Критерии проектирования по пространству и электропитанию

Раздел описывает подходы к планированию мощности, охлаждения и распределения площадей в компьютерных залах ЦОД. Рассматриваются зависимости между типами ИТ-платформ, плотностью энергопотребления и сценариями обновления оборудования.

Общие принципы

Традиционно при проектировании ЦОД используется плотность энергопотребления (Вт/м² или Вт/стойку) как основной параметр расчёта мощности и охлаждения. Однако такой подход часто приводит к ошибкам, так как не учитывает различия между типами оборудования и их жизненным циклом.

Корректное проектирование требует анализа:

состава и типа ИТ-платформ;
их функционального назначения (вычисления, хранение, сеть);
скорости обновления и ввода новых систем;
сценариев роста и замены технологий.

Планирование мощности не должно исходить только из текущей плотности нагрузки (например, 1000 Вт/м²). Следует определять будущие требования на основе анализа оборудования и сценариев обновления.

Зависимость от типа платформ

Будущие требования к площади, питанию и охлаждению определяются типом и функциональностью ИТ-платформ.

Классификация основных платформ:

Сетевое оборудование (Network) — маршрутизаторы, коммутаторы, телекоммуникационные узлы.
Серверные системы (Appliances) — одноюнитовые и стоечные серверы общего назначения.
Blade-серверы — высокая плотность вычислений, значительная тепловая нагрузка.
Системы крупной обработки (Mainframe, HPC) — высокий уровень энергопотребления и требовательность к охлаждению.
Дисковые массивы большой ёмкости (Large Frame Arrays) — занимают значительную площадь и требуют отдельного питания.
Стоечные дисковые массивы (Rack-Mounted Arrays) — интегрируются в стандартные шкафы и могут обновляться постепенно.

Пример многоплатформенного зала

flowchart TB classDef node fill:#e3f2fd,stroke:#1565c0,stroke-width:1.2px,font-size:14px; NW["Сетевое оборудование"]:::node APP["Серверы и Appliance"]:::node BL["Blade-серверы"]:::node DA["Дисковые массивы (Rack)"]:::node LF["Large Frame / Mainframe / HPC"]:::node TAPE["Ленточные библиотеки"]:::node NW --> APP --> BL --> DA --> LF --> TAPE

Каждая из категорий предъявляет разные требования к компоновке, питанию и охлаждению. Например, blade-серверы создают плотность до 25–30 кВт/стойку, в то время как сетевое оборудование — 3–6 кВт/стойку.

Обновление оборудования (Refresh)

Проектирование должно учитывать жизненный цикл платформ и сценарии их обновления. «Рефреш» — замена оборудования на новое — создаёт временные пики по нагрузке и площади.

Типовые сценарии:

Постепенное обновление (rack-by-rack) — замена отдельных серверов или стоек, увеличение нагрузки ≤5%.
Полная миграция платформы (platform refresh) — параллельная работа старой и новой систем, удвоение потребления и площади на период миграции (до нескольких месяцев).
Обновление дисковых массивов — требует ввода нового комплекса перед отключением старого; пиковая мощность и охлаждение удваиваются.

При проектировании инженерных систем необходимо закладывать резерв по мощности и площади не менее 20–30% для сценариев миграции и временной эксплуатации дублирующих систем.

$$ P_{future} = P_{current} \times (1 + R_{refresh}) $$

где: - $P_{future}$ — проектная мощность с учётом обновления; - $P_{current}$ — текущая расчётная мощность; - $R_{refresh}$ — коэффициент запаса (0,2–0,3).

Плотность мощности

Плотность мощности зала — это результирующий параметр, а не исходный. Её значение определяется после анализа состава оборудования и резервов роста.

Рекомендации:

Не использовать усреднённые значения (например, 1000 Вт/м²) без анализа платформ.
Рассчитывать фактическую плотность после моделирования состава и количества стоек.
Для серверных залов современного уровня проектировать диапазон 800–2000 Вт/м², с возможностью локального увеличения до 3000 Вт/м² при установке blade-серверов.

$$ D_{room} = \frac{P_{total}}{S_{IT}} $$

где: - $D_{room}$ — плотность мощности зала (Вт/м²); - $P_{total}$ — суммарная активная мощность ИТ-нагрузки (Вт); - $S_{IT}$ — полезная площадь ИТ-зоны (м²).

Пример компоновки многоплатформенного зала

Пример распределения оборудования по типам платформ в одном компьютерном зале.

flowchart TB classDef rack fill:#f1f8e9,stroke:#2e7d32,stroke-width:1.2px,font-size:13px; classDef area fill:#fff8e1,stroke:#f9a825,stroke-width:1.2px,font-size:14px; subgraph AREA["План компьютерного зала"] NET["Секция A — Сетевые стойки"]:::rack SRV["Секция B — Серверы и blade-системы"]:::rack DAS["Секция C — Дисковые массивы"]:::rack HPC["Секция D — HPC / Mainframe"]:::rack LIB["Секция E — Ленточные библиотеки"]:::rack end

В типовом зале более 80% площади и мощности занято основными вычислительными и хранилищными платформами. Оставшиеся 20% обеспечивают возможность обновления оборудования без снижения доступности.

Ключевые идеи

Проектирование мощности начинается с анализа типов оборудования, а не с усреднённых Вт/м².
При планировании учитываются сценарии роста и обновления (refresh).
Для дисковых массивов и крупных систем закладывается удвоенная мощность на период миграции.
Средняя плотность зала — 800–2000 Вт/м², с возможностью увеличения до 3000 Вт/м².
Резерв мощности и площади должен составлять не менее 20–30% от номинала.
Конфигурация зала строится по типам платформ для оптимального охлаждения и маршрутизации кабелей.