Zatiaľ čo vaše požiadavky na domáci alebo pracovný počítač sa môžu zdať rozumné. Alebo dokonca špičkový, v závislosti od vášho prípadu použitia sa jednoducho nedá porovnať s výkonom spracovania a úložnou kapacitou, ktorú potrebujú veľké spoločnosti. Dokonca aj primerane veľká spoločnosť bude mať požiadavky na ukladanie dát v desiatkach až stovkách terabajtov.
Namiesto distribúcie týchto údajov medzi zariadeniami koncových používateľov, ktoré môžu alebo nemusia byť vypnuté alebo odpojené od siete, je väčšina údajov uložená v centralizovanom prostredí. V menších prostrediach to môže byť serverová miestnosť. Napriek tomu sa o nich hovorí ako o dátových centrách, keď je potrebné kapacitu škálovať vyššie ako malá miestnosť.
Aké sú účely a výhody dátového centra?
Dátové centrum má byť trvalo dostupným centralizovaným dátovým úložiskom. Pretože požiadavky na ukladanie a používanie sieťových zariadení a serverov sú v podstate rovnaké ako u diskových serverov obsahujúcich nespracované údaje, je tento hardvér zvyčajne zoskupený.
Zoskupenie základnej sieťovej infraštruktúry výrazne uľahčuje a zefektívňuje vykonávanie niekoľkých základných úloh. Jedným z kľúčových faktorov je konektivita. So všetkými servermi, dátami a sieťovou infraštruktúrou na jednom mieste je pomerne jednoduché ich všetky efektívne prepojiť. Latencia a šírka pásma sa ľahšie optimalizujú na krátke vzdialenosti, čo umožňuje maximálny výkon siete. Ako ďalší bonus sú káblové trasy kratšie, a preto lacnejšie, ako by boli, keby bol všetok hardvér distribuovaný viac.
Základný výpočtový hardvér tiež potrebuje externú infraštruktúru na uľahčenie jeho bezpečnej a nepretržitej prevádzky. Spoľahlivé napájanie, chladenie, konektivita a bezpečnostné systémy sú drahé. Sú však drahšie, ak ich musíte duplikovať, namiesto toho, aby ste mali jednoducho jednu veľkú zostavu.
Čo vyžaduje dátové centrum?
Základnou súčasťou každého dátového centra je skutočný výpočtový hardvér. To sa zvyčajne dodáva vo forme serverových stojanov. Každý stojan má štandardnú veľkosť a môže pojať viacero výpočtových zariadení štandardnej veľkosti. Skutočné zariadenia sú zvyčajne opísané vo veľkostiach „U“, pričom „U“ je jednoducho štandardná jednotka výšky. Väčšina serverových stojanov má výšku 42 alebo 48U, pričom stojany 48U sa tiež nazývajú sedemstopové stojany. Zatiaľ čo niektorý počítačový hardvér sa dodáva vo veľkostiach 1U, väčšina zariadení má veľkosť 2U alebo 3U, hoci niektoré môžu byť oveľa vyššie.
Údaje v dátovom centre musia byť dostupné, spravidla neustále. Z tohto dôvodu sa očakáva vysokorýchlostné vytváranie sietí interne aj smerom von. Okrem toho sú dátové centrá navrhnuté so záložnými a redundantnými systémami, aby sa zabezpečila kontinuita v prípade najrozumnejších incidentov.
Ak jedno zariadenie zlyhá, dátové centrá sú navrhnuté tak, aby mali redundantné servery, úložisko a sieťový hardvér. Jeho funkčnosť môže okamžite prevziať sekundárne zariadenie. Napájací zdroj má tiež sériu záloh, vrátane neprerušiteľných zdrojov napájania alebo UPS. Toto poskytuje dostatok energie na pokračovanie prevádzky zariadení, kým sa nezapnú miestne generátory, v prípade a výpadok.
Ako všetky výpočtové zariadenia, aj dátové centrá vyžadujú chladenie. Systémy HVAC sa bežne používajú spolu s odvlhčovačmi, aby sa zabezpečilo, že je k dispozícii chladný vzduch, odsávaný horúci vzduch a vzduch nie je príliš vlhký.
Pri takom množstve elektriny a tepla vždy existuje možnosť požiaru. Protipožiarne systémy sú univerzálne, ale nemôžu sa spoliehať na sprinklerové systémy, pretože by to spôsobilo také poškodenie citlivého počítačového hardvéru ako požiar.
Jemnejšie požiadavky a optimalizácie
Zatiaľ čo systémy na potlačenie požiaru sú univerzálne v dátových centrách, nemôžu byť založené na vode, pretože by to poškodilo citlivú elektroniku. Namiesto toho sa vo všeobecnosti používajú inertné plyny. Primárnou voľbou býval halón, kým sa nezistilo, že je to zlé pre ozónovú vrstvu. Moderné systémy zvyčajne používajú dusík. Koncept je jednoducho zaplaviť celé dátové centrum dusíkom a vytlačiť kyslík potrebný na vyhorenie cez pretlakové otvory.
Aj keď je to vysoko účinné pri hasení požiarov, je to aj smrteľné. V atmosfére bohatej na dusík a chudobnej na kyslík môžete omdlievať v priebehu niekoľkých sekúnd. Dusík je bezfarebný, bez zápachu a chuti, takže neexistuje žiadne varovanie pred nebezpečenstvom. Systémy na potlačenie požiaru ako také zaznie predbežný poplach, ktorý upozorní každého vo vnútri, aby okamžite odišiel alebo sa dostal do bezpečnej oblasti vybavenej kyslíkovými nádržami a dýchacími maskami. Po krátkom čase, kým sa ľudia dostanú do bezpečia, sa plyn rýchlo vypustí do dátového centra a požiar sa uhasí.
Dátové centrá majú často zdvojené podlahy. To poskytuje mnoho výhod. Hlavnou výhodou je, že v prípade povodní je viac priestoru pre stúpajúcu vodu skôr, ako dôjde k skutočným škodám. Zvýšené podlahy tiež umožňujú vedenie káblov pod podlahou. Mnohí sa však rozhodnú viesť nadzemnú kabeláž na uľahčenie prístupu. To tiež poskytuje pohodlný spôsob poskytovania chladného vzduchu v kombinácii s poréznymi podlahovými dlaždicami.
Umiestnením uličiek serverových stojanov v striedavých smeroch je možné vytvoriť studené a horúce uličky. Studený vzduch môže byť nasávaný zo studených uličiek a horúci vzduch môže byť vypustený a potom odstránený z horúcich uličiek. Toto usporiadanie pomáha optimalizovať poskytovanie zdrojov HVAC.
Hyperscalery a kolokácia
Implementácia celej infraštruktúry dátového centra je nákladná. To môže byť obzvlášť ťažké pre spoločnosti s rozsiahlymi požiadavkami na údaje a spracovanie, ale v súčasnosti obmedzenými finančnými prostriedkami. Môže to byť problém aj pre spoločnosti, ktoré nepotrebujú dostatočnú plochu na to, aby naštartovali úspory z rozsahu. Na vyplnenie tejto medzery na trhu mnohé spoločnosti zriaďujú dátové centrá s príliš veľkými kapacitami a potom časť tejto kapacity prenajímajú spoločnostiam. Dátové centrá s viacerými nájomníkmi, ako je tento, sa označujú ako kolokácia.
Najmä v kolokačnom prostredí je bezpečnosť nevyhnutná. S množstvom potenciálne citlivých údajov od viacerých strán je dôležitá sieťová a fyzická bezpečnosť. Dátové centrá sú v oboch prípadoch veľmi opatrné a jednotlivým klientom poskytujú starostlivo oddelené siete, takže cez sieť nemôžu uniknúť žiadne údaje. Fyzický prístup je často zložitý na zabezpečenie a často vyžaduje autorizáciu vopred.
Prístup do vnútorných priestorov je vo všeobecnosti obmedzený samostatnými uzamknutými miestnosťami a dokonca aj zamknutými klietkami obsahujúcimi menšie skupiny serverových stojanov. „Pasce na človeka“ sú užitočnou funkciou, ktorá v podstate funguje ako prechodová komora, ktorá umožňuje rýchle odmietnutie prístupu na mieste vstupu s minimálnym rizikom pre personál. Prístupové protokoly sú užitočné aj z bezpečnostných dôvodov, takže bezpečnostný personál si môže byť istý, že budova bola úplne evakuovaná, napríklad v prípade požiaru.
Mnohé z najväčších dátových centier vlastnia hyperscalery. Sú to obrovské technologické spoločnosti ako Google, Amazon a Microsoft. Nakupujú obrovské množstvo hardvéru a v niektorých prípadoch si k nemu prenajímajú prístup. V ich prípadoch je prístup zvyčajne skôr virtualizovaný ako fyzický. Virtualizácia môže ponúknuť vyššiu efektivitu pri využívaní systémových prostriedkov a v prípade potreby môže umožniť jednoduché škálovanie.
Miesto a ďalšie faktory
Dôležité je umiestnenie dátového centra. Je dôležité byť blízko veľkého zdroja energie, vysokorýchlostného sieťového uzla a infraštruktúry fyzickej dopravy. Ďalšie úvahy zahŕňajú environmentálne riziká, ako sú zemetrasenia, sopky, záplavy a hurikány. Veľkým faktorom je aj klíma. Chladnejšie miesta majú nižšie teploty okolitého vzduchu, čo si vyžaduje menej chladenia pred dodaním do dátového centra. To pomáha znižovať prevádzkové náklady. V niektorých testoch boli malé dátové centrá dokonca umiestnené pod vodou. Využili chladné prúdy vody na zabezpečenie ešte efektívnejšieho a lacnejšieho chladenia.
Modularita je tiež kritickým faktorom. Postupom času výpočtový hardvér napreduje a súčasné technológie sú zastarané. Zastaraný hardvér je často menej výkonný a menej energeticky efektívny. To potom vyžaduje pravidelný cyklus aktualizácie. Modularita umožňuje neustále priebežné upgrady, čím sa počiatočné náklady rozložia do viacerých ročných rozpočtov. Umožňuje tiež nepretržitú dobu prevádzky bez prerušenia služby, a to aj pri vykonávaní rozsiahlych aktualizácií.
Nezanedbateľným faktorom je aj skladovacia kapacita. Aj keď veľké dátové centrá môžu byť nákladovo efektívne, vo všeobecnosti je empiricky lacnejšie potrebovať menej miesta. Majitelia dátových centier, najmä hyperscalery, často míňajú majetky na pamäťové médiá s extrémne vysokou hustotou. Napríklad podnikový SSD s kapacitou 1 TB môže stáť rovnako ako podnikový pevný disk s kapacitou 10 TB a ponúka oveľa vyšší výkon. Na zabezpečenie rovnakej celkovej úložnej kapacity je však potrebných oveľa viac serverových stojanov a diskových serverov.
To zvyšuje priestor a často náklady na energiu a vyžaduje dodatočné chladenie atď. Táto úspora z rozsahu je dôvodom, prečo je k dispozícii veľa obrovských úložných jednotiek, ktoré sú super drahé. Nie sú určené pre bežného spotrebiteľa. Sú určené pre hyperscalery, ktoré za lepšiu priestorovú efektivitu zaplatia takmer čokoľvek.
Záver
Dátové centrá sú väčším bratrancom serverovne. Spájajú základný výpočtový hardvér, ako sú sieťové zariadenia, úložná kapacita, výpočtový výkon a funkčnosť servera na jednom mieste. To umožňuje naštartovať úspory z rozsahu a zjednodušiť konektivitu. Pri návrhu dátového centra existuje veľa konštrukčných faktorov. Dátové centrá však musia byť obrovské, aby mohli skutočne využívať úspory z rozsahu.
V tomto rozsahu sú vo všeobecnosti oveľa väčšie, ako väčšina spoločností potrebuje, takže priestor je možné prenajať menším spoločnostiam, čo poskytuje ekonomické výhody pre obe strany. Dátové centrá sa často nachádzajú v zariadeniach na mieru. Niektoré však opätovne využívajú nevyužité kancelárske priestory a niektoré sa dokonca nachádzajú v starých nových jadrových bunkroch.