Дата-центр (от англ. data center), или центр (хранения и) обработки данных (ЦОД/ЦХОД) — это специализированное здание для размещения (хостинга) серверного и коммуникационного оборудования и подключения абонентов к каналам сети Интернет.

Дата-центр исполняет функции обработки, хранения и распространения информации, как правило, в интересах корпоративных клиентов — он ориентирован на решение бизнес-задач путём предоставления информационных услуг. Консолидация вычислительных ресурсов и средств хранения данных в ЦОД позволяет сократить совокупную стоимость владения IT-инфраструктурой за счёт возможности эффективного использования технических средств, например, перераспределения нагрузок, а также за счёт сокращения расходов на администрирование.

Дата-центры обычно расположены в пределах или в непосредственной близости от узла связи или точки присутствия какого-либо одного или нескольких операторов связи. Качество и пропускная способность каналов влияют на уровень предоставляемых услуг, поскольку основным критерием оценки качества работы любого дата-центра является время доступности сервера (аптайм).

История

История развития дата-центров начинается с огромных компьютерных комнат времен зарождения компьютерной индустрии. Тогда компьютерные системы были сложнее в управлении и требовали обеспечения особых условий для работы. Так как они занимали много места и требовали множества проводов для подключения различных компонентов, в компьютерных комнатах стали применять стандартные серверные стойки, фальшполы и кабельные каналы (проложенные по потолку или под фальшполом). Кроме того, такие системы потребляли много энергии и нуждались в постоянном охлаждении, чтобы оборудование не перегревалось. Не менее важна была безопасность — оборудование весьма дорогостоящее и часто использовалось для военных нужд. Поэтому были разработаны основные конструкционные принципы по контролю доступа в серверные.

В период бурного развития компьютерной индустрии и особенно в 1980-е компьютеры начинают использовать повсеместно, не особенно заботясь об эксплуатационных требованиях. Но с развитием ИТ-отрасли, компании начинают уделять все больше внимания контролю ИТ-ресурсов. С изобретением архитектуры клиент-сервер в 1990-е, микрокомпьютеры, сейчас называемые серверами, стали занимать места в старых серверных. Доступность недорогого сетевого оборудования вместе с новыми стандартами сетевых кабелей сделали возможным использование иерархического проектирования, так серверы переехали в отдельные комнаты. Термин «дата-центр», в те времена применимый к специально спроектированным серверным, начал набирать популярность и становился все более узнаваем.

Бум дата-центров приходится на период 1995—2000 годов. Компаниям было необходимо устойчивое и высокоскоростное соединение с Интернетом и бесперебойная работа оборудования, чтобы разворачивать системы и устанавливать своё присутствие в сети. Разместить оборудование, способное справиться с решением этих задач, было делом непосильным для большинства небольших компаний. Тогда и началось строительство отдельных больших помещений, способных обеспечить бизнес всем необходимым набором решений для размещения компьютерных систем и их эксплуатации. Стали развиваться новые технологии для решения вопросов масштаба и операционных требований столь крупных систем.

В наши дни проектирование и строительство дата-центров — хорошо изученная область. Сформированы стандарты, устанавливающие требования для проектирования дата-центров. К примеру специалисты Telecommunications Industry Association внесли большой вклад в формирование стандартов для дата-центров. Но все же осталось ещё много нерешенных задач в методах работы, а также строительстве дата-центров, не наносящих вреда окружающей среде и т. д.

Дата-центры требуют больших затрат как на этапе строительства, так и в процессе обслуживания, для поддержания работы на должном уровне. К примеру, дата-центр Amazon.com в Орегоне, площадь которого равна 10, 800 кв.м, оценивается в 100 млн $.^[1]

Структура

Типичный дата-центр состоит из:

• информационной инфраструктуры, включающей в себя серверное оборудование и обеспечивающей основные функции дата-центра — обработку и хранение информации;
• телекоммуникационной инфраструктуры, обеспечивающей взаимосвязь элементов дата-центра, а также передачу данных между дата-центром и пользователями;
• инженерной инфраструктуры, обеспечивающей нормальное функционирование основных систем дата-центра.

Инженерная инфраструктура включает в себя: кондиционирование для поддержания температуры и уровня влажности в заданных параметрах; бесперебойное электроснабжение для автономной работы дата-центра в случаях отключения центральных источников электроэнергии; охранно-пожарную сигнализацию и система газового пожаротушения; системы удаленного IP контроля, управления питанием и контроля доступа.

Некоторые дата-центры предлагают клиентам дополнительные услуги по использованию оборудования по автоматическому уходу от различных видов атак. Команды квалифицированных специалистов круглосуточно производят мониторинг всех серверов. Необходимо отметить, что услуги дата-центров сильно отличаются в цене и количестве услуг. Для обеспечения сохранности данных используются резервные системы копирования. Для предотвращения кражи данных, в дата-центрах используются различные системы ограничения физического доступа, системы видеонаблюдения. В корпоративных (ведомственных) дата-центрах обычно сосредоточено большинство серверов соответствующей организации. Оборудование крепится в специализированных стойках и шкафах. Как правило, в дата-центр принимают для размещения лишь оборудование в стоечном исполнении, то есть в корпусах стандартных размеров, приспособленных для крепления в стойку. Компьютеры в корпусах настольного исполнения неудобны для дата-центров и размещаются в них редко.

Классификация

По соответствию требованиям стандартов

В ряде стран имеются стандарты на оборудование помещений дата-центров, позволяющие объективно оценить способность дата-центра обеспечить тот или иной уровень сервиса. Например, в США принят американский (ANSI) стандарт TIA-942, несущий в себе рекомендации по созданию дата-центров, и делящий дата-центры на типы по степени надёжности. Хотя в России пока нет такого стандарта, дата-центры оснащаются согласно требованиям для сооружений связи, а также ориентируются на требования TIA-942 и используют дополнительную документацию Uptime Institute и ГОСТы серии 34.

Фактически, TIA-942 воспринимается во всем мире как единый стандарт для дата-центров, однако следует отметить что он достаточно давно не обновлялся и его достаточно сложно применить в условиях России. В то же время сейчас активно развивается стандарт BICSI 002 2010 Data Center Design and Implementation Best Practices, появившийся в 2010 и обновленный в 2011. По словам создателей стандарта "cтандарт BICSI 002 2010, в создании которого участвовали более 150 экспертов, дополняет существующие стандарты TIA, CENELEC и ISO/IEC для центров обработки данных". Каждый из стандартов, как правило имеет свою внутреннюю классификацию дата-центров по совокупности их параметров.

По размеру

• Крупные дата-центры имеют своё здание, специально сконструированное для обеспечения наилучших условий размещения. Обычно они имеют свои каналы связи, к которым подключают серверы.
• Средние дата-центры обычно арендуют площадку определённого размера и каналы определённой пропускной способности (обычно измеряется в Мбит/с).
• Малые дата-центры размещаются в малоприспособленных помещениях. Часто ими используется оборудование плохого качества, а также предоставляется самый минимум услуг.
• Контейнерные дата-центры. Стойки с оборудованием размещаются в стандартных ISO контейнерах размером 20 и 40 футов. Имеют преимущества т.к. могут перевозиться автомобильным и железнодорожным транспортом.

По надёжности

Основной показатель работы ЦОД — отказоустойчивость; также важна стоимость эксплуатации, показатели энергопотребления и регулирования температурного режима.

Например, стандарт TIA-942 предполагает четыре уровня надёжности дата-центров^[2]:

• Tier 1 (N) — отказы оборудования или проведение ремонтных работ приводят к остановке работы всего дата-центра; в дата-центре отсутствуют фальшполы, резервные источники электроснабжения и источники бесперебойного питания; инженерная инфраструктура не зарезервирована;
• Tier 2 (N+1) — имеется небольшой уровень резервирования; в дата-центре имеются фальшполы и резервные источники электроснабжения, однако проведение ремонтных работ также вызывает остановку работы дата-центра;
• Tier 3 (N+1) — имеется возможность проведения ремонтных работ (включая замену компонентов системы, добавление и удаление вышедшего из строя оборудования) без остановки работы дата-центра; инженерные системы однократно зарезервированы, имеется несколько каналов распределения электропитания и охлаждения, однако постоянно активен только один из них;
• Tier 4 (2(N+1)) — имеется возможность проведения любых работ без остановки работы дата-центра; инженерные системы двукратно зарезервированы, то есть продублированы как основная, так и дополнительная системы (например, бесперебойное питание представлено двумя ИБП, работающими по схеме N+1).

По предназначению

Дата-центры по виду использования подразделяют на корпоративные, предназначенные для обслуживания конкретной компании, и коммерческие (аутсорсинговые), предоставляющие услуги всем желающим. Также разделяют провайдерозависимые и провайдеронезависимые дата-центры. Первые служат для обеспечения деятельности телекоммуникационных операторов, вторые могут использоваться разными компаниями в соответствии с их нуждами.

Услуги дата-центров

• Виртуальный хостинг. Крупные дата-центры обычно не предоставляют подобную массовую услугу из-за необходимости обеспечения техническо-консультационной поддержки.
• Виртуальный сервер. Предоставление гарантированной и лимитированной части сервера (части всех ресурсов). Важная особенность данного вида хостинга — разделение сервера на несколько виртуальных независимых серверов, реализуемых программным способом.
• Выделенный сервер. Дата-центр предоставляет клиенту в аренду сервер в различной конфигурации. Крупные дата-центры в основном специализируются именно на подобных типах услуг.
• Colocation. Размещение сервера клиента на площадке дата-центра за определённую плату. Стоимость зависит от энергопотребления и тепловыделения размещаемого оборудования, пропускной способности подключаемого к оборудованию канала передачи данных, а также размера и веса стойки.
• Аренда телекоммуникационных стоек. Передача клиенту стоек для монтажа собственного или клиентского оборудования. Формально это частный случай colocation, но с основным отличием в том, что арендаторы в основном юридические лица.
• Выделенная зона (Dedicated area). В некоторых случаях владельцы дата-центра выделяют часть технологических площадей для специальных клиентов, как правило, финансовых компаний, имеющих строгие внутренние нормы безопасности. В этом случае дата-центр предоставляет некую выделенную зону, обеспеченную каналами связи, электроснабжением, холодоснабжением и системами безопасности, а клиент сам создает свой дата-центр внутри этого пространства.

Сетевая инфраструктура

Коммуникации дата-центра чаще всего базируются на сетях с использованием протокола IP. Дата-центр содержит несколько роутеров и свитчей, которые управляют трафиком между серверами и «внешним миром». Для надёжности дата-центр иногда подключен к интернету с помощью множества разных внешних каналов от разных провайдеров.

Некоторые серверы в дата-центре служат для работы базовых интернет- и интранет-служб, которые используются внутри организации: почтовые сервера, прокси-сервера, DNS-сервера и т. п.

Сетевой уровень безопасности поддерживают межсетевые экраны, VPN-шлюзы, IDS-системы и т. д. Также используются системы мониторинга трафика и некоторых приложений.

«Треш-дата-центры»

В последние годы на фоне глобального кризиса, получили развитие проекты максимально бюджетных «трэш-дата-центров» (англ. trash — мусор). Как правило, это большой склад либо ангар, минимально приспособленный для размещения стоек, который по классификации TIA-942 не всегда соответствует даже уровню Tier 1. Клиент обеспечивается негарантированным электропитанием, подключением к Интернет и местом для стойки. Если клиент желает иметь гарантированное электропитание, то должен поставить собственный ИБП в стойку. Охлаждение оборудования происходит за счёт естественного воздухообмена в помещении.

Достоинством данной услуги для клиента является крайне низкая цена, составляющая до 20—30 % от стоимости размещения сервера в дата-центрах уровня Tier 2 и Tier 3. Также в случае данного типа дата-центров можно говорить о некоторой экологичности, поскольку нет затрат на охлаждение помещения и оборудования (в случае же «обычного» дата-центра на это расходуется до 30 % от величины его общего энергопотребления).

Дата-центры в России

В России количество дата-центров постоянно растет: для этого переоборудуются существующие здания, а также строятся новые. В основном их местоположение ограничено крупными региональными центрами, такими как Москва и Санкт-Петербург. На их возникновение влияет наличие в том или ином месте централизованных точек обмена трафиком. Точной количественной информации по распределению коммерческих дата-центров в мире не существует^[3]. Однако судить о том, в каких регионах услуги дата-центров представлены наиболее широко, можно, например, с помощью независимого ресурса DataCenterMap, который был создан совладельцем одной из компаний, предоставляющих услуги хостинга, с целью облегчить поиск подходящего дата-центра потенциальным клиентам. Datacentermap пополняется данными при участии компаний — владельцев дата-центров, при этом вносимые данные в обязательном порядке проверяются владельцем ресурса.

Пожары в дата-центрах

• 27 марта 2010 года 21:00 по киевскому времени в дата-центре крупного украинского хостинг-провайдера в Одессе (ул. Дальницкая, 46) начался пожар. Система пожаротушения не сработала, а прибывшие на место пожарные не имели газовых средств огнетушения. В результате серверы пострадали как от воздействия огня, так и от воды^[4].
• 30 мая 2008 года в дата-центре «The Planet» в Хьюстоне по причине короткого замыкания возник пожар. Огонь не дошёл до серверов, где хранятся данные клиентов, но из-за него было прервано энергоснабжение. В общей сложности пострадало 9 тыс. серверов, на которых хранились данные 7,5 тыс. клиентов провайдера. После пожара данные клиентов разместили в других дата-центрах «The Planet»^[5].

Интересные факты

Крупнейший в СНГ дата-центр будет создан в Павлодаре (Казахстан). Строительство планируется начать в конце 2011 года и завершить в третьем квартале 2012 года^[6].

Примечания