Hoewel uw vereisten voor een thuis- of werkcomputer misschien redelijk lijken. Of zelfs high-end, afhankelijk van uw gebruikssituatie, is het gewoon niet te vergelijken met de verwerkingskracht en opslagcapaciteit die grote bedrijven nodig hebben. Zelfs een redelijk groot bedrijf zal eisen stellen aan de opslag van gegevens in de tientallen tot honderden terabytes.
In plaats van deze gegevens alleen te verspreiden over apparaten van eindgebruikers die al dan niet zijn uitgeschakeld of losgekoppeld van het netwerk, worden de meeste gegevens opgeslagen in een gecentraliseerde omgeving. In kleinere omgevingen kan dit een serverruimte zijn. Toch worden ze datacenters genoemd wanneer de capaciteit hoger moet schalen dan een kleine ruimte.
Wat zijn de doelen en voordelen van een datacenter?
Een datacenter is bedoeld als een consistent beschikbare gecentraliseerde datastore. Omdat de opslag- en gebruiksvereisten van netwerkapparatuur en servers in wezen hetzelfde zijn als de schijfservers die de onbewerkte gegevens bevatten, wordt deze hardware meestal gegroepeerd.
Door de kernnetwerkinfrastructuur te groeperen, wordt het uitvoeren van verschillende kerntaken aanzienlijk eenvoudiger en efficiënter. Een kernfactor is connectiviteit. Met alle servers, gegevens en netwerkinfrastructuur op één plek, is het relatief eenvoudig om ze allemaal efficiënt met elkaar te verbinden. Latentie en bandbreedte zijn gemakkelijker te optimaliseren over korte afstanden, waardoor maximale netwerkprestaties mogelijk zijn. Als een toegevoegde bonus zijn de kabels korter en daarom goedkoper dan wanneer alle hardware meer gedistribueerd zou zijn.
De core computing-hardware heeft ook een externe infrastructuur nodig om de veilige en continue werking ervan te vergemakkelijken. Betrouwbare stroom-, koeling-, connectiviteits- en veiligheidssystemen zijn allemaal duur. Ze zijn echter duurder als je ze moet dupliceren in plaats van gewoon een enkele grote opstelling te hebben.
Wat heeft een datacenter nodig?
Het kernonderdeel van elk datacenter is de eigenlijke computerhardware. Dit komt meestal in de vorm van serverracks. Elk rack heeft een standaardformaat en kan meerdere computerapparaten van standaardformaat bevatten. De eigenlijke apparaten worden meestal beschreven in de maten "U", waarbij een "U" eenvoudigweg een standaard hoogte-eenheid is. De meeste serverracks zijn 42 of 48U hoog, met 48U-racks ook wel 7-foot racks genoemd. Hoewel sommige computerhardware in 1U-formaten wordt geleverd, zijn de meeste apparaten 2U of 3U, hoewel sommige veel groter kunnen zijn dan dat.
De data in het datacenter moet doorgaans continu toegankelijk zijn. Om deze reden wordt een snelle netwerkverbinding zowel intern als naar de buitenwereld verwacht. Bovendien zijn datacenters ontworpen met back-up en redundante systemen om continuïteit te bieden in het geval van de meest redelijke incidenten.
Als één apparaat uitvalt, zijn datacenters ontworpen om redundante servers, opslag en netwerkhardware te hebben. De functionaliteit kan onmiddellijk worden opgepikt door een secundair apparaat. De voeding heeft ook een reeks back-ups, waaronder Uninterruptible Power Supplies of UPS'en. Deze levert voldoende stroom om de apparaten te laten werken totdat lokale generatoren in werking treden, in het geval van een stroomonderbreking.
Net als alle computerapparatuur hebben datacenters koeling nodig. HVAC-systemen worden vaak gebruikt in combinatie met ontvochtigers om ervoor te zorgen dat koele lucht wordt geleverd, warme lucht wordt afgezogen en de lucht niet te vochtig wordt.
Met zoveel elektriciteit en warmte is er altijd een kans op brand. Brandblussystemen zijn universeel, maar ze kunnen niet vertrouwen op sprinklersystemen, omdat dit net zoveel schade aan de gevoelige computerhardware zou veroorzaken als een brand.
Meer subtiele vereisten en optimalisaties
Hoewel brandblussystemen universeel zijn in datacenters, kunnen ze niet op waterbasis zijn, omdat dit gevoelige elektronica zou beschadigen. In plaats daarvan worden in het algemeen inerte gassen gebruikt. Vroeger was Halon de eerste keuze, totdat dat slecht bleek te zijn voor de ozonlaag. Moderne systemen gebruiken meestal stikstof. Het concept is simpelweg om het hele datacenter met stikstof te vullen en de zuurstof die nodig is om het vuur te laten uitbranden door overdrukopeningen te duwen.
Hoewel dit zeer effectief is bij het blussen van branden, is het ook dodelijk. In een stikstofrijke, zuurstofarme atmosfeer kun je binnen enkele seconden flauwvallen door verstikking. Stikstof is kleurloos, geurloos en smaakloos, dus er is geen waarschuwing voor gevaar. Als zodanig laten brandblussystemen een vooralarm horen dat iedereen binnen waarschuwt om onmiddellijk te vertrekken of naar een veilige ruimte te gaan die is uitgerust met zuurstoftanks en ademmaskers. Na een korte tijd om mensen in veiligheid te brengen, wordt het gas snel in het datacenter gedumpt, waardoor de brand wordt geblust.
Datacenters hebben vaak verhoogde vloeren. Dit biedt veel voordelen. Het grote voordeel is dat er bij een overstroming meer ruimte is voor opkomend water voordat er daadwerkelijke waterschade optreedt. Verhoogde vloeren maken het ook mogelijk om kabels onder de vloer door te voeren. Velen kiezen er echter voor om bovengrondse bekabeling te leggen om de toegang te vergemakkelijken. Dit biedt ook een handige methode om koele lucht te leveren in combinatie met poreuze vloertegels.
Door gangen van serverracks in afwisselende richtingen te plaatsen, is het mogelijk om koude en warme gangen te creëren. Koele lucht kan worden aangezogen uit de koude gangen en warme lucht kan worden afgevoerd en vervolgens worden afgevoerd uit de warme gangen. Deze lay-out helpt bij het optimaliseren van de levering van HVAC-middelen.
Hyperscalers en colocatie
Het implementeren van alle infrastructuur van een datacenter is duur. Dit kan vooral moeilijk zijn voor bedrijven met uitgebreide gegevens- en verwerkingsvereisten, maar momenteel beperkte financiële middelen. Het kan ook een probleem zijn voor bedrijven die niet genoeg ruimte nodig hebben om schaalvoordelen te laten werken. Om dit gat in de markt op te vullen, zetten veel bedrijven datacenters op met te grote capaciteiten en verhuren ze vervolgens delen van die capaciteit aan bedrijven. Dergelijke datacenters met meerdere tenants worden colocatie genoemd.
Zeker in colocatie-omgevingen is beveiliging essentieel. Met veel potentieel gevoelige gegevens van meerdere partijen, zijn netwerk- en fysieke beveiliging belangrijk. Datacenters zijn erg voorzichtig met beide en bieden zorgvuldig gescheiden netwerken aan individuele klanten, zodat er geen gegevens over het netwerk kunnen lekken. Fysieke toegang is vaak complex om te regelen, waarbij vaak vooraf toestemming nodig is.
Toegang tot binnenlocaties is over het algemeen beperkt met aparte afgesloten ruimtes en zelfs afgesloten kooien met kleinere banken met serverracks. "Mantraps" zijn een handige functie die in wezen werkt als een luchtsluis, waardoor de toegang snel kan worden geweigerd op het punt van binnenkomst met minimaal risico voor het personeel. Toegangslogboeken zijn ook nuttig voor veiligheidsdoeleinden, zodat veiligheidspersoneel er zeker van kan zijn dat het gebouw volledig is ontruimd in geval van bijvoorbeeld brand.
Veel van de grootste datacenters zijn eigendom van hyperscalers. Dit zijn enorme technologiebedrijven zoals Google, Amazon en Microsoft. Ze kopen enorme hoeveelheden hardware en huren in sommige gevallen de toegang ertoe. In hun gevallen is de toegang doorgaans gevirtualiseerd in plaats van fysiek. Virtualisatie kan een verbeterde efficiëntie bieden bij het gebruik van systeembronnen en kan indien nodig eenvoudig worden geschaald.
Locatie en andere factoren
De locatie van een datacenter is essentieel. Het is van cruciaal belang om in de buurt te zijn van een grote stroombron, een snelle netwerkinfrastructuurhub en fysieke transportinfrastructuur. Andere overwegingen zijn onder meer gevaren voor het milieu, zoals aardbevingen, vulkanen, overstromingen en orkanen. Het klimaat is ook een grote factor. Koelere locaties hebben lagere omgevingsluchttemperaturen, waardoor er minder koeling nodig is voordat ze aan het datacenter worden geleverd. Dit helpt de bedrijfskosten te verlagen. Bij sommige tests zijn zelfs kleine datacenters onder water geplaatst. Ze hebben de koele stromende waterstromen gebruikt om nog effectievere en goedkopere koeling te bieden.
Modulariteit is ook een kritische factor. Na verloop van tijd gaat de computerhardware vooruit en raken de huidige technologieën achterhaald. Verouderde hardware is vaak zowel minder performant als minder energiezuinig. Dit vereist dan een regelmatige upgradecyclus. Modulariteit maakt constante upgrades mogelijk, waarbij de initiële kosten worden gespreid over meerdere jaarlijkse budgetten. Het zorgt ook voor continue uptime zonder onderbreking van de service, zelfs bij het uitvoeren van grootschalige upgrades.
Opslagcapaciteit is ook een belangrijke factor. Hoewel grote datacenters kosteneffectief kunnen zijn, is het over het algemeen empirisch goedkoper om minder ruimte nodig te hebben. Eigenaren van datacenters, met name hyperscalers, geven vaak fortuinen uit aan opslagmedia met extreem hoge dichtheid. Een enterprise-SSD van 1 TB kost bijvoorbeeld hetzelfde als een enterprise-HDD van 10 TB en biedt veel hogere prestaties. Toch zijn er veel meer serverracks en diskservers nodig om dezelfde totale opslagcapaciteit te bieden.
Dit verhoogt de ruimte- en vaak stroomkosten en vereist extra koeling enz. Deze schaalvoordelen zijn de reden waarom er veel enorme opslagschijven beschikbaar zijn die super duur zijn. Ze zijn niet bedoeld voor de gemiddelde consument. Ze zijn bedoeld voor hyperscalers die bijna alles betalen voor verbeterde ruimte-efficiëntie.
Conclusie
Datacenters zijn de grotere neef van de serverruimte. Ze combineren kerncomputerhardware zoals netwerkapparatuur, opslagcapaciteit, verwerkingskracht en serverfunctionaliteit allemaal op één plek. Dit zorgt voor schaalvoordelen en vereenvoudigt de connectiviteit. Er zijn veel ontwerpfactoren in het ontwerp van datacenters. Datacenters moeten echter enorm zijn om echt te profiteren van de schaalvoordelen.
Op deze schaal zijn ze over het algemeen veel groter dan de meeste bedrijven nodig hebben, dus ruimte kan worden verhuurd aan kleinere bedrijven, wat voor beide partijen economische voordelen biedt. Datacenters bevinden zich vaak in op maat gemaakte faciliteiten. Sommige hergebruiken echter ongebruikte kantoorruimte en sommige bevinden zich zelfs in oude nieuwe nucleaire bunkers.