7 thành tựu công nghệ của trung tâm dữ liệu

(PCWorldVN) Những đổi mới trong thiết kế đang được tích hợp vào các trung tâm dữ liệu nhằm cải thiện hiệu suất và giảm tiêu thụ năng lượng.

• Tier 3 - Chuẩn mực mới cho Data Center
• Ổn định nguồn điện trong Data center
• Schneider đổi mới hạ tầng Data Center
• Gói giải pháp tổng thể cho Data Center

Trung tâm dữ liệu tương lai

Sự phát triển của xu hướng công nghệ đòi hỏi trung tâm dữ liệu (data center) phải luôn không ngừng nâng cấp để tăng khả năng lưu trữ thông tin, cung cấp nhiều dịch vụ, tính năng và đạt được hiệu quả cao hơn. 

Điểm lợi thế của trung tâm dữ liệu là phần lớn những xu hướng công nghệ hiện nay đều dựa trên nền tảng máy chủ nên có thể định hướng cũng như dự đoán trước.

Trung tâm dữ liệu của mỗi nhà cung cấp được thiết kế và sử dụng theo từng mục đích khác nhau. Trong đó, khả năng xử lý cũng như  tiêu thụ điện năng là 2 mục tiêu chính trong việc thiết kế cũng như phát triển của mỗi trung tâm dữ liệu.

Khi nhìn vào khả năng mở rộng, chúng ta sẽ thấy rằng các trung tâm dữ liệu truyền thống lớn thường có sự cô lập về cấu trúc nên không còn đáp ứng nhu cầu hiện nay về khả năng di động cũng như tính linh hoạt. Những xu thế đột phá như điện toán đám mây, tính bền vững, an ninh mạng và Internet of Things mang đến những thay đổi sâu sắc về công nghệ được ứng dụng trong mỗi trung tâm dữ liệu. 

Nguồn năng lượng cho trung tâm dữ liệu

Tiêu thụ năng lượng là luôn là vấn đề nan giải đối với mỗi doanh nghiệp sở hữu trung tâm dữ liệu, cùng với đó hiệu suất làm mát luôn được ưu tiên hàng đầu. Trong tương lai gần, trung tâm dữ liệu sẽ không có nhiều thay đổi trong các phương thức quản lý nhiệt so với hiện tại. Nhiệm vụ mà các doanh nghiệp đang hướng tới  là giảm mức độ bức xạ khí nhà kính,  chuyển trọng tâm theo hướng sử dụng nguồn năng lượng thân thiện với môi trường.  Một số nguồn năng lượng chính trong tương lai như năng lượng mặt trời, năng lượng gió tiếp đó là năng lượng hạt nhân.

Sự tác động của lĩnh vực điện toán 

Trung bình,  máy chủ trong trung tâm dữ liệu của doanh nghiệp trong vòng một năm chỉ hoạt động từ 5% đến 15% công suất, hơn 30% các máy chủ vật lý đang ở trạng thái “ngủ đông”. Bài toán lãng phí này được giải quyết bằng cách thu gọn trung tâm dữ liệu với giải pháp điện toán đám mây, hệ thống ảo Cloud VPS… mang đến sự linh hoạt hơn trong việc sắp đặt vị trí thuê máy chủ cũng như đem lại khả năng tiết kiệm chi phí hoạt động cho doanh nghiệp.

Sự đổi mới và trung tâm dữ liệu của tương lai

Công nghệ dành cho trung tâm dữ liệu mang đến sự đảm bảo hiệu suất và độ khả dụng tuy nhiên ngày càng ít các doanh nghiệp tập trung nhiều hơn vào những kiến trúc. Internet of Thing, ngoài việc gia tăng khối lượng dữ liệu cần được xử lý còn làm thay đổi phương thức quản lý và kiến trúc của trung tâm dữ liệu. Hàng ngàn thiết bị hỗ trợ nhiều tiêu chuẩn thông số kỹ thuật phần cứng khác nhau từ IPMI, SNMP cho đến  Mod Bus khiến mọi hệ thống trở nên khác biệt. Trong tương lai gần, một chuẩn kiến trúc trung tâm dữ liệu là điều cần thiết. 

Công nghệ đang thay đổi Trung tâm dữ liệu

Tỷ lệ tăng trưởng toàn cầu về trung tâm dữ liệu mới khoảng 10% đến 15% mỗi năm và nhiệm vụ chính của các nhà phát triển vẫn là giảm năng lượng tiêu thụ tổng thể, nhưng vẫn đảm bảo được khả năng xử lý lượng dữ liệu phát sinh ngày càng tăng. Dưới đây là những công nghệ, giải pháp đang làm thay đổi trung tâm dữ liệu trong tương lai

Trí tuệ nhân tạo - Artificial Intelligence

Trong năm 2014, Google đã mua lại DeepMind – hãng nghiên cứu về trí tuệ nhân tạo (AI) của Anh với giá hơn 600 triệu USD. Kể từ thời điểm đó, công nghệ của DeepMind đã giúp giải quyết hiệu quả vấn đề tiêu thụ năng lượng ở các trung tâm dữ liệu của hãng công nghệ này. Google đã thử nghiệm khi đưa AI vào hệ thống quản lý và kết quả thu được là giảm tiêu thụ điện năng tổng thể vào khoảng 40%.

Ứng dụng AI trong quản lý trung tâm dữ liệu của Google

Trung tâm dữ liệu dưới nước

Dự án Natick của Microsoft - trung tâm dữ liệu dưới nước đã gây tiếng vang lớn trong hồi đầu năm 2016. Microsoft hiện đang đưa 2 thiết kế mới vào thử nghiệm. Trong đó, một thiết kế đặt trung tâm trên bề mặt đại dương, còn giải pháp còn lại là đặt trung tâm dữ liệu bên trong đại dương và sử dụng nguồn năng lượng từ thủy triều.

Dự án Natick

Trong dự án Natick, Microsoft vẫn sử dụng máy chủ tiêu chuẩn tương tượng như trong  ác trung tâm dữ liệu khác, nhưng đã được chỉnh sửa để phù hợp hơn với môi trường biển. Thử nghiệm mới của Microsoft cho phép đặt đưới biển ở độ sâu 9m trong vòng 105 ngày. Microsoft dự định chi 15 tỷ USD cho 100 trung tâm dữ liệu của mình và khoảng một triệu máy chủ trên khắp thế giới.

Thành tựu SDN 

SDN hay mạng điều khiển bằng phần mềm (Software Defined Networking) được dựa trên cơ chế khai phá tách bạch việc kiểm soát luồng mạng với luồng dữ liệu. Giải pháp này hiện được triển khai khá nhiều ở trung tâm dữ liệu của các doanh nghiệp lớn trên thế giới. Công nghệ này cho phép luồng các gói dữ liệu đi qua mạng được kiểm soát theo lập trình, điểm đổi mới này xuất phát từ nhu cầu của các nhà cung cấp dịch vụ điện toán đám mây.

Ví dụ, Megaport và Cologix đang hợp tác để cung cấp cho khách hàng khả năng mở rộng các dịch vụ đám mây thông qua việc sử dụng cấu trúc SDN có tính linh động cao. Khách hàng của Cologix có thể kết nối với hệ sinh thái mà Megaport đang cung cấp, trong đó có một số dịch vụ đám mây chưa xuất hiện trên thị trường phổ thông.

Năng lượng tái tạo

Việc sử dụng không khí bên ngoài để làm mát trung tâm dữ liệu đã được thử một vài lần với các mức độ thành công khác nhau. Facebook là một trong những công ty đã thành công trong việc sử dụng kỹ thuật làm mát miễn phí trong những năm qua. 

Hồi đầu năm 2016, Facebook đã công bố kế hoạch xây dựng trung tâm dữ liệu thứ 2 tại châu Âu đặt ở Clonee, Irceland. Trung tâm dữ liệu mới này cũng sẽ được Facebook sử dụng năng lượng tái tạo. Hãng này dự kiến sẽ sử dụng những làn gió biển để làm mát các máy chủ và cơ sở hạ tầng mạng. Tuy nhiên, do đặc điểm lượng muối trong không khí cao, gió biển sẽ được lọc kĩ trước khi đưa vào sử dụng tại Clonee. 

Một mô hình Micro Data Center

Trước đó, trung tâm dữ liệu đầu tiên Facebook tại Thụy Điển được đánh giá là một trong số các trung tâm dữ liệu có hiệu quả tiêu thụ năng lượng tốt nhất với việc sử dụng thủy điện để vận hành toàn bộ hệ thống. Đây là nguồn năng lượng sạch có khả năng tái tạo 100%. 

Micro Data Center

Những tiến bộ trong điện toán di động, IoT và điện toán sương mù (fog computing) đã khiến những trung tâm dữ liệu cũ kĩ trở nên lạc hậu và kém hiệu quả. Thách thức mới đến từ việc các cơ sở hạ tầng trung tâm dữ liệu (TTDL) cũng như công cụ quản lý và phân tích dữ liệu truyền thống không được thiết kế để xử lý khối lượng lớn dữ liệu có cấu trúc phức tạp hoặc phi cấu trúc. Bài toán mới đặt ra là phải bảo đảm mức độ tin cậy, tăng hiệu suất hoạt động giữa các ứng dụng, tối thiểu hoá độ trễ (latency/lag) và nâng cấp băng thông ở mức 35% mỗi năm trước sức ép từ viễn cảnh tổng lượng lưu trữ dữ liệu (data storage) toàn cầu tăng từ 39 triệu lên đến 89 triệu tetrabytes ở năm 2019.

Giải pháp hiện nay là những công nghệ phần cứng, phần mềm hay các giải pháp tích hợp như các hệ thống máy chủ thế hệ mới dưới dạng thức edge computing – điện toán biên hay các tiểu trung tâm dữ liệu dạng cắm-và-chạy (plug-and-play micro data center - PnPMDC).

Trong đó PnPMDC là môi trường điện toán đóng gói sẵn, bao gồm tất cả các cấu phần cần thiết như nguồn điện/nguồn điện dự phòng, hệ thống làm mát, bảo mật, các công cụ quản lý liên quan và tủ cách âm. Thiết bị này cũng tích hợp hệ thống lưu trữ, xử lý dữ liệu và kết nối mạng cần thiết để chạy các ứng dụng. PnPMDC được xem là mô hình điện toán lý tưởng cho đám mây cá nhân và hệ thống IT hội tụ phục vụ các ngành công nghiệp có nhu cầu chia sẻ và phân tích lượng dữ liệu ngày càng tăng như ngành bán lẻ, sản xuất và viễn thông.

Với tính chất “tiền chế” và “mô-đun hoá”, mô hình PnPMDC rất gọn nhẹ, tiết kiệm đáng kể chi phí xây dựng, vận hành và rất linh hoạt cho việc mở rộng quy mô, phù hợp với quá trình phát triển của doanh nghiệp mà không ảnh hưởng đến hoạt động đang diễn ra. Giải pháp này còn có lợi điểm lớn là được “may đo” theo nhu cầu thực tế của doanh nghiệp và có thể triển khai ở bất kỳ nơi đâu mà không cần không gian riêng quá lớn.

Làm lạnh khép kín

Làm lạnh khép kín Close-Coupled Cooling  là một kỹ thuật tương đối phổ biến ở các trung tâm dữ liệu lớn  và mạng  dịch vụ điện toán đám mây. Phương pháp làm mát này rất lý tưởng và hiệu quả với những hệ thống dày đặc máy chủ, thiết bị lưu trữ , thành phần mạng. 

Trung tâm dữ liệu nhỏ hơn không thể nâng cấp lên tùy chọn này do chi phí và hạn chế về thiết kế. Tuy nhiên, tăng chi phí điện năng  và tăng mật độ hệ thống máy chủ phiến (blade server)  đang buộc các trung tâm dữ liệu nhỏ phải trả thêm tiền để tạo sự hiệu quả trong việc làm mát.

Hệ thống làm lạnh

Cách làm mát truyền thống khiến nhiệt độ trong phòng có sự chênh lệch đáng kể. Còn làm mát khép kín được thực hiện như sau: khí lạnh theo phương nằm ngang truyền từ phía sau kệ đựng máy chủ ra mặt tiền. Từ mặt tiền, khí lạnh hút đẩy vào làm mát đều khắp dàn máy chủ rồi thoát ra mặt sau và lại được làm lạnh thổi ra mặt tiền từ đó không khí trong phòng lạnh đều.

Sử dụng tia laser làm bán dẫn

Tháng  6/ 2016 vừa, công ty mạng cáp quang Adva Optical Networks đến từ Đức tuyên bố rằng họ đang phát triển dự án có tên gọi là DIMENSION, với mục đích tạo ra một nền tảng cho chip tích hợp quang-điện tử. Công nghệ mang tính đột phá này liên quan đến việc sử dụng laser thay thế vật liệu  bán dẫn và có thể tích hợp vào chip "quang tử học silicon" (silicon photonics) . Điều này sẽ tạo ra các thành phần linh hoạt và hiệu quả để tối ưu hóa đường truyền, kết nối, tăng tốc độ xử lý dữ liệu nhằm tao ra thế hệ mới của trung tâm dữ liệu.

Kỹ thuật này cũng sẽ loại bỏ lượng lớn nhiệt, điện năng tiêu thụ vốn được tạo ra bởi những hệ thống sử dụng chip silicon truyền thống. 

Ứng dụng tia laser trong truyền dữ liệu

PC World VN 09/2016