03.05.2022

Unit per monoblock: the modular UPS revolution in data centers

Today's data center market is witnessing a quiet revolution in uninterruptible power supplies. Data centers are moving from classic monoblock units to modular solutions.

Сегодня на рынке дата-центров идет тихая революция в сфере источников бесперебойного питания. От классических моноблочных аппаратов ЦОДы переходят к модульным решениям. О причинах и перспективах энергетический революции рассказывает главный энергетик компании Linxdatacenter Андрей Чеснов.

Борьба за пространство и эффективность  

Согласно прогнозу Research & Markets, в ближайшие пять лет мировой рынок дата-центров будет расти на 4,5% в год. Gartner сообщает, что по итогам 2021 года был зафиксирован рекордно высокий уровень спроса на ресурсы ЦОДов, а глобальные расходы на инфраструктуру дата-центров составили $200 млрд, что на 6% больше, чем в 2020 году.

Рост центров обработки данных требует не только наращивания площадей, но и расширения операционных возможностей для увеличения производительности. Но причем здесь энергетика?

Системы энергообеспечения играют основную роль в базовой инженерной инфраструктуре ЦОДов. Источники бесперебойного питания – одна из ключевых составляющих таких систем. ИБП обеспечивают 100%-ный уровень подачи электричества во избежание простоев ИТ и сетевого оборудования в случае наступления аварийных ситуаций.

Сегодня в отрасли происходит тихая ИБП-революция: от классических моноблочных аппаратов дата-центры переходят к модульным решениям, отвечающим всем вызовам времени.

Одни сплошные плюсы 

Модульная архитектура в ИБП предполагает «сборку» устройства в стойке из нескольких функциональных элементов определенной мощности. Так достигается возможность масштабировать производительность решения с определенным шагом, быстро наращивая или снижая общую мощность. В случае моноблочного ИБП такая маневренность невозможна. Вы покупаете и запускаете строго определенный объем ресурса ИБП.

 Преимущества модулей: 

1. Модульные ИБП позволяют получать экономически эффективную модель потребления с оплатой новых мощностей по мере роста, минимизируют эксплуатационные расходы и повышают отказоустойчивость. Модульная архитектура позволяет добиться лучшей унификации узлов и компонентов ИБП, что, в свою очередь, существенно снижает себестоимость изделия, увеличивает КПД системы и уменьшает время восстановления работы после аварийного отказа любого компонента, так как требуется иметь в запасе меньшее количество запасных частей и узлов. При этом запасные модули уже могут находиться на территории пользователя для сокращения времени транспортировки на объект.

2. Больше свободного пространства. Модульные ИБП существенно компактнее моноблочных. Так, ИБП на 500 кВт занимает объем одной телекоммуникационной стойки, моноблок потребует 2-2,5.

3. Масштабируемость. Несмотря на компактные размеры модульные шкафы поддерживают установку дополнительных силовых модулей, что обеспечивает ЦОДам большую гибкость в наращивании мощности в соответствии с требованиями бизнеса без дополнительной площади.

Архитектура модульных ИБП позволяет дата-центрам наращивать мощность постепенно, более точно подбирая объем в соответствии с нагрузкой. В результате мощность системы может быть увеличена во много раз по сравнению с первоначально установленной. Существующие решения этого профиля сегодня позволяют обеспечивать расширение сети ИБП в параллели до 5 МВА.

4. Высокая доступность ресурса. Непрерывное электропитание обеспечивает доступность ИТ-систем и имеет решающее значение для работы дата-центра.

В моноблочном ИБП для технического обслуживания или масштабирования может потребоваться временное отключение от сети, то есть «запланированный простой». В модульных ИБП работает функция горячей замены – hot swap – модули добавляются или заменяются за несколько минут без остановки системы в целом. Данные действия по горячей замене модулей вполне осуществимы силами персонала пользователя при минимальном уровне знаний.

Для сравнения, замена узлов и компонентов в моноблоке является сложным процессом и производить замену могут только обученные специалисты сервисной службы, имеющие достаточный опыт производства подобных работ. Таким образом, любой отказ конденсатора или платы питания приводит к полному выходу ИБП из строя на продолжительное время.

5. Высокая надежность. Исходя из требований нагрузки, можно предусмотреть минимальную избыточность узлов, потеря которых не вызовет простоя системы. При этом избыточность может быть обеспечена как для силовых узлов, так и для модулей управления или коммуникации.

На нашей площадке система гарантированного электроснабжения реализована на базе четырех модульных ИБП Delta DPH-Series 500 мощностью 500 кВт каждый. О том, как проходила модернизация системы в разгар пандемии, мы рассказали в статье на Хабре.

Случай из недавней практики: в результате отказа элемента вышел из строя один из модулей ИБП на нашей площадке, и система мониторинга зафиксировала аварию. Однако на работоспособности всей системы это никак не сказалось, так как мы потеряли только часть избыточного резерва, который в нормальном режиме не был задействован нагрузкой.

Текущий успех: епархия новых вендоров 

По прогнозам, мировой рынок модульных ИБП достигнет $7,5 млрд к 2030 году, при росте на 8,1% в период с 2021 по 2030 год. На данный момент модульность быстро становится стандартом для ИБП в основном из-за возможности значительно сократить расходы на техническое обслуживание и сервис.

Модульные ИБП не существовали как формат до недавнего времени, потому что не было текущего уровня потребностей в мощностях и таких скоростей масштабирования. Этим объясняется и современная картина миграции форматов: модульные ИБП все чаще идут в ЦОДы, тогда как моноблочные решения «переезжают» на промышленные предприятия со стабильной прогнозируемой нагрузкой.

Отсутствие осведомленности среди мелких производственных предприятий и необходимость высоких капитальных и эксплуатационных затрат – основные сдерживающие факторы роста рынка. Однако ситуацию на консервативном рынке инженерных систем для ЦОД меняют компании-новички.

Лидеры и ветераны рынка сами создают пространство для захода новых игроков. Довольно часто приходится сталкиваться с ситуацией, когда необходимого (причем срочно) оборудования на складе вендора в России просто нет. А в современных условиях ждать быстрой доставки по запросу не стоит.

Таким образом, приходится изучать рынок, на котором активную экспансию начал Китай. Молодые мобильные компании обладают хорошим продуктом, на голову превосходящим классические решения в плане удобства эксплуатации. Они быстро привозят заказы, внедряют, обеспечивают массу бонусов (например, бесплатное обучение и реагирование техподдержки в день обращения).

Гиганты слабо мотивированы на новые продажи: они покоятся на сервисных контрактах с имеющимися клиентами. Поэтому у них нет должного стремления развивать продукт. Отсюда разрыв в качестве управления между модульными ИБП новых китайских игроков и решениями мастодонтов рынка.

У передовых игроков рынка из Поднебесной управление параметрами происходит через тач-скрин панель с большой степенью интеграции (все часто используемые интерфейсы, такие как SNMP, MODBUS TCP, USB уже интегрированы в тач-панель), при этом настраивать можно абсолютно все параметры ИБП в максимально user-friendly ключе. Обновление программного обеспечения (Firmware микроконтроллеров) даже не требует подключения компьютера, достаточно подключить USB-флэш накопитель с файлами прошивок к разъёму на тач-панели. В решениях же лидеров отрасли настройки до сих пор могут меняться через перепрограммирование после полного отключения ИБП.

Кроме того, сотрудничество с большими западными вендорами сегодня чревато из-за геополитических рисков. Китайские игроки в этом смысле выглядят гораздо безопаснее, и за счет статуса надежного партнера отыгрывают большинство скептических настроений в свой адрес в плане качества.

Эволюция 

Эксперты прогнозируют, что модульные ИБП в перспективе станут еще более важной и гибкой технологией.

Например, при использовании альтернативных источников энергии модульные ИБП смогут фильтровать электроэнергию различного качества, чтобы обеспечить стабильное по частоте и напряжению питание ЦОДа.

Второй возможный вектор развития – интеллектуальный функционал для предупреждения проблем с электроснабжением. По мере того, как дата-центры становятся все более автоматизированными, ИБП будут интегрироваться в системы мониторинга и управления.

Через несколько лет они смогут стать важной компонентой не только в обеспечении надежности и доступности, но и предсказуемости обеспечения энергетикой. Устройства ИБП будут собирать и анализировать данные, чтобы прогнозировать динамику потребления энергии и сопоставлять с доступным ресурсом.

News and publications

You may also be interested in

Write to us

How we optimized customer data center management

Data center is a complex IT and engineering object, which requires professionalism at all levels of management: from managers to technical specialists and executors of maintenance works. Here's how we helped our client put operational management in corporate data centers in order.
 

Taras Chirkov, Head of Data Center in St. Petersburg  in St. Petersburg 

Konstantin Nagorny, chief engineer of data center in St. Petersburg.  in St. Petersburg 

Data center is a complex IT and engineering object, which requires professionalism at all levels of management: from managers to technical specialists and executors of maintenance works. Here's how we helped our client put operational management in corporate data centers in order.  

Management is in the lead 

The most advanced and expensive IT equipment will not bring the expected economic benefits if proper processes of engineering systems operation in the data center, where it is located, are not established.  

The role of reliable and productive data centers in today's economy is constantly growing along with the requirements for their uninterrupted operation. However, there is a big systemic problem on this front.  

A high level of "uptime" - failure-free operation of a data center without downtime - depends very much on the engineering team that manages the site. And there is no single formalized school of data center management.  

And there is no single formalized school of data center management.    

Nationwide  

In practice, the situation with the operation of data centers in Russia is as follows.  

Data centers in the commercial segment usually have certificates confirming their management competence. Not all of them do, but the very specifics of the business model, when a provider is responsible to the client for the quality of service, money and reputation in the market, obligates them to own the subject. 

The segment of corporate data centers that serve companies' own needs lags far behind commercial data centers in terms of operational quality. The internal customer is not treated as carefully as the external customer, not every company understands the potential of well-configured management processes. 

Finally, government departmental data centers - in this regard, they are often unknown territory due to their closed nature. An international audit of such facilities is understandably impossible. Russian state standards are just being developed.  

This all translates into a "who knows what" situation. "Diverse" composition of operation teams composed of specialists with different backgrounds, different approaches to the organization of corporate architecture, different views and requirements to IT departments.  

There are many factors that lead to this state of affairs, one of the most important is the lack of systematic documentation of operational processes. There are a couple of introductory articles by Uptime Institute which give an idea of the problem and how to overcome it. But then it's necessary to build the system by your own efforts. And not every business has enough resources and competence for that.  ⠀⠀  

Meanwhile, even a small systematization of management processes according to industry best practices always yields excellent results in terms of improving the resilience of engineering and IT systems.  

Case: through thorns to the relative order 

Let's illustrate by the example of an implemented project. A large international company with its own data center network approached us. The request was for help to optimize the management processes at three sites where IT systems and business-critical applications are deployed.  

The company had recently undergone an audit of its headquarters and received a list of inconsistencies with corporate standards with orders to eliminate them. We were brought in as a consultant for this as a bearer of industry competence: we have been developing our own data center management system and have been educating on the role of quality in operational processes for several years.  

Communication with the client's team began. The specialists wanted to get a well-established system of data center engineering systems operation, documented on the processes of monitoring, maintenance and troubleshooting. All this had to ensure optimization of the infrastructure component in terms of IT equipment continuity.  

And here began the most interesting part.  

Know thyself 

To assess the level of data centers in terms of compliance with standards, you need to know the exact requirements of the business to IT systems: what is the level of internal SLA, the allowable period of equipment downtime, etc.  

It became clear right away that the IT department did not know exactly what the business wanted. There were no internal criteria of service quality, no understanding of the logic of their own infrastructure.  

Colleagues simply had no idea what the permissible downtime for IT-related operations was, what the optimal system recovery time in case of a disaster was, or how the architecture of their own applications was structured. For example, we had to figure out whether a "crash" of one of the data centers would be critical to the application, or if there were no components affecting the application.  

Without knowing such things, it is impossible to calculate any specific operational requirements. The client recognized the problem and increased coordination between IT and the business to develop internal requirements and establish relationships to align operations.  

Once an understanding of the IT systems architecture was achieved, the team was able to summarize the requirements for operations, contractors, and equipment reliability levels.  

Improvements in the process 

Our specialists traveled to sites to assess infrastructure, read existing documentation, and checked the level of compliance of data center projects with actual implementation.  

Interviews with the responsible employees and their managers became a separate area of focus. They told what and how they do in different work situations, how the key processes of engineering systems' operation are arranged.  

After starting the work and getting acquainted with the specifics of the task the client "gave up" a little: we heard the request "just to write all the necessary documentation", quickly and without deep diving into the processes.  

However, proper optimization of data center "engineering" management implies the task to teach people to properly assess the processes and write unique documentation for them based on the specifics of the object.  

It is impossible to come up with a working document for a specific maintenance area manager - unless you work with him at the site continuously for several months. Therefore this approach was rejected: We found local leaders who were willing to learn themselves and lead their subordinates.  

Having explained the algorithm of documents creation, requirements to their contents and principles of instructions ecosystem organization, for the next six months we controlled the process of detailed writing of documentation and step-by-step transition of the personnel to work in a new way. 

This was followed by a phase of initial support for work on the updated regulations, which lasted one year in a remote format. Then we moved on to training and drills - the only way to put the new material into practice.  

What's been done 

In the process, we were able to resolve several serious issues.  

First of all, we avoided double documentation, which the client's employees feared. To this end, we combined in the new regulations the regulatory requirements applied to various engineering systems as standard (electrics, cooling, access control), with industry best practices, creating a transparent documentation structure with simple and logical navigation.   

The principle of "easy to find, easy to understand, easy to remember" was complemented by the fact that the new information was linked to the old experience and knowledge of the employees. 

Next, we reshuffled the staff of service engineers: several people turned out to be completely unprepared for the change. The resistance of some was successfully overcome in the course of the project through the demonstration of benefits, but a certain percentage of employees turned out to be untrained and unresponsive to new things.  

But we were surprised by the company's frivolous attitude to its IT infrastructure: from the lack of redundancy of critical systems to the chaos in the structure and management.  

In 1.5 years the engineering systems management processes have been pumped up to the level that allowed the company's specialists to successfully report "for quality" to the auditors from the headquarters.  

With the support of the operating component development pace the company will be able to pass any existing certification of data centers from leading international agencies.  

Summary 

In general, the prospects of consulting in the field of operational management of data centers, in our opinion, are the brightest.  

The process of digitalization of the economy and the public sector is in full swing. Yes, there will be a lot of adjustments in the launch of new projects and plans for the development of old ones, but this will not change the essence - the operation should be improved at least to improve the efficiency of already built sites.  

The main problem here: many managers do not understand what thin ice they are walking on, not paying proper attention to this point. The human factor is still the main source of the most unpleasant accidents and failures. And it needs to be explained.  

Government data center projects are also becoming more relevant now and require increased attention in terms of operations: the scope of government IT systems is growing. Here, too, the development and introduction of a system of standardization and certification of sites will be required.  

When the requirements to public data centers in Russia at the level of legislation will be reduced to a standard, it can be applied to commercial data centers, including for the placement of public IT resources.  

The work in this area is ongoing, we are participating in this process in consultation with the Ministry of Digital and by building competencies for teaching courses on data center operation at the ANO Data Center. There is not much experience on such tasks in Russia, and we believe that we should share it with colleagues and clients. 

Unit per monoblock: the modular UPS revolution in data centers

BEST, money transfer and payments operator

business challenge

The customer faced a technical issue with a persistent BGP session flag with Linxdatacenter hardware. We examined the problem and found out that one of customer’s hosts was under a DDoS attack.

Because of the distributed nature of the attack, traffic couldn’t be filtered effectively, and disconnecting the host from the external network wasn’t an option. The attack stopped after changes in the server configuration, but resumed the day after. A 5.5 Gbps attack overloaded the junctions with internet providers, affecting other Linx Cloud users. To mitigate the effects of the attack, we employed a dedicated DDoS protection service.

Solution

To ensure the continuous availability of resources hosted in Linx Cloud, we rerouted all the customer’s traffic through StormWall Anti-DDoS system. The attack was stopped within half an hour. To prevent future cyberattacks, we organized all connections to the customer’s resources through the StormWall network.

client:

BEST, money transfer and payments operator

business challenge

The customer faced a technical issue with a persistent BGP session flag with Linxdatacenter hardware. We examined the problem and found out that one of customer’s hosts was under a DDoS attack.

Because of the distributed nature of the attack, traffic couldn’t be filtered effectively, and disconnecting the host from the external network wasn’t an option. The attack stopped after changes in the server configuration, but resumed the day after. A 5.5 Gbps attack overloaded the junctions with internet providers, affecting other Linx Cloud users. To mitigate the effects of the attack, we employed a dedicated DDoS protection service.

Solution

To ensure the continuous availability of resources hosted in Linx Cloud, we rerouted all the customer’s traffic through StormWall Anti-DDoS system. The attack was stopped within half an hour. To prevent future cyberattacks, we organized all connections to the customer’s resources through the StormWall network.

Thank you for your inquiry, we will get back to you shortly!