L’heure est venue de revoir les principes de conception des data centers
Si beaucoup connaissent le terme « architecture Catcher », aussi appelé « architecture à blocs redondants », peu ont effectivement testé ce modèle. Toutefois, les choses sont sur le point de changer.
Les data centers actuels sont confrontés à des défis de taille : garantir en permanence une disponibilité maximale face à une demande croissante, tout en fournissant un service continu et en s’efforçant de toujours assurer fiabilité et durabilité. Ces facteurs sont devenus la référence en termes de performances pour toutes les installations exigeantes, qui toutes cherchent à réduire leurs CAPEX (dépenses d’investissement en capital) et OPEX (dépenses d’exploitation) afin d’optimiser la distribution électrique, qui doit elle-même être soutenue par le plus haut niveau de résilience possible.
En quoi la résilience de l’architecture influe-t-elle sur l’avenir de la conception et de la disponibilité des data centers ? Aussi, une conception intelligente peut-elle contribuer à résoudre certains des problèmes les plus épineux auxquels les data centers sont confrontés tout en gardant un œil sur les performances futures ?
Optimiser l’infrastructure des data centers grâce à la distribution de l’architecture redondante en bloc
Si l’on considère la stratégie architecturale du point de vue de la conception, alors la fourniture d’un service continu et fiable et l’élimination des temps d’indisponibilité sont essentielles, la disponibilité étant ancrée dans la résilience architecturale et l’optimisation du TCO (Total Cost of Ownership - coût total de possession). Sur le long terme, le CAPEX, l’OPEX et l’empreinte carbone, tous trois influencés par les choix en matière d’architecture, sont cruciaux. De même, la facilité d’entretien d’une installation est influencée par les choix de conception initiaux. En effet, les opérations de maintenance continues peuvent devenir inutilement complexes en raison de décisions imprudentes au sujet de l’architecture de la distribution électrique.
La résilience est aujourd’hui le mot d’ordre en matière de conception, en particulier en ce qui concerne la flexibilité et l’adoption de solutions modulaires. L’installation doit être dimensionnée en fonction de ses besoins actuels, tout en gardant la possibilité de la faire évoluer et de l’adapter au fil du temps.
Certaines architectures minimisent le besoin en matériel redondant et optimisent lefficacité de l’utilisation de l’énergie (PuE), ce qui permet de diminuer le nombre d’équipements installés, les coûts d’investissement et l’empreinte carbone tout en simplifiant la maintenance.
C’est le cas de l’architecture Catcher.
Comment Catcher s’intègre-t-il dans les topologies d’ASI classiques ?
Dans la redondance traditionnelle 2N, le data center dispose de deux fois la quantité nécessaire de chaque composant crucial, pour qu’aucun point unique de défaillance ne puisse perturber le fonctionnement global. Même en cas de composant défaillant, le système continue de fonctionner, sans interruption. La fiabilité est donc exceptionnelle.
Pour préserver la fiabilité en cas de maintenance non planifiée ou de pannes, par conception, tous le matériel électrique (générateurs, onduleurs, ASI, interrupteurs, etc.) doit être redondant. Conséquence directe : un doublement du nombre d’appareils et de l’espace occupé.
Aujourd’hui, les architectures évoluent de sorte à réduire le CAPEX initial tout en garantissant un niveau de redondance élevé par le biais d’une redondance distribuée ou d’une architecture Catcher.
Les architectures distribuées, telles que les architectures 4N3 et 5N4, optimisent la redondance de l’alimentation en la partageant entre différents systèmes.
Elles sont toutefois relativement complexes, car la distribution d’énergie aux racks informatiques utilise un jeu de barres différent pour chaque flux d’énergie, ce qui peut s’avérer coûteux et compliquer les processus de maintenance.
Pour prendre l’exemple de l’architecture 4N3, les 4 systèmes sont capables de fonctionner jusqu’à 75 % de leur capacité en fonctionnement normal et, en cas de perte d’une alimentation, les trois systèmes restants sont capables de continuer à alimenter la charge informatique.
Utiliser l’architecture redondante en bloc Catcher pour réduire les coûts et renforcer la résilience du data center
L’architecture Catcher permet concrètement à l’utilisateur final de choisir le niveau de redondance requis afin d’optimiser le CAPEX du data center, tout en maintenant la tolérance aux défauts et la possibilité d’une maintenance simultanée. Par exemple, une architecture peut inclure six flux d’alimentation normaux qui peuvent être chargés jusqu’à 100 %, optimisant ainsi le taux d’utilisation du data center, et un ou deux flux d’alimentation redondants prêts à alimenter la charge dans le cas d’un ou de deux défauts.
L’insertion de systèmes de transfert statiques (STS) entre l’ASI et la charge signifie que la charge critique peut être transférée de la « voie normale » vers la voie redondante, qui « récupérera la charge », alimentant ainsi la charge critique sans interruption.
« Dans les conditions normales de fonctionnement, les charges sont alimentées par la voie normale. En cas de problème ou de maintenance sur celle-ci, le STS transfère automatiquement la charge vers la voie redondante. L’architecture redondante en bloc assure un transfert transparent de la voie normale vers la voie redondante du Catcher. Autre possibilité offerte par l’architecture Catcher : combiner un système de transfert statique et un inverseur de sources automatique. Par exemple, un côté de la charge du client informatique (côté A) est connecté au STS et l’autre (côté B) à l’ATS ; chaque appareil est connecté à la fois aux voies normale et redondante. En cas de défaillance de la voie normale, le STS commute en premier en mettant en ligne les blocs redondants, et l’ATS suit, pour une transition simultanée et transparente pour les deux voies. Ainsi, les côtés A et B des racks informatiques restent alimentés, ce qui assure la redondance des serveurs. »
Considérations essentielles pour une infrastructure électrique optimisée, avec un meilleur TCO et une plus grande durabilité
Pour calculer les gains au niveau du CAPEX et de l’OPEX des data centers, il est nécessaire de prendre en compte l’intégralité de l’infrastructure électrique, du transformateur haute tension à l’infrastructure informatique. Choisir le bon degré de redondance (1 bloc redondant pour X blocs normaux) réduira significativement le CAPEX et l’OPEX par rapport à une architecture classique. Par exemple, un flux d’énergie entier (transformateur, groupe électrogène, tableau de répartition, ASI, batteries, ainsi que toutes les opérations de maintenance associées) peut être supprimé.
« Lorsque vous passez à 10 salles de données, par exemple, bien qu’un STS soit nécessaire pour connecter le bloc redondant, cela fait toujours moins d’équipements au total : moins de transformateurs et de groupes électrogènes, moins d’ASI, moins de batteries… jusqu’à 30 % d’équipement en moins au total. Par exemple, si l’on compare une architecture Catcher avec STS à une architecture 2N, on constate une réduction globale du CAPEX de 42 %, ainsi qu’une réduction de l’empreinte carbone de 38 %. Il en résulte une infrastructure électrique ultra optimisée, un coût total de possession supérieur, et une durabilité et un rendement énergétique accrus, ce qui en fait une solution convaincante pour les data centers en colocation. »
Validés en usine et éprouvés sur le marché, ces systèmes ont été testés par d’éminents acteurs du marché, dotés d’une longue expérience en matière d’applications pour data center. Et la liste des réussites à travers le monde ne cesse de s’allonger.
« L’architecture Catcher permet d’optimiser la redondance tout en limitant les coûts d’investissement. Très flexible, c’est la solution idéale pour s’adapter aux besoins très spécifiques et évolutifs des data centers, car elle permet aux concepteurs de créer de meilleurs data centers et de repenser leurs conceptions pour s’assurer qu’ils sont prêts pour l’avenir.
Installés avec succès sur le terrain depuis de nombreuses années, plusieurs centaines de MW de Catcher ont démontré la grande fiabilité des produits STS dans des environnements d’exploitation exigeants. »
Compatibilité démontrée des produits du fabricant
Enfin et surtout, la compatibilité des produits est vitale pour l’ASI et le STS. En s’assurant que les équipements fonctionnent ensemble de façon harmonieuse et que leurs paramètres sont similaires, il est possible de faire face à toute variation du réseau ou de la charge informatique.
« L’ensemble ASI + STS de Socomec est le summum de l’architecture Catcher. Il garantit une compatibilité totale quelles que soient les conditions d’utilisation, y compris en cas de variations soudaines de la tension, de passage en mode haut rendement de l’ASI et de chutes de tension. »
