Практические аспекты построения современных центров обработки данных (ЦОД)

Блог

Практические аспекты построения современных центров обработки данных (ЦОД)

18 июня 2025

В эпоху цифровизации и повсеместного распространения информационных технологий особую значимость приобретает инфраструктура, обеспечивающая надежное хранение и обработку данных. Центры обработки данных (ЦОД) становятся частью крупной компании, обеспечивая бесперебойную работу информационных систем и сервисов.

Что такое современный ЦОД и какие задачи он решает

Центр обработки данных — это комплекс технологического оборудования и инженерных систем для размещения серверного оборудования и обеспечения бесперебойной работы. Основные задачи, решаемые помещением ЦОД:

● хранение и обработка данных различных типов: от текстовых документов до мультимедийных файлов;

● обеспечение доступности сервисов (uptime);

● защита информации от несанкционированного доступа;

● управление большими объемами данных (Big Data);

● интеграция с облачными сервисами;

● поддержка работы критически важных бизнес-приложений.

Здание ЦОД оснащаются системами автоматического мониторинга и управления, что позволяет оперативно реагировать на изменения в работе оборудования и инфраструктуры. Важную роль играет грамотное проектирование систем охлаждения и вентиляции, так как от этого напрямую зависит надежность работы серверного оборудования.

Особое внимание уделяется вопросам резервного копирования и восстановления информации. ЦОД предусматривают наличие уровней резервирования, что позволяет минимизировать риски потери информации.

Ключевые требования к помещению ЦОД

Надежность и отказоустойчивость

Для обеспечения высокой доступности (uptime) используются схемы резервирования. Наиболее распространенные уровни по классификации Uptime Institute:

● Tier I — базовая инфраструктура с минимальным резервированием;

● Tier II — резервирование критически важных компонентов по схеме N+1;

● Tier III — возможность проведения техобслуживания без остановки работы;

● Tier IV — максимальное резервирование систем с двукратным дублированием.

Для повышения отказоустойчивости дата-центры оснащаются:

● системами бесперебойного питания (ИБП) с двойным преобразованием;

● резервными источниками электроснабжения (дизель-генераторы);

● дублированием сетевых подключений;

● системами автоматического переключения между резервными каналами;

● средствами мониторинга и оповещения о нештатных ситуациях.

Масштабируемость и гибкость

Масштабируемость — это способность инфраструктуры ЦОД расти вместе с бизнесом. Размещение ЦОД проектируется с учетом возможности:

● горизонтального масштабирования серверных стоек;

● добавления новых систем хранения данных;

● увеличения пропускной способности сети;

● модернизации систем охлаждения и электропитания;

● расширения систем безопасности.

Гибкость инфраструктуры позволяет:

● быстро адаптировать ЦОД под новые задачи;

● перераспределять ресурсы между проектами;

● внедрять новые сервисы и приложения;

● проводить тестирование и деплоймент без остановки работы.

Энергоэффективность

Для ее повышения применяются:

● системы свободного охлаждения (фрикулинг);

● интеллектуальное управление энергопотреблением;

● энергоэффективное серверное оборудование;

● оптимизация систем освещения;

● использование рекуперации тепла;

● автоматизация режимов работы инженерных систем;

● применение энергосберегающих технологий в строительстве.

Безопасность (физическая и цифровая)

Требования к ЦОД по физической безопасности:

● система контроля доступа с использованием биометрии;

● круглосуточная охрана и видеонаблюдение;

● системы пожарной сигнализации и пожаротушения;

● защита от несанкционированного проникновения;

● контроль за перемещением персонала;

● системы резервного копирования.

Цифровая безопасность:

● многоуровневая система защиты информации;

● шифрование данных на всех уровнях;

● защита от кибератак и взломов;

● мониторинг сетевой активности;

● системы резервного копирования и восстановления;

● защита от внутренних угроз;

● соответствие требованиям регуляторов (ФЗ-152, ПП-1119, Приказ ФСТЭК).

ЦОД оснащаются системами предиктивного мониторинга, которые позволяют своевременно выявлять потенциальные угрозы и предотвращать инциденты. Регулярное техническое обслуживание и аудит безопасности — обязательные элементы работы дата-центра.

Этапы проектирования и запуска ЦОД

Подбор площадки и подготовка помещения

При подборе места необходимо учитывать следующие факторы:

● географические и климатические условия (температурные режимы, влажность, риски природных катастроф);

● наличие надежных источников электроснабжения, возможность подключения к системам охлаждения, телекоммуникационным сетям;

● удаленность от промышленных объектов, отсутствие повышенного уровня шума, защита от несанкционированного доступа;

● строительные особенности (прочность перекрытий, возможность установки систем вентиляции и кондиционирования, наличие грузового лифта).

После выбора площадки начинается этап подготовки помещения. Это включает:

● строительство или реконструкцию здания с учетом требований к огнестойкости и звукоизоляции;

● установку систем пожаротушения и дымоудаления;

● монтаж инженерных коммуникаций (водоснабжение, канализация, вентиляция);

● создание условий для бесперебойного электроснабжения с установкой источников бесперебойного питания и резервных генераторов;

● гидроизоляцию помещения для защиты серверного оборудования от протечек.

Архитектура инженерных систем

Инженерные системы ЦОД должны быть спроектированы таким образом, чтобы обеспечивать надежную работу систем центра обработки данных:

● электроснабжение должно предусматривать многоуровневое резервирование и возможность быстрого переключения между источниками питания;

● охлаждения проектируются с учетом тепловыделения серверного оборудования (системы свободного охлаждения, прецизионные кондиционеры или чиллеры);

● вентиляция должна обеспечить постоянный приток свежего воздуха и удаление отработанного, контроль температуры и влажности;

● пожарная безопасность включает не только средства обнаружения пожара, но и автоматические системы пожаротушения, дымоудаления и оповещения;

● мониторинг объединяет инженерные системы в единый комплекс, позволяя централизованно управлять работой ЦОД и оперативно реагировать на нештатные ситуации.

Планирование ИТ-оборудования и размещения стоек

На этапе планирования размещения ИТ-оборудования необходимо учитывать следующие аспекты:

● выбор серверного оборудования с учетом требований к производительности, надежности и энергопотреблению;

● определение количества и типов серверов, систем хранения данных, сетевого оборудования;

● разработка схемы размещения стоек с учетом распределения нагрузки на системы охлаждения и электроснабжения;

● создание плана резервного копирования и размещения дополнительных систем хранения данных;

● обеспечение свободного доступа к оборудованию для технического обслуживания и модернизации;

● проектирование систем управления и мониторинга ИТ-инфраструктуры, включая средства автоматизации и диспетчеризации.

Особое внимание уделяется вопросам эргономики и безопасности при размещении оборудования. Необходимо предусмотреть быстрый доступ к важным компонентам системы, а также обеспечить защиту от внешних воздействий.

Технологии и стандарты, применяемые в современных ЦОД

Модульные ЦОД и контейнерные решения

Модульные ЦОД представляют собой предварительно собранные блоки, которые можно быстро развернуть на месте эксплуатации. Такие решения обладают рядом преимуществ:

● быстрая установка и масштабируемость;

● стандартизация компонентов, что упрощает обслуживание;

● возможность поэтапного расширения;

● высокая степень автоматизации.

Контейнерные решения — это готовые к эксплуатации модули в виде контейнеров, которые размещены в помещении или на открытой площадке. Они отличаются:

● мобильностью и возможностью быстрого перемещения;

● стандартизированными размерами и мощностью;

● простотой интеграции с существующей инфраструктурой;

● возможностью использования в различных климатических условиях.

Резервирование по стандартам TIER

Стандарты TIER от Uptime Institute являются основополагающими при проектировании надежных ЦОД:

● Tier I — базовая инфраструктура с минимальным резервированием. Характеризуется наличием единственного источника питания и системы охлаждения;

● Tier II — предполагает наличие резервного источника питания и системы охлаждения по схеме N+1. Это позволяет проводить обслуживание без остановки работы;

● Tier III — допускает проведение техобслуживания без остановки работы за счет использования независимых источников питания и систем охлаждения. Также предусматривается возможность горячего резервирования компонентов;

● Tier IV — максимальный уровень надежности с двойным резервированием всех систем. Обеспечивает непрерывную работу даже при отказе отдельных компонентов.

SDN, виртуализация и автоматизация

SDN (Software-Defined Networking) позволяет централизованно управлять сетевой инфраструктурой через программное обеспечение. Это обеспечивает:

● гибкость в распределении сетевых ресурсов;

● возможность быстрого изменения конфигурации сети;

● автоматизацию процессов управления трафиком;

● повышение безопасности за счет централизованного контроля.

Виртуализация в ЦОД включает:

● виртуализацию серверов (виртуальные машины);

● виртуализацию систем хранения данных;

● виртуализацию сетевых функций (NFV).

Преимущества виртуализации:

● повышение эффективности использования ресурсов;

● возможность быстрого масштабирования;

● снижение затрат на физическое оборудование;

● упрощение управления ИТ-инфраструктурой.

Автоматизация процессов в ЦОД включает:

● системы мониторинга и оповещения;

● автоматическое масштабирование ресурсов;

● управление жизненным циклом оборудования;

● автоматизированное резервное копирование и восстановление данных;

● мониторинг энергопотребления и оптимизация работы систем.

Распространенные ошибки при проектировании и запуске ЦОД

● Размещение в местах с неподходящими климатическими условиями.

● Недостаточная оценка инфраструктуры и рисков.

● Игнорирование принципов «горячих» и «холодных» коридоров.

● Неправильная планировка систем охлаждения и вентиляции.

● Отсутствие резервных источников питания.

● Переоценка возможностей существующих систем.

● Неэффективное использование площадей серверных залов.

● Недостаточное внимание к вопросам энергоэффективности.

● Неправильный расчет габаритов стоек.

● Отсутствие планов по модернизации и масштабированию.

● Несоответствие требованиям по безопасности и надежности.

● Использование некачественных материалов.

● Нарушение технологических процессов при установке оборудования.

● Отсутствие должного тестирования систем.

Заключение: нормы и требования к ЦОД

Построение современного центра обработки данных требует комплексного подхода, учитывающего все аспекты: от выбора площадки и проектирования инженерных систем до выбора оборудования и организации безопасности. Важно понимать, что экономия на качестве на этапе проектирования может привести к затратам в будущем. Только тщательное планирование, использование передовых технологий и постоянный контроль этапов строительства позволят создать надежный и энергоэффективный ЦОД, способный соответствовать требованиям бизнеса и обеспечивать бесперебойную работу информационных систем.

tags:

Блог