Prefab-ЦОДы: растущий рынок и перспективные технологии

Prefab-ЦОДы (ЦОДы, собранные и протестированные в заводских условиях) прочно заняли свое место на рынке, перейдя из категории экзотических решений в число признанных технологий для реализации обширного спектра бизнес-задач. Спрос на подобные решения растет, в том числе и в России, благодаря новым технологиям 5G, интернету вещей, цифровым производствам, и сфера применения Prefab-ЦОДов постоянно расширяется.

Первые коммерческие версии Prefab-ЦОДы появились на рынке полтора десятилетия назад. На первом этапе идея заключалась в том, чтобы частично или полностью разместить инженерную инфраструктуру дата-центра в стандартном ISO-контейнере, который можно было бы легко доставить заказчику в собранном виде или даже перевозить с места на место, обеспечивая максимально быстрое развертывание инфраструктуры для сбора и хранения данных. Так появился классический контейнерный ЦОД (КЦОД). КЦОДы стали востребованы компаниями, которым требовалось быстрое создание ИТ-инфраструктуры в труднодоступных местах. При этом прокладка ВОЛС была либо невозможна, либо экономически нецелесообразна, а стоимость передачи большого количества данных по спутниковым каналам связи была слишком дорога и не давала возможности оперативно управлять системами через интернет. Высокая степень мобильности таких решений негативно отразилась на удобстве эксплуатации: формфактор ISO-контейнера накладывал значительные ограничения по набору конфигураций инженерных систем и оставлял не более полуметра на горячий и холодный коридоры при размещении серверных шкафов в один ряд. Это, в свою очередь, повлекло за собой необходимость сдвигать стойку в одну из сторон контейнера для получения к ней доступа. Решение до сих пор является актуальным для предприятий, работающих в сфере добычи полезных ископаемых, военных, экстренных оперативных служб.

Наличие вышеуказанных ограничений и потребность рынка в сжатые сроки получать готовое масштабируемое решение в необходимой точке присутствия сформировались в концепцию быстровозводимых сборных ЦОД, реализованных из отдельных конструктивных блоков — энергетического, охлаждающего, ИТ (для размещения стоек с оборудованием), что обеспечило большую гибкость для построения инженерных инфраструктур. К тому же вскоре стало понятно, что формфактор ISO-контейнера можно трансформировать в набор произвольных блоков, подходящий под разрешенный транспортный габарит, создавая и тестируя на производстве ЦОД, который впоследствии разбирается и транспортируется по дорогам общего пользования в место окончательной сборки и эксплуатации.

Такой подход оказался очень востребованным в последние пять лет, когда крупнейшие владельцы коммерческих дата-центров и мировые ИТ-компании существенно активизировали усилия по созданию, модернизации и наращиванию ресурсов собственных ЦОДов. В ходе конкурентной гонки огромное значение получил вопрос сокращения сроков ввода комплексов в эксплуатацию, а в этом деле Prefab-ЦОД дает существенное преимущество перед другими способами построения дата-центров. Кроме того, Prefab-ЦОД обеспечивает целый ряд других преимуществ — полный потенциал технологии еще предстоит раскрыть.

Мировой сегмент Prefab-ЦОД демонстрирует рост

Прогнозы относительно развития мирового рынка Prefab-ЦОДов регулярно публикуют сразу несколько зарубежных аналитических агентств. Все они сходятся в том, что сегмент продолжит активно расти и развиваться как минимум ближайшие 5-7 лет. Так, Fortune Business Insight оценивал объем мирового рынка Prefab-ЦОД в 2019 году в $16,56 млрд, по итогам нынешнего года он должен достичь $19,45 млрд, а к 2027 году глобальный объем продаж должен увеличиться до $65,55 млрд. Таким образом, среднегодовой рост в этот период составит не менее 19%, что очень немало.

Похожие цифры приводит агентство Allied Market Research. По мнению аналитиков, в 2019 году объем мирового рынка Prefab-ЦОД достиг $15 млрд, а к 2027-му он должен увеличиться вчетверо — до $60 млрд (среднегодовой рост по CAGR на уровне 18,7%). В том же ключе высказываются эксперты компаний Omdia, 451 Research и других.

Если говорить о рынке в разрезе категорий потребителей, то наибольшим спросом Prefab-ЦОДы пользуются среди компаний сектора ИТ и телеком: на них сегодня приходится около 30% всех поставок модульных дата-центров. Еще около 23% рынка составляют проекты для организаций финансового сектора, включая банки и страховые компании. На третьем месте — государственные структуры, на которые приходится более 15% рынка. Около 10% глобального рынка дают организации сферы здравоохранения.

По объемам приобретения быстровозводимых сборных центров обработки данных на мировом рынке традиционно доминируют крупные предприятия, и ожидается, что данная тенденция сохранится и в ближайшие годы. Но по мере развития рынка, появления новых технологий и в связи с постоянно растущими объемами цифровых данных все больше Prefab-ЦОДов приобретают средние по размеру компании. Это связано с тем, что модульные решения в общей массе не только сокращают сроки ввода объектов в эксплуатацию, но и упрощают управление инженерной инфраструктурой ЦОДов, обеспечивают более эффективное использование ресурсов, снижают PUE и т. д.

Самым крупным региональным рынком остается Северная Америка, главным образом США, на который приходится более 60% всех поставок Prefab-ЦОДов. На втором месте — EMEA. По темпам развития лидирует Азиатско-Тихоокеанский регион — в основном за счет таких стран, как Китай, Индия и Южная Корея.

Крупнейшими мировыми производителями Prefab-ЦОДов являются такие компании, как Baselayer Technology, Bladeroom Group, Cannon Technologies, Colt Group SA, CommScope, Dell, Diversitec, HPE, Huawei, IBM, Instant Data Centers, Iron Mountain, Legrand, Rahi Systems, Rittal, Shcneider Electric, Stulz, Vertiv, ZTE.

Примечательно, что пандемия COVID-19 и связанные с ней ограничительные мероприятия мало повлияли на темпы роста рынка Prefab-ЦОД. Напротив, распространение коронавируса стимулировало значительное увеличение трафика данных во всем мире (в основном из-за массового перехода компаний в режим дистанционной работы). Соответственно, вырос и спрос на услуги дата-центров, строительство которых не прекращалось даже во время острых фаз пандемии. Кроме того, залогом позитивной динамики рынка на ближайшие годы аналитики считают растущий спрос на услуги обработки и хранения данных в облаке, который подпитывает распространение новых технологий, таких как искусственный интеллект (ИИ), большие данные, интернет вещей (IoT).

Мировые операторы коммерческих ЦОДов и облачные провайдеры все чаще предпочитают модульные решения для развития своих дата-центров, выбирая Prefab-ЦОД из-за повышенной энергоэффективности и возможности постепенного наращивания мощностей. Ожидается, что подобные обстоятельства будут способствовать глобальному увеличению инвестиций в сферу модульных центров обработки данных.

Рынок Prefab-ЦОД в России

Хотя по сравнению с мировым рынком модульных дата-центров российский сегмент все еще крайне мал, интерес к решениям Prefab-ЦОД в последние годы активно растет в полном соответствии с глобальными тенденциями. По данным агентства маркетинговых коммуникаций AnyLine, объем сегмента Prefab-ЦОД всех типов в 2020 году составил около 2,8 млрд руб. (31,9 млн евро). Это хороший показатель, хотя в целом объем реализации модульных дата-центров в России пока что остается малозаметным на фоне проектов традиционных ЦОД. В среднем российский Prefab-ЦОД, реализованный в 2019-2020 годах, имел полезную площадь 80-100 кв. м и электрическую мощность 180-200 кВт. При этом во всех случаях отмечались крайне сжатые сроки внедрения — от 8 до 20 недель в зависимости от состава инженерной инфраструктуры, сложности и масштаба объекта. В то же время реализация проекта по созданию классического ЦОДа обычно занимает около полутора-двух лет.

Наиболее крупные объекты Prefab-ЦОДов, реализованные за последние годы, построены с использованием технологий быстровозводимых сборных конструкций. Самый большой объект такого рода имеет шаг масштабирования в 120 стойко-мест. Больше всего подобных решений за последние семь лет реализовано в Северо-Западном федеральном округе главным образом в Санкт-Петербурге. На втором месте Центральный округ — в первую очередь за счет проектов в Москве.

Что касается потребителей Prefab-ЦОД, ситуация в России не отличается от общемировой: крупнейшими заказчиками Prefab-ЦОДов являются владельцы коммерческих дата-центров и телекоммуникационные операторы. Например, компания МТС построила два модульных ЦОДа в Нижнем Новгороде и Санкт-Петербурге. В свою очередь 3Data реализует сеть дата-центров на территории Московской области с применением предсобранных ЦОДов.

Среди производителей лидером по количеству инсталляций является санкт-петербургский производитель модульных ЦОДов GreenMDC, реализовавший по состоянию на середину 2021 года в общей сложности 16 подобных объектов. Второе место занимает новосибирская компания «Утилекс», в активе которой восемь МЦОДов. На третьем месте — «Смарт АйТи» с пятью МЦОДами, но более крупными, на базе быстровозводимых конструкций. Также проекты МЦОДов в разные годы реализовывали компании «Инфосистемы Джет», «Техносерв», SDN, Huawei. В целом же на сегодняшний день по всей стране реализовано всего несколько десятков модульных дата-центров, но их количество и масштабы продолжают расти, что говорит о большом потенциале сегмента МЦОД в ближайшем будущем.

МЦОД: определение и классификация

Модульный ЦОД (МЦОД) — специализированный объект, представляющий собой связанную систему ИТ-инфраструктуры и инженерной инфраструктуры, оборудование и части которых размещены в здании или помещении, подключенном к внешним сетям (как инженерным, так и телекоммуникационным); в основе процесса создания МЦОД лежит модульный принцип построения инженерной инфраструктуры и/или ограждающей конструкции.

Быстровозводимый сборный ЦОД (БCЦОД) — объект строительства, реализованный с применением металлокаркаса или иных конструкционных элементов, в процессе создания которого используются подготовленные на заводе производителя БCЦОД элементы ограждающей конструкции; сборка конструктива, инсталляция и пусконаладочные работы инженерных систем БCЦОД производятся непосредственно на месте эксплуатации объекта.

Быстровозводимый сборный предсобранный ЦОД (БСПЦОД) — объект строительства, собранный и протестированный на заводе-производителе; БСПЦОД разбирается на крупные узлы для доставки и последующей сборки на месте его установки. В свою очередь БСПЦОД также имеют собственное деление на классы.

• Масштабируемый ЦОД — БСПЦОД обеспечивающий расширение ограждающей конструкции и инженерной инфраструктуры в процессе эксплуатации ЦОД.
• Контейнерный ЦОД — комплексный инженерный объект, обеспечивающий все необходимые условия по хранению, обработке и передаче данных, реализованный в формфакторе контейнера и предполагающий возможность транспортировки по дорогам общего пользования без разборки и демонтажа инженерной инфраструктуры.
• Микро-ЦОД — комплексный инженерный объект, как правило, с небольшим количеством стоек, обеспечивающий все необходимые условия по хранению, обработке и передаче данных, не имеющий внешней ограждающей конструкции.

В пользу хороших перспектив сегмента говорит целый ряд факторов. Например, растущий уровень цифровизации производств требует наличия все более существенных ИТ-ресурсов для обработки и хранения данных. Это стимулирует предприятия к тому, чтобы разворачивать небольшие локальные дата-центры, что особенно актуально для отдаленных регионов, где каналы широкополосного доступа (ШПД) развиты относительно слабо. В свою очередь, требования «закона Яровой» толкают телекоммуникационных операторов к развитию сетей локальных ЦОДов, обеспечивающих сбор и хранение информации во всех регионах присутствия. При этом именно Prefab-ЦОДы подходят для решения задачи лучше всего, поскольку позволяют, во-первых, быстро вводить в эксплуатацию новые мощности, а во-вторых, наращивать возможности ЦОДа по мере необходимости.

Казалось бы, можно использовать мощности коммерческих дата-центров для размещения оборудования. Но в большинстве регионов РФ подходящие площадки, как правило, отсутствуют. К тому же у операторов связи могут быть особые требования к построению ИТ-инфраструктур и хранению данных, которые исключают возможность установки оборудования у сторонних компаний.

Потребуются Prefab-ЦОДы и во время разворачивания сетей 5G: в них будут обеспечиваться первичная обработка и хранение данных с миллионов периферийных устройств интернета вещей (IoT). Так что рынок предсобранных на производстве дата-центров в России, очевидно, продолжит расти в полном соответствии с общемировыми тенденциями.

Почему выбирают Prefab-ЦОД

Одним из главных и наиболее известных преимуществ, которыми Prefab-ЦОДы обеспечивают заказчикам, является более быстрый ввод комплекса в эксплуатацию по сравнению с традиционными ЦОДами. За последние 15 лет на базе Prefab-ЦОД было реализовано множество проектов по всему миру для различных заказчиков и в разных условиях, что позволяет собрать определенную статистику и сделать выводы на основе подтвержденных фактов. Как показывает практика, если сравнивать объекты с похожими техническими параметрами, задачами и требованиями к надежности, то в общем случае построение дата-центра на основе модулей занимает в два-три раза меньше времени, чем создание традиционного ЦОДа, если считать от начала проектирования до ввода в эксплуатацию. В ряде случаев экономия времени может быть еще более существенной. Для предсобранных решений, которые состоят из типовых модулей, протестированных на заводе-изготовителе, срок ввода в эксплуатацию может составлять считаные недели. Более того, сейчас некоторые производители предлагают системы, спроектированные и произведенные в полном соответствии с требованиями Uptime Institute (TIER-Redy), благодаря чему ускоряется и упрощается процесс сертификации дата-центра на соответствие определенному классу отказоустойчивости. В России сейчас также активно ведется работа по созданию нормативной базы и сертификации дата-центров на базе Ассоциации участников отрасли ЦОД.

Вторым важным моментом является то, что при классическом подходе ЦОД, как правило, проектируется и строится сразу в расчете на максимальный объем заполнения. Но если по тем или иным причинам площадка наполняется ИТ-оборудованием не так быстро, как рассчитывалось изначально, то это грозит избыточными расходами на инженерную инфраструктуру и ее низкой энергоэффективностью при недостаточной загрузке. И напротив, Prefab-ЦОД допускает возможность наращивания мощности по мере развития дата-центра, что позволяет избежать непродуктивных капитальных вложений (CapEx) и снизить расходы на поддержку и эксплуатацию (OpEx). Помимо этого, модульный подход позволяет масштабировать площадку как по горизонтали (с точки зрения занимаемой площади), так и по вертикали (за счет увеличения плотности размещения ИТ-оборудования).

Более десяти лет назад, на начальных этапах становления концепции, гибкость наращивания Prefab-ЦОДов была не особенно высокой, и ее ощущали в основном крупные заказчики. Но по мере совершенствования и удешевления технологий спектр допустимых конфигураций существенно расширился, и на данный момент Prefab-ЦОД являются вполне оправданным решением начиная с трех-четырех ИТ-стоек (при меньшем количестве шкафов стоит подумать о мини- или микро-ЦОДе). Третье преимущество модульных систем — более высокая энергоэффективность — напрямую следует из предыдущего пункта. Отсутствие лишних на данный момент компонентов инженерной инфраструктуры позволяет добиться снижения PUE. Именно лишних, а не избыточных (обеспечивающих резервирование и высокую надежность).

Улучшает энергоэффективность и оптимизация внутреннего пространства машинного зала Prefab-ЦОД, где каждый квадратный метр площади тщательно продуман. Кстати, до сих пор можно встретить несколько устаревшее мнение о том, что внутри Prefab-ЦОДа мало места и это существенно усложняет процесс установки, замены и обслуживания оборудования. Но это уже давно не так и касается, скорее, контейнерных дата-центров типа «все в одном». Современные Prefab-ЦОДы проектируются и собираются с учетом оптимальных сервисных зон, соответственно, процесс их техобслуживания мало отличается от аналогичных действий в традиционном ЦОДе.

Предел энергоэффективности Prefab-ЦОД еще далеко не исчерпан. Сейчас для их охлаждения используются традиционные системы с воздушным или водяным охлаждением, позволяющие в ряде случаев отвести до 10-15 кВт тепла от каждой ИТ-стойки (иногда больше). Но на подходе уже новые технологии. Так, в нынешнем году компания Submer представила решение MegaPod, использующее иммерсионное охлаждение, при котором серверы погружаются в специальную диэлектрическую жидкость, что обеспечивает максимальный эффективный отвод тепла. Система выполнена в виде отдельного модуля и может иметь размеры 10-, 20- или 40-футового ISO-контейнера (вплоть до формата High Cube), оснащенного дополнительной внешней градирней. Всего представлено четыре базовые модели, рассчитанные на мощность от 100 до 800 кВт. При этом для систем на 100-400 кВт опционально доступна сертификация на соответствие уровню отказоустойчивости Uptime Institute Tier III. Полезная емкость MegaPod составляет от двух до восьми шкафов с полезной емкостью 44U, в каждом из которых можно разместить до 50 кВт ИТ-оборудования. Также есть версия повышенной мощности, где каждый из восьми 41U-шкафов позволяет отвести до 100 кВт тепла.

В свою очередь, компания Micosoft недавно отчиталась об успехах проекта Natick — автономного подводного дата-центра на основе модулей, который в ближайшем будущем может быть использован в качестве платформы для периферийных вычислений (Edge Computing). Первый прототип емкостью в одну стойку доказал свою работоспособность, без проблем проработав более ста дней в водах Калифорнийского залива. В ходе второй фазы проекта был успешно испытан уже целый модуль, емкость которого соответствует примерно 40-футовому ISO-контейнеру. На третьем этапе, который вот-вот должен стартовать, планируется построить под водой целый дата-центр мощностью 5 МВт, состоящий из 12 контейнеров. Над похожим проектом работают инженеры китайской компании Beijing Highlander Digital Technology, которая в начале 2021 года представила собственный подводный ЦОД Underwater Datacenter на основе автономных модулей.

Важнейшим фактором для любого дата-центра является отказоустойчивость. Благодаря рациональному резервированию компонентов инженерной инфраструктуры и заводскому тестированию, современные Prefab-ЦОД не уступают по этому показателю традиционным дата-центрам. Более того, модульные системы могут быть использованы для повышения надежности традиционных дата-центров, поскольку на базе Prefab-ЦОД можно в кратчайшие сроки развернуть резервный сайт требуемой мощности, в том числе на территориально удаленной площадке, обеспечив таким образом катастрофоустойчивость для критически важных ИТ-систем. Это особенно важно, например, для финансовых компаний, государственных структур и любых организаций, для которых недопустимы даже кратковременные перерывы в работе.

Сегодня Prefab-ЦОДы продолжают постепенно завоевывать как мировой, так и российский рынок. Сжатые сроки ввода в эксплуатацию, более низкие начальные капитальные затраты по сравнению с традиционными решениями, возможность поэтапного масштабирования, энергоэффективность и высокая надежность — эти и другие факторы обеспечивают популярность Prefab-ЦОДов среди все более широкого круга заказчиков. И, судя по всему, доля таких решений будет в ближайшие годы только расти.