Embora seus requisitos para um computador doméstico ou de trabalho possam parecer razoáveis. Ou mesmo high-end, dependendo do seu caso de uso, simplesmente não se compara ao poder de processamento e capacidade de armazenamento necessários para grandes empresas. Mesmo uma empresa de tamanho razoável terá requisitos de armazenamento de dados de dezenas a centenas de terabytes.
Em vez de apenas distribuir esses dados pelos dispositivos do usuário final que podem ou não ser desligados ou desconectados da rede, a maioria dos dados é armazenada em um ambiente centralizado. Em ambientes menores, pode ser uma sala de servidores. Ainda assim, eles são chamados de data centers quando a capacidade precisa ser dimensionada mais do que uma pequena sala.
Quais são as finalidades e as vantagens de um Data Center?
Um centro de dados destina-se a ser um armazenamento de dados centralizado consistentemente disponível. Como os requisitos de armazenamento e uso de equipamentos e servidores de rede são essencialmente os mesmos dos servidores de disco que contêm os dados brutos, esse hardware geralmente é agrupado.
Agrupar a infraestrutura de rede central torna a execução de várias tarefas centrais significativamente mais fácil e eficiente. Um fator central é a conectividade. Com todos os servidores, dados e infraestrutura de rede em um só lugar, é relativamente simples conectá-los com eficiência. A latência e a largura de banda são mais fáceis de otimizar em distâncias curtas, permitindo o máximo desempenho da rede. Como um bônus adicional, os cabos são mais curtos e, portanto, mais baratos do que seriam se todo o hardware fosse mais distribuído.
O hardware de computação central também precisa de infraestrutura externa para facilitar sua operação segura e contínua. Sistemas confiáveis de energia, refrigeração, conectividade e segurança são caros. Eles são, no entanto, mais caros se você tiver que duplicá-los em vez de simplesmente ter uma única configuração grande.
O que um Data Center exige?
A parte central de qualquer data center é o hardware de computação real. Isso normalmente vem na forma de racks de servidor. Cada rack tem um tamanho padrão e pode receber vários dispositivos de computação de tamanho padrão. Os dispositivos reais são geralmente descritos em tamanhos de “U”, com um “U” sendo simplesmente uma unidade de altura padrão. A maioria dos racks de servidor tem 42 ou 48U de altura, com racks de 48U também chamados de racks de sete pés. Enquanto alguns hardwares de computador vêm em tamanhos de 1U, a maioria dos dispositivos é de 2U ou 3U, embora alguns possam ser muito mais altos que isso.
Os dados no data center precisam estar acessíveis, geralmente constantemente. Por esse motivo, espera-se uma rede de alta velocidade interna e externa. Além disso, os data centers são projetados com sistemas redundantes e de backup para fornecer continuidade no caso de incidentes mais razoáveis.
Se um dispositivo falhar, os data centers são projetados para ter servidores, armazenamento e hardware de rede redundantes. Sua funcionalidade pode ser captada instantaneamente por um dispositivo secundário. A fonte de alimentação também possui uma série de backups, incluindo fontes de alimentação ininterruptas ou UPSs. este fornece energia suficiente para continuar executando os dispositivos até que os geradores locais entrem em ação, no caso de um corte de energia.
Como todos os dispositivos de computação, os data centers exigem refrigeração. Os sistemas HVAC são comumente usados junto com desumidificadores para garantir que o ar frio seja fornecido, o ar quente seja extraído e o ar não fique muito úmido.
Com tanta eletricidade e calor, sempre há uma chance de incêndio. Os sistemas de supressão de incêndio são universais, mas não podem depender de sistemas de sprinklers, pois isso causaria tantos danos ao hardware do computador sensível quanto um incêndio.
Requisitos e otimizações mais sutis
Embora os sistemas de supressão de incêndio sejam universais em data centers, eles não podem ser à base de água, pois isso danificaria eletrônicos sensíveis. Em vez disso, gases inertes são geralmente usados. A escolha primária costumava ser o Halon até que se descobriu que era ruim para a camada de ozônio. Os sistemas modernos normalmente usam nitrogênio. O conceito é simplesmente inundar todo o data center com nitrogênio, empurrando o oxigênio necessário para o fogo queimar através de aberturas de sobrepressão.
Embora isso seja altamente eficaz para apagar incêndios, também é mortal. Em uma atmosfera rica em nitrogênio e pobre em oxigênio, você pode desmaiar por asfixia em segundos. O nitrogênio é incolor, inodoro e insípido, portanto, não há aviso de perigo. Como tal, os sistemas de supressão de incêndio emitem um pré-alarme que alerta qualquer pessoa no interior para sair imediatamente ou chegar a uma área segura equipada com tanques de oxigênio e máscaras de respiração. Após um curto período para que as pessoas fiquem em segurança, o gás é rapidamente despejado no data center, extinguindo o fogo.
Os data centers geralmente têm pisos elevados. Isso oferece muitas vantagens. A vantagem principal é que, no caso de uma inundação, há mais espaço para o aumento da água antes que ocorra qualquer dano real da água. Pisos elevados também permitem que os cabos passem por baixo do piso. No entanto, muitos optam por executar cabeamento aéreo para facilitar o acesso. Isso também fornece um método conveniente para fornecer ar frio quando combinado com pisos porosos.
Ao posicionar os corredores dos racks de servidores em direções alternadas, é possível criar corredores frios e quentes. O ar frio pode ser retirado dos corredores frios e o ar quente pode ser expelido e depois removido dos corredores quentes. Este layout ajuda a otimizar o fornecimento de recursos HVAC.
Hiperescaladores e Colocation
Implementar toda a infraestrutura de um data center é caro. Isso pode ser especialmente difícil para empresas com muitos dados e requisitos de processamento, mas com recursos limitados no momento. Também pode ser um problema para empresas que não precisam de área suficiente para permitir economias de escala. Para preencher essa lacuna no mercado, muitas empresas montam data centers com capacidades excessivamente grandes e, em seguida, alugam partes dessa capacidade para as empresas. Data centers com vários locatários como esse são chamados de colocation.
Especialmente em ambientes de colocation, a segurança é essencial. Com muitos dados potencialmente confidenciais de várias partes, a segurança física e de rede é importante. Os data centers são muito cuidadosos com ambos, fornecendo redes cuidadosamente segregadas para clientes individuais para que nenhum dado possa vazar pela rede. O acesso físico é muitas vezes complexo de organizar, muitas vezes exigindo autorização prévia.
O acesso a locais internos geralmente é limitado com salas trancadas separadas e até gaiolas trancadas contendo bancos menores de racks de servidores. As “armadilhas” são um recurso útil que funciona essencialmente como uma câmara de ar, permitindo que o acesso seja rapidamente negado no ponto de entrada com risco mínimo para o pessoal. Os registros de acesso também são úteis para fins de segurança, para que o pessoal de segurança possa ter certeza de que o prédio foi totalmente evacuado em caso de incêndio, por exemplo.
Muitos dos maiores data centers são de propriedade de hiperescaladores. São grandes empresas de tecnologia como Google, Amazon e Microsoft. Eles compram grandes quantidades de hardware e, em alguns casos, alugam o acesso a ele. Em seus casos, o acesso é normalmente virtualizado em vez de físico. A virtualização pode oferecer eficiência aprimorada no uso dos recursos do sistema e pode facilitar o dimensionamento quando necessário.
Localização e outros fatores
A localização de um data center é essencial. É fundamental estar perto de uma grande fonte de energia, hub de infraestrutura de rede de alta velocidade e infraestrutura de transporte físico. Outras considerações incluem riscos ambientais, como terremotos, vulcões, inundações e furacões. O clima também é um fator importante. Locais mais frios têm temperaturas mais baixas do ar ambiente, exigindo menos resfriamento antes de serem fornecidos ao data center. Isso ajuda a reduzir os custos operacionais. Em alguns testes, pequenos data centers foram colocados debaixo d'água. Eles usaram as correntes de água fria para fornecer um resfriamento ainda mais eficaz e mais barato.
A modularidade também é um fator crítico. Com o tempo, o hardware de computação avança e as tecnologias atuais se tornam obsoletas. O hardware obsoleto geralmente é menos eficiente e menos eficiente em termos de energia. Isso requer um ciclo de atualização regular. A modularidade permite atualizações contínuas, distribuindo os custos iniciais em vários orçamentos anuais. Ele também permite tempo de atividade contínuo sem interrupção do serviço, mesmo ao realizar atualizações em grande escala.
A capacidade de armazenamento também é um fator significativo. Embora grandes data centers possam ser econômicos, geralmente é empiricamente mais barato precisar de menos espaço. Os proprietários de data centers, especialmente os hiperescaladores, costumam gastar fortunas em mídias de armazenamento de densidade extremamente alta. Por exemplo, um SSD corporativo de 1 TB pode custar o mesmo que um HDD corporativo de 10 TB e oferecer um desempenho muito maior. Ainda assim, são necessários muito mais racks de servidores e servidores de disco para fornecer a mesma capacidade total de armazenamento.
Isso aumenta o espaço e, muitas vezes, os custos de energia e requer refrigeração adicional, etc. Essa economia de escala é o motivo pelo qual muitas unidades de armazenamento enormes e super caras estão disponíveis. Eles não são destinados ao consumidor médio. Eles são destinados a hiperescaladores que pagarão quase qualquer coisa por maior eficiência de espaço.
Conclusão
Os data centers são o primo maior da sala de servidores. Eles combinam hardware de computação central, como equipamento de rede, capacidade de armazenamento, poder de processamento e funcionalidade do servidor, tudo em um só lugar. Isso permite economias de escala e simplifica a conectividade. Há muitos fatores de design no design do data center. No entanto, os data centers precisam ser enormes para tirar o máximo proveito das economias de escala.
Nessa escala, eles geralmente são muito maiores do que a maioria das empresas precisa, então o espaço pode ser alugado para empresas menores, proporcionando vantagens econômicas para ambas as partes. Os data centers geralmente estão localizados em instalações personalizadas. No entanto, alguns reutilizam o espaço de escritório não utilizado, e alguns estão situados em antigos bunkers nucleares novos.