Что такое ЦОД?

В эпоху цифровой трансформации надежная ИТ-инфраструктура становится критически важной для успеха любого бизнеса.

Компании, которые хотят обеспечить бесперебойную работу своих сервисов, защитить данные от потерь и кибератак, все чаще обращаются к профессиональным решениям — размещению оборудования в центрах обработки данных.

Но что именно представляет собой современный ЦОД? Давайте разберемся детально.

В современном мире информационное развитие всех направлений бизнеса невозможно без использования ЦОД. Такое решение с арендой площадки под размещение инфраструктуры позволяет компании сконцентрировать ресурсы на своем продукте или услуге.

В этой статье мы рассмотрим, какие бывают ЦОД, какие услуги предлагают, а также изучим существующие стандарты определения уровня надежности.

ЦОДы можно разделить на несколько категорий в зависимости от их назначения, местоположения и уровня надёжности.

Хотя все ЦОД предназначены для работы с серверным оборудованием и системами хранения данных, у них могут быть разные задачи, типы и уровни надежности.

Основные типы ЦОД:

• Корпоративные — принадлежат одной компании и созданы специально для её нужд. Они обеспечивают безопасность данных, и доступ к ним есть только у сотрудников компании.
• Коммерческие (Colocation) — предоставляют услуги по аренде места для серверов или использованию виртуальных ресурсов для различных компаний.
• Гипермасштабные — это крупные центры, созданные гигантами ИТ-отрасли, такими как Amazon или Google. Они предназначены для работы над масштабными проектами и могут работать без перерывов.
• Периферийные (IoT) — небольшие центры, расположенные рядом с конечным потребителем. Они используются для обработки данных в режиме реального времени, например, в системах интернета вещей.
• Контейнерные — мобильные центры, которые можно развернуть в любом месте. Они находятся в специальных контейнерах и используются для временных проектов, например, на стройках или спортивных мероприятиях.
• Облачные (IaaS, PaaS, SaaS) — предоставляют вычислительные ресурсы и сервисы через интернет по модели «как услуга» (XaaS). В отличие от традицонных ЦОД, где клиенты размещают физическое оборудование, облачные дата-центры предлагают виртуализированные ресурсы, доступные по требованию.
• Телекоммуникационные — служат ключевыми узлами связи, обеспечивая работу интернет-провайдеров, операторов связи и телеком-компаний.

Существует четыре уровня надежности ЦОД:

ЦОД Tier I (первого уровня)

На данном уровне дата-центр обладает основной инфраструктурой без резервных систем, но соответствует минимальным требованиям:

• источник бесперебойного питания (ИБП) для защиты от скачков напряжения и кратковременных отключений,
• выделенная зона для IT-оборудования,
• система охлаждения,
• генераторная установка на случай длительного отключения электроэнергии.

Эти элементы обеспечивают защиту от перепадов напряжения, кратковременных сбоев в электроснабжении и возможность работы в нерабочие дни.

Однако для планового обслуживания или экстренного ремонта требуется полная остановка работы ЦОД.

• Доступность (uptime) — 99,671 % в год (максимально допустимый простой — менее 28,8 часа).

Где применяется:

• Тестовые и разработческие среды.
• Временные проекты, не требующие высокой надежности.
• Локальные серверные для малого бизнеса.

ЦОД Tier II включает частичное резервирование критической инфраструктуры. Помимо базовых требований Tier I, здесь предусмотрено частичное резервирование инженерных систем, например, в виде резервных:

• генераторных установок,
• ИБП (силовых модулей и аккумуляторных батарей),
• систем охлаждения (холодильных машин, компрессоров, насосов, кондиционеров, теплообменников, вентиляторов ), и т.д.

Благодаря резервированию дата-центр сохраняет работоспособность даже при отказе части инженерных систем. Однако, как и в Tier I, проведение технического обслуживания или ремонта всё ещё требует временной остановки работы.

• Сниженный риск простоев по сравнению с Tier I, но не полная отказоустойчивость.
• Годовая доступность (uptime) — 99,741 % (максимальный простой — до 22 часов в год).

Где применяется:

• Корпоративные серверные для бизнеса со средними требованиями к доступности.
• Хостинг-провайдеры, предлагающие услуги с допустимыми кратковременными простоями.
• Разработка и тестирование, где небольшие задержки некритичны.
• Малый бизнес, стартапы

ЦОД Tier III — это высоконадежная инфраструктура, обеспечивающая непрерывную работу даже во время планового обслуживания. В отличие от Tier I и II, такой дата-центр оснащен полностью резервированными системами гарантированного и бесперебойного электроснабжения, охлаждения и связи, что сводит к минимуму риск простоев.

Ключевые особенности Tier III:

• Резервирование N+1, где:

N — мощность, необходимая для работы всех систем.

+1 — дополнительный компонент, готовый заменить вышедший из строя. Это означает, что при отказе любого элемента (ИБП, генератора, чиллера) его мгновенно заменяет резервный, не прерывая работу серверного оборудования.

• Все ИТ-оборудование подключается к двум независимым источникам бесперебойного питания с аккумуляторными батареями, подключенным по двум независимым вводам электроснабжения от разных подстанций. Такой ЦОД имеет собственные резервные генераторные установки с запасом топлива
• Бесперебойная система охлаждения. Резервные холодильные машины, вентиляторы и кондиционеры поддерживают температуру даже при отказе одного из блоков.
• Техническое обслуживание без остановки. Инженеры могут ремонтировать и обновлять системы без отключения серверов, что критически важно для банков, облачных провайдеров и корпоративных клиентов.

Параметры доступности:

• Uptime: 99,982 % в год.
• Максимальный простой: менее 1,6 часа в год.

Где применяется Tier III:

• Финансовые организации (банки, платежные системы).
• Электронная коммерция.
• Крупные облачные и хостинг-провайдеры.

ЦОД Tier IV — вершина надежности в индустрии дата-центров. Он обеспечивает беспрецедентную устойчивость к сбоям благодаря полностью избыточной инфраструктуре с физическим разделением критических систем. В отличие от Tier III, где резервирование позволяет проводить обслуживание без остановки, Tier IV гарантирует непрерывную работу даже при одновременном отказе нескольких компонентов.

Ключевые особенности Tier IV:

Полное резервирование 2N или 2N+1, где:

• 2N — дублирование всех инженерных систем (электро-, холодоснабжение, сети) с независимыми линиями.
• 2N+1 — дополнительный резервный компонент поверх дублирования.
• Каждая система имеет изолированный аналог, что исключает единые точки отказа.

Физическая изоляция инфраструктуры:

• Размещение: только отдельное здание с круглосуточной охраной.
• Энергоснабжение: два независимых ввода от разных подстанций + резервные генераторы.
• Охлаждение: два независимых контура теплоносителя с раздельными кондиционерами/ холодильными машинами и насосами.
• Сети: разнесенные телекоммуникационные магистрали.

Защита от любых сбоев:

• Одновременный отказ основного и резервного ИБП не остановит работу — включается третий источник.
• Пожар, потоп или авария в одной зоне не затрагивают дублирующие системы.

Параметры доступности:

• Uptime: 99,995 % в год.
• Максимальный простой: менее 26,3 минуты в год.

Где применяется ЦОД Tier IV:

• Национальные платежные системы, федеральные банки и фондовые биржи.
• Государственные критически важные системы.
• Телеком-компании и т. д.

Для удобства сравнения уровней Tier построим таблицу:

Структура ЦОД содержит в себе определенные инфраструктурные решения, которые отвечают следующим основным критериям:

• Определенный уровень резервирования инженерной инфраструктуры дата-центра по электропитанию, климату и пр.;
• Возможность проведения регламентных и ремонтных работ оборудования без остановки работы дата-центра и серверного оборудования клиентов;
• Наличие нескольких путей распределения электроэнергии до ИТ-нагрузки и нескольких контуров в системе охлаждения;
• Реализованы требования по физическому размещению компонентов инфраструктуры, автоматизации и непрерывности работы инженерных систем.

Классический ЦОД содержит в себе три основных блока, каждый из которых выполняет важные функции:

1. Вычислительный блок. Обеспечивает беспрерывную обработку и хранение данных серверным оборудованием клиента. Некоторые из ЦОД предлагают дополнительные услуги, такие, как предоставление облачных сервисов и аренду серверного оборудования.
2. Коммуникационный блок. Обеспечивает подключение оборудования к услугам телекоммуникационных операторов, обмен данными между серверами клиента, а также для взаимодействия с пользователями. Для надежности применяются дублирующие каналы связи и системы защиты от DDoS-атак и кибер-атак.
3. Инфраструктурный блок. Обеспечивает бесперебойную и безопасную работу всего ЦОД и включает в себя:
   • Электроснабжение — многоуровневая система с использованием АВР (автоматический ввод резерва), ИБП (источник бесперебойного питания) и дизель-генераторных установок. Система способна работать автономно несколько суток.
   • Системы охлаждения — прецизионные кондиционеры, чиллерные установки с жидкостным охлаждением, адиабатические системы охлаждения, с возможностью использования фрикулинга (технология использования температуры наружного воздуха для охлаждения систем кондиционирования и вентиляции без применения компрессорного оборудования), повышающие энергоэффективность комплекса и снижающие затраты на электропотребление.
   • Пожарную защиту —системы раннего оповещения о задымлении помещения, датчики -дымоуловители, огнетушители, гидранты, системы пожаротушения тонко-распыленной водой, системы газового огнетушения (например, на основе инертных газов).
   • Мониторинг — датчики контроля температуры, влажности и запыленности, интегрированные с платформами AI для прогнозирования сбоев.
   • Физическая безопасность – разделение доступа для клиентов между помещениями ЦОД, систем контроля удаленного доступа (СКУД), биометрические считыватели, учет прибытия, нахождения и убытия сотрудника с площадки, охрана, видеонаблюдение.

Дополнительно в крупных ЦОД присутствуют экологичные решения: использование возобновляемых источников энергии или системы рекуперации тепла.

Такая структура обеспечивает отказоустойчивость, энергоэффективность и соответствие международным стандартам (TIA-942, Uptime TIER Standard, ISO/IEC 27001, ANSI/ASHRAE Standard).

Напомним, что основной услугой ЦОД является размещение оборудования, но сейчас предлагается целый  ряд услуг и сервисов, которые клиент может получить на площадке ЦОД:

• Размещение оборудования (Colocation) — Дата-центр предоставляет клиенту стойки, электропитание, систему охлаждения, физическую охрану и доступ к сетевой инфраструктуре. Заказчик размещает собственное оборудование, сохраняя полный контроль над его конфигурацией.
• Аренда серверов — вы можете арендовать серверы с нужными характеристиками, а провайдер будет обслуживать их и поддерживать работу.
• Аренда виртуальных серверов (VPS/VDS). Дата-центр выделяет клиенту виртуальные машины с гарантированными ресурсами (CPU, RAM, SSD/NVMe).
• Облачные сервисы — это готовые решения, которые включают серверы, хранилища и сети. Вы можете управлять своими данными и приложениями, а провайдер будет заботиться о технической части.
• Резервное копирование — это автоматическое копирование данных на защищенные хранилища ЦОД . В случае аварии возможен откат к предыдущим версиям или полное восстановление информации.
• Защита данных — провайдеры предлагают защиту от кибератак и других угроз.
• Телекоммуникационные услуги — провайдеры могут организовать высокоскоростной интернет и другие каналы связи, а также пиринговые соединения для обмена трафиком.

Помимо структуры ЦОД, важно выбрать правильное место размещения ЦОД. От этого зависит, насколько надёжным и безопасным будет ваш дата-центр.

Транспортная доступность и логистика

Удобные подъездные пути критически важны как для клиентов, так и для обслуживания самого ЦОД. В России, где дорожная ситуация часто непредсказуема, близость к автодорогам и общественному транспорту повышает привлекательность объекта для заказчика. Особенно это актуально для дата-центров, ориентированных на розничных клиентов.

Также для ЦОД важно обеспечить:

• Возможность беспрепятственного ввоза/вывоза крупногабаритного оборудования (например, дизель-генераторов или серверных стоек).
• Наличие более одного маршрута доступности на площадку – для обеспечения беспрепятственного подвоза топлива, запасных частей для планового обслуживания оборудования инфраструктуры ЦОД или в случае инцидентов.

Также имеются определенные требования к удаленности площадки от широкополосных автомагистралей, ж/д путей сообщения с грузовой перевозкой и аэропортов.

Доступность телекоммуникационной инфраструктуры

Практически в каждом ЦОД имеется телекоммуникационная зона, где размещают свое оборудование операторы связи, некоторые из них прокладывают оптические кабели для предоставления высокоскоростных каналов связи конечным клиентам. Есть операторы связи, использующие арендованные каналы связи для предоставления своих сервисов на площадке ЦОД.

В последнее время востребовано наличие пиринговой платформы, которая позволяет оптимизировать обмен интернет-трафиком между клиентами и операторами связи для повышения эффективности утилизации телекоммуникационных транспортных средств.

Важно, чтобы на площадке ЦОД присутствовали несколько вводов кабельной канализации.

Внутри самого ЦОД и машинных залов обязательно должна быть размещена лоточная система, позволяющая прокладывать кабельную трассу для оказания услуг связи не менее чем четырьмя независимыми маршрутами.

Все эти обязательные требования позволяют клиенту:

• Выбрать самостоятельно любого оператора связи, присутствующего на площадке
• Получить качественный сервис по выгодной цене
• Зарезервировать каналы доступа к данным и сделать этот доступ непрерывным

Отказоустойчивость резервных площадок

 При необходимости организации резервной площадки для размещения оборудования действуют те же правила, что и для основной. Также для резервной площадки ЦОД вводят дополнительные критерии оценки:

• Расстояние до основной площадки ЦОД
• Независимые источники энергоснабжения (разные подстанции энергоснабжения, для каждой площадки свои собственные дизель-генераторы и т.д.).
• Разные магистральные каналы связи.
• Отсутствие общих рисков физического отказа (например, оба ЦОД не должны находиться в одной зоне сейсмической активности или подтопления).

Безопасность периметра

При выборе площадки основного или резервного ЦОД особо уделяется внимание к требованиям по физической безопасности территории:

• Удаленность от жилого сектора, торговых центров, спортивных комплексов;
• Удаленность от потенциально опасных объектов (стройплощадки, высотные здания);
• Собственная территория и комплекс зданий;
• Круглосуточно охраняемая территория с несколькими уровнями доступа:
  • на территорию,
  • в здание ЦОД,
  • в офисные и складские помещения,
  • в машинные залы,
  • в специализированные помещения, где размещены критически важные элементы инфраструктуры.

Таким образом, защита обеспечивается выполнением требований стандартов физической безопасности, в частности, организацией заборов с определенными характеристиками, использованием системы видеонаблюдения, датчиков движения, архивом хранения видеозаписей, постоянным присутствуем на площадке сотрудников охраны, установкой биометрических считывателей и пр.

Внешние риски: от тополиного пуха до наводнений

Внешние риски для ЦОД делятся на два основных вида:

1. Природные риски: наводнения, пожары, смерчи и тайфуны, землетрясения, наличие старых и сорных деревьев (тополь, береза, клен) в непосредственной близости от сооружений ЦОД.
2. Техногенные риски: недостаточная прочность конструкций ЦОД, повреждение кабельной канализации, нарушение целостности конструктива здания, разрушение одного из подъездных маршрутов к площадке.

Для снижения этих рисков применяются меры, которые мы рассмотрели в разделе «Выбор места для строительства ЦОД» и «Безопасность периметра», а также использование систем мониторинга: они позволяют получать в он-лайн режиме информацию о нежелательных событиях и нештатных ситуациях (нарушение температурного режима, возгорание, протечка, задымление)

Современная инфраструктура ЦОД создается с применением передовых технологий, что гарантирует:

• Непрерывную работу ИТ-оборудования и круглосуточный доступ к данным клиентов;
• Надёжность ключевых систем – энергоснабжения, охлаждения и физической защиты;
• Гибкость масштабирования под растущие нагрузки и оптимальное распределение ресурсов для максимальной эффективности.

Это комплексное решение обеспечивает стабильность, безопасность и возможность адаптации под любые бизнес-потребности.