Rozwój sieci inter­ne­to­wej spra­wił, że zwy­kły PC, który 30 lat temu w prze­wa­ża­ją­cej mie­rze słu­żył jako urzą­dze­nie do roz­rywki lub zaawan­so­wana maszyna do pisa­nia, ewo­lu­ował w „elek­tro­niczną skrzynkę”, która umoż­li­wia wymianę infor­ma­cji ze spe­cja­li­zo­wa­nymi kom­pu­te­rami – ser­we­rami. Te ostat­nie z kolei, roz­dzie­lono na poszcze­gólne funk­cje (np. ser­wery poczty, www, apli­ka­cji) i zgro­ma­dzono w wydzie­lo­nych pomiesz­cze­niach, czyli ser­we­row­niach.

Orga­ni­za­cja urzą­dzeń w sza­fie rack

Tru­izmem byłoby stwier­dze­nie, że naj­waż­niej­szymi urzą­dze­niami w ser­we­rowni są ser­wery. Nie są to jed­nak jedyne urzą­dze­nia zwią­zane z danymi kom­pu­te­ro­wymi, które znaj­dują się w tym pomiesz­cze­niu. W każ­dej stan­dar­do­wej ser­we­rowni znaj­dują się rów­nież panele kro­sow­ni­cze, orga­ni­zery kabli, listwy rac­kowe, urzą­dze­nia sie­ciowe, macie­rze dys­kowe i UPS. Naj­czę­ściej zarówno ser­wery, jak i urzą­dze­nia elek­tro­niczne wspo­ma­ga­jące ich pracę mon­tuje się w tzw. sza­fach kolokacyjnych RACK – zamknię­tych, czę­ściowo zamknię­tych lub w postaci rega­łów RACK. Więk­szość urzą­dzeń jest zestan­da­ry­zo­wana i mon­tuje się je bez­po­śred­nio na szy­nach lub pół­kach. Nie ist­nieje jedyny słuszny spo­sób mon­to­wa­nia urzą­dzeń w sza­fie, ponie­waż każda sieć jest inna, róż­nią się też od sie­bie ser­we­rownie, wyma­ga­nia inwe­sto­rów, zało­że­nia co do roz­woju sieci oraz budżet prze­zna­czony na infra­struk­turę infor­ma­tyczną. W jed­nym przy­padku słuszny i uza­sad­niony będzie mon­taż w osob­nych sza­fach urzą­dzeń tego samego rodzaju, w dru­gim – inny podział fizyczny ele­men­tów sieci. Ist­nieje jed­nak kilka uni­wer­sal­nych zasad, któ­rych warto prze­strze­gać w każ­dym przy­padku:

• prze­pro­wa­dze­nie insta­la­cji w taki spo­sób, żeby był jak naj­ła­twiej­szy dostęp do urzą­dzeń,
• insta­la­cja naj­cięż­szych urzą­dzeń nisko w sza­fie,
• urzą­dze­nia o podob­nej głę­bo­ko­ści powinny sąsia­do­wać ze sobą,
• wypo­sa­że­nie powinno być zain­sta­lo­wane w taki spo­sób, żeby prze­wody były jak naj­krót­sze.

Jak zbu­do­wać nie­wielką ser­we­rownię?

Wyda­wać by się mogło, że wsta­wie­nie kilku szaf ser­we­ro­wych do pomiesz­cze­nia nie powinno nastrę­czać wielu trud­no­ści. I rze­czy­wi­ście, w przy­padku nie­wiel­kiej ser­we­rowni, nie­mal każde pomiesz­cze­nie można dosto­so­wać do wyma­gań sprzętu elek­tro­nicznego, bio­rąc pod uwagę zale­d­wie trzy para­me­try:

• wiel­kość powierzchni do zabu­dowy ser­we­rów,
• moc elek­tryczną wystar­cza­jącą do zasi­la­nia ser­we­rów,
• odpo­wiedni obieg powie­trza w celu odbioru cie­pła gene­ro­wa­nego przez układy sca­lone.

Pro­jek­tu­jąc ser­we­rownię, należy wyjść od danych zwią­za­nych ze sprzę­tem, który ma w niej zostać zain­sta­lo­wany. Każde urzą­dze­nie ma swoje miej­sce w sza­fie ste­row­ni­czej lub na sto­jaku, a te z kolei zaj­mują okre­śloną powierzch­nię podłogi. Jeśli dodamy do tego stan­dard usta­wia­nia szaf w rzę­dach bokami do sie­bie oraz naprze­mien­nie (w jed­nym kory­ta­rzu szafy zwró­cone do sie­bie fron­tami, w kolej­nym tyłami), miej­sce na komu­ni­ka­cję i uwzględ­nimy ewen­tu­al­nie inne czyn­niki, otrzy­mamy mini­malną powierzch­nię zabu­dowy ser­we­rowni. Podob­nie dosto­so­wać należy moc elek­tryczną uza­leż­nioną od kon­kret­nych roz­wią­zań w danej ser­we­rowni oraz odpo­wiednią wen­ty­la­cję zarówno samych urzą­dzeń i szaf, jak i pomiesz­cze­nia – naj­czę­ściej wiąże się to z insta­la­cją kli­ma­ty­za­cji w pomiesz­cze­niu ser­we­rowni.

Istotny czyn­nik – tem­pe­ra­tura

Podwyż­szona tem­pe­ra­tura to czyn­nik wysoce nie­po­żą­dany w elek­tro­nice. Pół­prze­wod­niki, z któ­rych wyko­nane są układy sca­lone, po prze­kro­cze­niu pew­nego progu tem­pe­ra­tu­ro­wego ule­gają nie­od­w­ra­cal­nym uszko­dze­niom i nie nadają się już do użytku. Pro­du­cenci urzą­dzeń elek­tro­nicz­nych, aby zapo­biec temu zja­wi­sku, wypo­sa­żają urzą­dze­nia w sys­temy odci­na­jące zasi­la­nie – po osią­gnię­ciu tem­pe­ra­tury kry­tycz­nej, dany układ zostaje natych­miast odcięty, co z kolei jest nie­po­żą­dane ze względu na potrzebę zacho­wa­nia cią­gło­ści pracy ser­we­rowni. Dla­tego sys­tem chło­dze­nia urzą­dzeń elek­tro­nicz­nych to kwe­stia istotna w każ­dej ser­we­rowni. Popu­larną metodą radze­nia sobie z tym pro­ble­mem jest roz­dział obiegu powie­trza wewnątrz szafy oraz wokół niej w taki spo­sób, żeby schło­dzone powie­trze wpro­wa­dzane było z jed­nej strony, a ogrzane odbie­rane z innej strony. W ten spo­sób powstają kory­ta­rze powietrzne – zimne i cie­płe. Taki roz­dział obiegu powie­trza uła­twia kon­tro­lo­wa­nie tem­pe­ra­tury wewnątrz szaf i ste­ro­wa­nie prze­pły­wem powie­trza w celu efek­tyw­nego schła­dza­nia ser­we­rów, kiedy zaczy­nają wytwa­rzać wię­cej cie­pła oraz ma swój wymiar eko­no­miczny.

Pro­ces moni­to­ro­wa­nia tem­pe­ra­tury wymaga więc spe­cja­li­zo­wa­nego sys­temu kli­ma­ty­za­cji pre­cy­zyj­nej, zde­cy­do­wa­nie bar­dziej skom­pli­ko­wa­nego niż zwy­kła kli­ma­ty­za­cja w biu­rach czy miesz­ka­niach. Ponie­waż każda z obec­nych w ser­we­rowni szaf może wytwa­rzać różne ilo­ści cie­pła w zależ­no­ści od obcią­że­nia urzą­dzeń pracą, sys­tem chłod­ni­czy musi nadą­żyć za zmia­nami i odpo­wiednio regu­lo­wać prze­pływ powie­trza tak, żeby ser­wery pra­co­wały w warun­kach opty­mal­nych.

Z wysoką tem­pe­ra­turą wiąże się jesz­cze jeden aspekt, na który bez­względ­nie należy zwró­cić uwagę w pomiesz­cze­niu ser­we­rowni, czyli bez­pie­czeń­stwo poża­rowe. Ser­we­row­nie muszą być wypo­sa­żone w sys­tem gaśni­czy opra­co­wany przez wykwa­li­fi­ko­wa­nych spe­cja­li­stów.

Efekt skali i co z niego wynika

Kiedy ser­we­rów jest wię­cej, powiedzmy kil­ka­dzie­siąt, poza para­me­trami, które trzeba wziąć pod uwagę tak samo jak przy budo­wie mniej­szych ser­we­rowni, docho­dzą jesz­cze inne pro­blemy do roz­wią­za­nia. Oczy­wi­ście to, jakie to będą pro­blemy i ile ich będzie, zależy od kon­kret­nej ser­we­rowni, jed­nak do naj­czę­ściej wystę­pu­ją­cych należą: duża waga ser­we­rów, kwe­stie zasi­la­nia w ener­gię elek­tryczną oraz spore gaba­ryty urzą­dzeń wpro­wa­dza­nych do ser­we­rowni.

Duża waga szaf ste­row­ni­czych.

Oka­zuje się, że zwy­kły strop, taki, z jakim mamy do czy­nie­nia w wie­lo­ro­dzin­nych budyn­kach miesz­kal­nych wytrzy­muje śred­nio nacisk 2kN/m². Czy to dużo? Akwa­rium o pojem­no­ści tysiąca litrów wody, czyli o wymia­rach 1mx1mx1m, a zatem cał­kiem nie­duże, wywiera na strop nacisk około 0,98 kN/m². Ponie­waż woda waży w przy­bli­że­niu 1 kg, łatwo obli­czyć, że prze­ciętna szafa ser­we­rowa o nośno­ści od 1000 do 1500 kg będzie wywie­rała nacisk co naj­mniej taki sam, jak wspo­mniane akwa­rium, a czę­sto i więk­szy. Dodat­kowo, przy dużej ilo­ści szaf zgro­ma­dzo­nych w jed­nym pomiesz­cze­niu, zsu­mo­wany nacisk na strop grozi kata­strofą budow­laną, dla­tego w przy­padku dużych ser­we­rowni wyma­gane są spe­cjalne roz­wią­za­nia kon­struk­cyjne.

Urzą­dze­nia o dużych gaba­ry­tach.

Kolejną istotną kwe­stią są niestan­dardowe otwory drzwiowe wio­dące do pomiesz­cze­nia. Szafy tele­in­for­ma­tyczne mogą być skła­dane na miej­scu lub dostar­czane w cało­ści, jed­nak zarówno w pierw­szym, jak i dru­gim przy­padku ich wpro­wa­dze­nie do ser­we­rowni przez stan­dardowe otwory drzwiowe nie sta­nowi więk­szego pro­blemu. Ten może jed­nak poja­wić się, jeśli zasi­la­nie ser­we­rowni wymaga na przy­kład zain­sta­lo­wa­nia agre­gatu prą­do­twór­czego, który może mieć spore gaba­ryty, nie da się go zło­żyć na miej­scu i wymaga drzwi o więk­szej sze­ro­ko­ści niż 80 czy 90 cm.

Zasi­la­nie ener­gią elek­tryczną.

Duże ser­we­rownie mogą wyma­gać nawet wybu­do­wa­nia sta­cji trans­for­ma­to­ro­wej prze­twa­rza­ją­cej śred­nie napię­cie na niskie. Dla­czego? Poje­dyn­czy ser­wer pobiera około 300-400W. W poje­dyn­czej sza­fie można zain­sta­lo­wać np. 40 takich ser­we­rów, co daje moc 12 kW. Dla porów­na­nia, 12 kW odpo­wiada mniej wię­cej mocy zapew­nio­nej przez zakład ener­ge­tyczny dla całego domu jed­no­ro­dzin­nego. Zwięk­sze­nie ilo­ści szaf powo­duje wzrost mocy zapo­trze­bo­wa­nej, a duże moce dostar­czane są do odbior­ców za pomocą linii śred­niego napię­cia, które prze­trans­for­mo­wać trzeba na napię­cie niskie, żeby ser­wery mogły być zasi­lane. Kolej­nym pro­ble­mem do roz­wią­za­nia jest natę­że­nie prądu, które dla ser­we­rów wyma­gane jest wyż­sze niż wła­ściwe dla zwy­kłego gniazdka elek­trycz­nego, co rów­nież musi zostać uwzględ­nione w sys­temach zasi­la­nia ser­we­rowni.

Ser­we­row­nia vs. Data Cen­ter

Pro­blemy wyni­ka­jące z efektu skali, jak rów­nież te zwią­zane z każdą ser­we­rownią jak choćby zagro­że­nie zala­niem z insta­la­cji wod­nej czy kana­li­za­cyj­nej budynku, co jest szcze­gól­nie groź­nym zja­wi­skiem dla urzą­dzeń elek­tro­nicz­nych, gene­rują spi­ralę kosz­tów i stają się dużym obcią­że­niem eko­no­micznym dla firm. To dla­tego powstały wyspe­cja­li­zo­wane cen­tra danych, do któ­rych można out­sor­cin­go­wać usługę prze­cho­wy­wa­nia danych, co oka­zuje się coraz czę­ściej roz­wią­za­niem tań­szym i łatwiej­szym dla firm. Cen­tra danych jako budynki, już na eta­pie pla­nów kon­struk­cyj­nych są odpo­wiednio pro­jek­to­wane zarówno pod wzglę­dem wytrzy­ma­ło­ści stro­pów, chło­dze­nia, zasi­la­nia w ener­gię elek­tryczną, jak i bez­pie­czeń­stwa poża­rowego oraz zmi­ni­ma­li­zo­wa­nia strat spo­wo­do­wa­nych zda­rze­niami loso­wymi. Cią­gły nad­zór wykwa­li­fi­ko­wa­nych pra­cow­ni­ków oraz sys­temów zapew­nia cią­głość pracy sieci a bez­pie­czeń­stwo danych zagwa­ran­to­wane jest zarówno od strony sie­ciowej, jak i fizycz­nej i reali­zo­wane przez sys­temy moni­to­ringu, ochronę oraz sys­tem kon­troli dostępu. Dla­tego coraz czę­ściej nawet dość duże firmy decy­dują się na sko­rzy­sta­nie z usług cen­trów danych, zamiast inwe­sto­wać we wła­sną ser­we­rownię. Trend ten, głów­nie ze względu na oszczęd­ność zaso­bów finan­so­wych, jak i miej­sca, będzie się praw­do­po­dob­nie utrzy­my­wał.