9 hlavních chyb při navrhování a plánování datových center

Mnoho podniků funguje mimo limity bezpečné kapacity a má málo prostoru na rozšiřování, nebo dokonce vůbec žádný. Podle společnosti IDC je průměrné datové centrum 9 let staré. Společnost Gartner však uvádí, že jakékoliv pracoviště starší než 7 let je zastaralé. Přeplněná nebo zastaralá datová centra představují překážku pro rostoucí organizace a budování nových datových center je někdy jediným řešením. I když je rychlost uvádění na trh pro úspěch zásadní, společnosti, které správně nevyhodnotí své obchodní potřeby, budou vytvářet neperspektivní datová centra, která nebudou plnit cíle provozuschopnosti a výkonu nebo nebudou vyhovovat budoucím obchodním potřebám.
Jak se můžete vyhnout hlavním chybám při vstupu do světa výstavby a rozšiřování?

Klíč spočívá v metodice, kterou používáte pro navrhování a výstavbu zařízení vašich datových center. Příliš často společnosti své plány zakládají na hodnotě wattů na metr čtvereční, nákladech na výstavbu na stopu čtvereční a na úrovni napájení, tedy na kritériích, která mohou být nesprávně sladěna s jejich celkovými obchodními cíli a profilem rizik. Špatné plánování vede k špatnému využití cenného kapitálu a může zvýšit i provozní náklady.

Mnoho organizací je zahlceno povinnostmi, zaměřuji se jen na jednotlivé parametry, ekologické iniciativy, souběžnou udržitelnost, energetickou efektivitu (PUE) a certifikaci Leadership in Energy and Environmental Design (LEED). Všechna tato kritéria jsou v rozhodovacím procesu kriticky důležitá. Jak se však říká, pro stromy někdy nevidíme les. Většina společností promešká obchodní příležitost při rozšíření datového centra – rozšíření založeném na holistickém přístupu.

I když je v oboru mnoho konzultantů, kteří vám pomohou najít způsob, jak postupovat, může být posuzování nápadů a vstupních informací velmi náročné. Do této kategorie rizik mohou spadat organizace s požadavky na kriticky důležitou kapacitu v rozsahu 1 až 3 megawatty. Nároky na kriticky důležitou kapacitu u uživatelů střední velikosti nejsou o nic méně důležité než u velkých uživatelů; mohou však být omezené interní technické zkušenosti pro podporu vhodných plánů rozšíření. Výsledkem je přetížení informacemi z více zdrojů, což vede k nejasnostem a špatnému rozhodování.

„Vlastníci datových center mají teď tolik problémů. Jejich zařízení jsou kriticky důležitá, ale nemají je zcela pod kontrolou. Spotřeba energie je stojí celé jmění. Nedokážou správně uchladit to co mají, a snížit tak riziko katastrofálního výpadku. A pokud investují, než se jejich zařízení postaví, už bývá zastaralé“ – Stanford Group

Zaměření se výhradně na kapitálové náklady je snadná past; rozdíl nákladů potřebných k vybudování nebo rozšiřování může být ohromující. Modelování investičních nákladů je rozhodující, ale pokud jste nezahrnuli náklady na provoz a údržbu (OpEx) infrastruktury kriticky důležitých zařízení, výrazně jste ošidili celkový proces efektivního obchodního plánování.

Pro modelování nákladů OpEx výstavby datového centra jsou třeba dvě důležité součásti – náklady na údržbu a provozní náklady. Náklady na údržbu jsou náklady spojené se správnou údržbou veškeré infrastruktury podpory kriticky důležitých zařízení. Zahrnují, mimo jiné, smlouvy o údržbě zařízení OEM, náklady na úklid datového centra a náklady subdodavatele na opravy a upgrady. Provozní náklady jsou náklady spojené s každodenním provozem a pracovníky na místě. Zahrnují, mimo jiné, úrovně počtu zaměstnanců, programy školení personálu a bezpečnosti, vytváření provozní dokumentace specifické pro daný provoz, správu kapacity a zásady a postupy QA/QC. Pokud jste nevypočítali výdajový rozpočet na provoz a údržbu na 3 až 7 let, nemůžete vytvořit model návratnosti investic (ROI), který podporuje chytrá obchodní rozhodnutí.

Pokud plánujete vybudovat nebo rozšířit datové centrum kriticky důležité pro podnikání, nejlepším přístupem je zaměřit se na tři základní parametry TCO: 1) investiční náklady, 2) náklady na provoz a údržbu a 3) náklady na energie. Vynechte jakoukoliv součást a vznikne riziko vytvoření modelu, který nevhodně spojí profil rizik vaší organizace a profil obchodních výdajů. Pokud se rozhodujete, zda chcete „nakupovat“ (použít kolokaci/hostování) nebo stavět interně, výrazně se zvýší riziko, že nebude použit tento přístup TCO.

Další běžnou chybou je samotný odhad. Finanční požadavky na představenstva ohledně kapitálu na rozšíření nebo vybudování datového centra jsou často příliš nízké a mají za následek selhání. Postup rozhodování vypadá nějak takto:

• Požadavek na kapitál je podán a nezávazně schválen. Finanční zdroje jsou přiděleny k prošetření, získání a vytvoření skutečného rozpočtu.
• Čas je věnován především řízení výše uvedeného rozpočtového procesu.
• Poté se ukáže, že původní požadavek na rozpočet je příliš nízký.
• Projekt je opožděn. To má vliv na kariéry a ovlivňuje to schopnost poskytovat služby interním a externím klientům i potenciálním zákazníkům.
• Tím se kruh uzavře a dostanete se tak zpět k největší chybě č. 1: Nedodržení přístupu TCO a vytvoření holistického finančního modelu.

Problémům s náklady na výstavbu se lze snadno vyhnout, ale dojde k selhání, pokud se dostanete do pasti č. 3.

„Do této kategorie rizik mohou spadat organizace s požadavky na kriticky důležitou kapacitu v rozsahu 1 až 3 megawatty“ – Mike Manos, Industry Expert

Existují dva chybné kroky, které mohou vaši organizaci dostat do spirály smrti vedoucí k překročení rozpočtu. Zaprvé, každý chce návrh úrovně 3, ale ne každý ho potřebuje. Zadruhé, většina vizí hodnoty kilowattů na čtvereční stopu nebo skříň není podpořena skutečnými obchodními potřebami. Často nelze přístup „musí mít hodnotu 300 wattů na metr čtvereční“ vůbec zdůvodnit. Nepřehánějte to s výstavbou; je to plýtvání kapitálem. Budovy s vyšší úrovní napájení také vedou k vyšším nákladům na provoz a údržbu a na energie. To představuje základ správného obchodního modelu a návratnosti investic. Nejprve stanovte správná kritéria návrhu a výkonnostní charakteristiky. Poté na základě toho stanovte investiční a provozní náklady. Před návštěvou představenstva se ujistěte, že jsou kritéria návrhu správná a že máte stanoven finanční model. Více informací o parametrech návrhů viz Bílá kniha 142, Projekty datových center: Plánování systému.

Organizace často začínají hledat ideální prostor pro výstavbu dříve, než mají stanoveny kritéria návrhu a výkonnostní charakteristiky. Bez těchto životně důležitých informací nemá smysl trávit čas návštěvami nebo kontrolami více míst. Tento typický scénář zcela obráceného přístupu se vyskytuje nejčastěji u uživatelů v rozsahu 1 až 3 megawatty. Zatímco mega uživatelé jsou v této oblasti obvykle odborníky a berou v úvahu dostupnost a náklady na energie, optické prvky, geografické problémy, jako jsou zemětřesení, tornáda a povodně atd., základní uživatelé mají často obchodní modely, které vyžadují vybudování nebo renovaci počítačové místnosti v centru svého podnikání. Problém při předčasné volbě místa nebo na základě úzkých geografických požadavků spočívá v tom, že lokalita často nesplňuje požadavky na návrh. Například mít datové centrum o dvě patra níže než je vaše kancelář ve výškové budově nebo jen o dva bloky dál je sice praktické, ale kriticky důležitá podniková datová centra musí splňovat dlouhý seznam kritérií, která obvykle nelze splnit v prostoru s více nájemci bez výrazně vyšších nákladů na stavbu nebo bez prostorových omezení pro budoucí rozšíření. Bílá kniha 81, Výběr místa pro kriticky důležitá zařízení, obsahuje více informací, které vám pomohou předejít této velké chybě. Některé organizace zakládají kritéria vyhledávání místa na množství zvýšené podlahy, které je nutné pro umístění jejich kritické IT infrastruktury. To může vést k další velké chybě.

„I když fyzický návrh datového centra je kriticky důležitý, způsob zajišťování provozu a údržby pracoviště hraje významnější roli při dosahování dostupnosti pracoviště“ – The Uptime Institute

Množství prostoru pro umístění součástí infrastruktury datového centra může být značné. V nejrobustnějších systémech může být poměr mezi výškou zvýšené podlahy a osazovacího zařízení až 1 ku 1. Mnoho organizací založí své požadavky na prostor pouze na samotném IT vybavení. Mechanická a elektrická zařízení však vyžadují značný prostor. Navíc si mnoho organizací neuvědomuje celkovou plochu vyžadovanou pro umístění kancelářských prostor, prostor pro vybavení a ploch pro umístění IT zařízení. Proto je naprosto nezbytné stanovit kritéria návrhu ještě před vypracováním prostorového plánu. Bez toho není možné naplánovat celkový prostor potřebný pro splnění vašich celkových potřeb.

V odvětví datových center byla odvedena dobrá práce při propagování důležitosti modulárních návrhů. Ovšem samotné použití modulárního přístupu nezaručuje úspěch. Modulární přístup je založen na přidávání „bloků“ dodatečných infrastrukturních zařízení v režimu „just-in-time“ za účelem úspory kapitálu. Organizace se stále samy dostávají do slepé uličky používáním špatné „věštecké koule“ při odhadování budoucích potřeb. Všechno se může změnit a také se změní. Modulární a flexibilní návrhy jsou klíčem k dlouhodobému úspěchu. I nejlepší plánování hodnoty kilowattů na čtvereční stopu / stojan může zastarat kvůli konsolidaci, exponenciálnímu růstu firmy prostřednictvím akvizice, nebo ostrému přechodu na neplánovaný půdorys s vysokou hustotou energie. V elektrotechnice byste se měli ujistit, že váš návrh zahrnuje možnost přidávat kapacitu UPS do stávajících modulů bez výpadku. Navrhněte si své vstupní a výstupní distribuční systémy tak, aby vyhovovaly jakékoli budoucí změně vašich základních konstrukčních kritérií. Náklady na předimenzování distribuce pro případ budoucích kapacitních potřeb nejsou ve vašem celkovém modelování TCO významné. Mechanicky může většina uživatelů uspokojit své požadavky na chlazení prostřednictvím konvenčního obvodového chlazení s vhodnou výškou podlahy a plánováním horkých a studených uliček. Avšak jedno zavedení s vysokou hustotou energie může změnit vše. Ujistěte se, že váš základní návrh umožňuje flexibilní (nepřerušovanou) implementaci vlastních řešení chlazení typu „ve stojanu / v řadě“.

Indikátor energetické efektivity (PUE) je běžný nástroj pro řízení a měření účinnosti. Nicméně široké nároky na energetickou účinnost mohou vést k významnému nedorozumění. Téměř ve všech situacích nových výstaveb nebo rozšíření jsou zde investiční náklady spojené se získáním nižší hodnoty PUE. Organizace často stanovují cíl PUE se správnými úmysly, ale výpočet nebere v úvahu všechny faktory, které je třeba zvážit. Abyste dosáhli svých cílů, musíte plně pochopit, co je návratnost investic ROI na kapitálových výdajích. Musíte se sami sebe ptát, jaké jsou celkové náklady na vlastnictví TCO vzhledem k cílové hodnotě PUE?

Existuje mnoho způsobů, jak znázornit a pochopit rozložení rovnováhy mezi PUE, ROI a TCO. Zde jsou tři varovné příklady, které představují selhání nebo nedorozumění:

• Jaký byl „den kritérií návrhu“ pro výpočet? Byl vypočten nebo změřen pro „dokonalý den“? Nebo byl výpočet založen na ročním průměru?
• Byl výpočet založen na provozním stavu datového centra s plným nebo částečným zatížením? Všechny křivky účinnosti zařízení se mění v závislosti na profilech zatížení. Hodnoty indikátoru PUE se mění za skutečných provozních podmínek každý den, pokud ne každou hodinu.
• A konečně stále probíhá debata o účinnosti vodou chlazených chladičů a vzduchem chlazených chladičů. Každá aplikace má více možností pro použití „pasivního chlazení“ nebo „chladicího ekonomizéru“ ke snížení hodnoty PUE. Například při rozhodování o celkových nákladech na vlastnictví / návratnosti investice (TCO/ROI) si musíte položit následující otázku: Jaké jsou náklady na doplňovací vodu a požadavky na údržbu zařízení na čištění vody pro řešení chlazené vodou? Uvědomte si, že typické 2megawattové datové centrum využívající vodou chlazené věže bude vyžadovat doplnění přibližně 190 až 230 tisíc litrů vody denně.

Využívejte indikátor PUE ke splnění svých celkových obchodních cílů, ale buďte opatrní. Snažte se nechytit do pasti špatného použití vzorce výpočtu ke zdůvodnění rozpočtu celkových investičních nákladů a provozních nákladů.

Americká organizace U.S. Green Building Council (USGBC) dosud nestanovila konkrétní kritéria pro kritéria LEED datových center. Certifikaci však lze získat na základě kontrolního seznamu Commercial Interiors Checklist. Dochází přitom ke třem základním chybám:

• Nesprávné pochopení kvalifikačních kritérií. To lze napravit přečtením výše uvedeného odkazovaného dokumentu.
• Použití certifikace LEED jako dodatečného předpokladu. Získání certifikace LEED začíná konceptem návrhu a končí formální certifikací po dokončení projektu. Zapojte kvalifikovaného profesionála LEED nebo konzultační firmu hned na začátku procesu plánování.

Počítejte s náklady spojenými se získáním certifikace. Zanedbání těchto souvisejících výdajů bude mít dopad na vaše procesy plánování celkových nákladů na vlastnictví a obchodních rozhodnutí.

Jak již bylo řečeno, jednoduchost je lepší. Bez ohledu na zvolenou cílovou úroveň napájení existuje mnoho způsobů, jak navrhnout efektivní systém. Příliš často vedou cíle redundance k příliš velké složitosti. Přidejte několik přístupů k vybudování modulárního systému a věci se rychle zkomplikují.

Při zapojení interních zdrojů nebo ve spolupráci s vaším vybraným konzultantem by měla být hlavním cílem jednoduchost. Proč?

• Složitost často znamená více vybavení a součástí. Více prvků tak může selhat.
• Lidská chyba. Statistiky jsou různé, ale výsledky konzistentní. Většina výpadků pádu datového centra je způsobena lidskou chybou. Složité systémy zvyšují provozní rizika.
• Náklady. Výstavba jednoduchých systémů je méně nákladná.
• Náklady na provoz a údržbu. Složitost opět často znamená více zařízení a součástí. Přírůstkové náklady na provoz a údržbu se mohou exponenciálně zvýšit.
• Návrh s ohledem na konečný výsledek. Mnoho návrhů vypadá dobře na papíře. Pro vás nebo vašeho konzultanta je snadné zdůvodnit zvolenou konfiguraci a výsledný potenciál provozuschopnosti. Pokud však návrh nezohledňuje faktor „udržovatelnosti“ při provozu nebo údržbě, bude ohrožena provozuschopnost systému a bezpečnost personálu.

Přestože mnoho návrhů datových center a výsledných staveb a rozšíření vede k selhání, u vašeho řešení to tak být nemusí. Vyhnete-li se 9 hlavním chybám nastíněným v tomto dokumentu, půjdete po cestě k úspěchu. Shrnutí:

1. Zohledněte celkové náklady na vlastnictví (TCO)
• Vyhodnoťte svůj profil rizika podle svého profilu obchodních výdajů
• Vytvořte model, který zahrnuje kapitálové náklady (CapEx), provozní náklady (OpEx) a náklady na energie

2. Určete kritéria návrhu a výkonnostní charakteristiky
• Vytvořte tato kritéria na základě svého profilu rizik a obchodních cílech
• Umožněte, aby návrh skutečně vycházel z těchto kritérií, včetně úrovně napájení, umístění a prostorového plánu – nikoli naopak

3. Návrh s jednoduchostí a flexibilitou
• Použijte návrh, který bude splňovat vaše požadavky na dobu provozu, ale také zachová nízké náklady během výstavby a při provozu – jednoduchost je klíčová.
• Počítejte s neplánovaným rozšířením začleněním flexibility do návrhu

4. Pokud jsou součástí vašich kritérií indikátor PUE a certifikace LEED, seznamte se s běžnými nedorozuměními a s výdaji, které s nimi souvisejí.

Pomocí správného plánování s využitím přístupu TCO můžete vytvořit zařízení datového centra, které splňuje cíle vaší organizace týkající se výkonu a obchodních potřeb dnes i v budoucnu.

Mike M. Hagan se ke společnosti Schneider Electric přidal v roce 2011, krátce po akvizici společnosti Lee Technologies. Předtím byl pan Hagan ve společnosti Lee Technologies od roku 1988.

Jako veterán s 25letou praxí v oboru pan Hagan přináší zákaznicky orientovaný přístup k prodeji a marketingu, který je zaměřen na rozvoj obchodních strategií se správnými taktickými řešeními. Je odhodlán plánovat datová centra na základě základních obchodních zásad, jako je získání konkurenční výhody, snížení nákladů na provoz, šetření kapitálu, rozšiřování trhů a zvyšování zisku.

Pan Hagan je autorem mnoha bílých knih a článků v oborových časopisech, a je častým řečníkem na oborových akcích, včetně akcí Tier1, 7x24 Exchange, Data Center Dynamics, AFCOM a CoreNet Global. Před vstupem do společnosti Lee Technologies zastával pan Hagan vysoké řídící a prodejní pozice u společností Liebert, Hitachi, SunGard a Danaher Corporation. Má titul BS ve strojírenství z Miami University v Oxfordu v Ohiu.

John Lusky je ředitelem elektrotechniky pro divizi návrhů/výstavby skupiny Service Group u společnosti Lee Technologies. Jeho stávající povinnosti zahrnují odhad a návrh kriticky důležitých napájecích systémů souvisejících s prostředím datových center.

S více než 14 lety zkušeností v oblasti navrhování, konstrukce, integrace a instalace průmyslových řídicích systémů a kriticky důležitých napájecích systémů John stále narušuje zažitý status quo v inženýrské oblasti. Jeho rozsáhlé znalosti a zkušenosti v oblasti řízení procesů a průmyslové automatizace mu umožňují hluboké pochopení různých řídicích systémů a zajišťují přehled o interakcích přítomných ve vysoce redundantních systémech napříč několika obory v kriticky důležitém prostředí. John vyvinul řadu mimořádně robustních, ale nákladově efektivních řešení, která umožňují rozšíření systémů v modulech při zvyšování zatížení.

Johnovo podrobné porozumění činnostem výstavby a údržby v prostředí datových center mu umožňuje minimalizovat problémy během stavby a usnadňuje údržbu v budoucnosti. Úzce spolupracuje se zákazníky při zjišťování jejich specifických potřeb, aniž by se snažil přizpůsobovat jejich potřeby již existujícímu návrhu. Kromě toho pravidelně spolupracuje se zákazníky, aby jim pomohl pochopit modelování celkových nákladů na vlastnictví, výběr místa a iniciativy PUE/LEED.

Tuan Hoang, P.E. je výkonný inženýr ve společnosti Lee Technologies, který řídí tým společnosti v oblasti návrhu a technické přípravy při vývoji řešení pro datová centra. Mezi Tuanovy povinnosti patří odhad a návrh různých kriticky důležitých systémů HVAC, včetně klimatizačních systémů na úrovni počítačů, chladičů, věží a zvlhčování. Před příchodem do společnosti Lee Technologies v roce 2005 Tuan navrhoval kriticky důležité chladicí a ventilační systémy pro letadlové lodě amerického námořnictva US Navy u firem Northrop Grumman a MEP.

Jako veterán s 10letou praxí v oblasti kriticky důležitých chladicích systémů přináší Tuan do odvětví datových center odlišný přístup k návrhu kriticky důležitých systémů. Jeho zkušenosti zahrnují posuzování zařízení, výpočty předpokládaného budoucího růstu a řešení umožňující hladký přechod mezi vývojovými fázemi.

Scott Walsh P.E., LEED A.P. je akreditovaný profesionální inženýr LED pro divizi návrhů/výstavby skupiny Service Group ve společnosti Lee Technologies. Mezi Scottovy současné povinnosti patří zkoumání a ověřování v terénu; výběr zařízení a specifikace; výpočty zatížení; ověřování konstrukčních dokumentů pro shodu s předpisy; vypracovávání návrhů; vytváření pracovních stavebních dokumentů; a koordinace v terénu.

S více než 7 lety zkušeností v oboru datových center zahrnuje Scottova odbornost mechanické navrhování, analýzu požadavků, plánování projektů LED, strategické plánování projektů, technický vývoj a řízení projektů datových center. Má specializované zkušenosti s používáním indikátoru PUE při vývoji návrhů pro širokou škálu projektů LED datových center.