mohlo byť na dne mora pár kilometrov od pobrežia, kde nikomu nezavadzia. Microsoft navyše verí, že by potenciálne bolo možné moduly takéhoto dátového centra vyrábať sériovo a rýchlo a vytvorenie dátového centra by sa mohlo skrátiť až na 90 dní, čo je oproti v súčasnosti štandardným dvom rokom obrovský skok. Existujú pravdaže aj negatíva. Cena takýchto modulov je z dôvodu nutnosti precízneho tesnenia veľká, čím ušetrené náklady môžu rýchlo miznúť. To sa však s postupným vývojom môže zmeniť. Do takýchto dátových centier nie je takisto možné rýchlo poslať údržbu. Microsoft preto preskúmava rôzne riešenia, ktoré by mohli vydržať pracovať bez údržby až päť rokov. Potenciálne by pri zlyhaní disku alebo celého servera mohol jeho úlohu prevziať aj nejaký iný server, pričom dostatočným prísunom nových modulov by prišiel do obehu aj dostatočne veľký počet nových serverov. Ak by nejaký modul obsahoval už príliš veľa chybného hardvéru, bolo by ho možné vyloviť a údržbu vykonať napríklad na lodi, ktorá bude privážať ďalšie moduly. Všetko je však v týchto projektoch len v plienkach a aspoň zatiaľ ide skutočne len o experimenty. Každopádne sme zvedaví, čo nám všetko budúcnosť naozaj prinesie. Dátové požiadavky totiž neustále a v rýchlom tempe narastajú.Podobné články
Insta360 Quick Reader 512 GB: SSD úložisko ľahšie ako minca
Lenovo Legion Go: Podpora a ovládače budú pokračovať až do roku 2029
Problém s OLED displejom. Prečo niektoré pixely blikajú?







