Kaj je podatkovni center?

Vaše zahteve po domačem ali službenem računalniku se morda zdijo razumne. Ali celo višjega razreda, odvisno od vašega primera uporabe, preprosto ni primerljiv s procesorsko močjo in zmogljivostjo shranjevanja, ki jo potrebujejo velika podjetja. Tudi primerno veliko podjetje bo imelo zahteve za shranjevanje podatkov v desetinah do sto terabajtih.

Namesto distribucije teh podatkov med napravami končnih uporabnikov, ki so lahko ali ne izklopljene ali odklopljene od omrežja, je večina podatkov shranjenih v centraliziranem okolju. V manjših okoljih je to lahko strežniška soba. Kljub temu jih imenujemo podatkovni centri, ko mora biti zmogljivost večja od majhne sobe.

Kakšni so nameni in prednosti podatkovnega centra?

Podatkovni center naj bi bil dosledno razpoložljiva centralizirana shramba podatkov. Ker so zahteve za shranjevanje in uporabo omrežne opreme in strežnikov v bistvu enake kot pri diskovnih strežnikih, ki vsebujejo neobdelane podatke, je ta strojna oprema običajno združena.

Združevanje osrednje omrežne infrastrukture omogoča bistveno lažje in učinkovitejše izvajanje več osrednjih nalog. Eden ključnih dejavnikov je povezljivost. Ker so vsi strežniki, podatki in omrežna infrastruktura na enem mestu, jih je sorazmerno enostavno vse učinkovito povezati. Zakasnitev in pasovno širino je lažje optimizirati na kratkih razdaljah, kar omogoča maksimalno zmogljivost omrežja. Kot dodaten bonus so kabli krajši in zato cenejši, kot bi bili, če bi bila vsa strojna oprema bolj porazdeljena.

Osnovna računalniška strojna oprema potrebuje tudi zunanjo infrastrukturo, ki omogoča varno in neprekinjeno delovanje. Zanesljivo napajanje, hlajenje, povezljivost in varnostni sistemi so dragi. Vendar pa so dražji, če jih morate podvojiti, namesto da bi imeli samo eno veliko nastavitev.

Kaj potrebuje podatkovni center?

Osrednji del vsakega podatkovnega centra je dejanska računalniška strojna oprema. To je običajno v obliki strežniških stojal. Vsako stojalo je standardne velikosti in lahko sprejme več računalniških naprav standardne velikosti. Dejanske naprave so običajno opisane v velikostih »U«, pri čemer je »U« preprosto standardna višinska enota. Večina strežniških omaric je visokih 42 ali 48U, omarice 48U pa imenujemo tudi 7-foot omarice. Medtem ko je nekatera računalniška strojna oprema na voljo v velikostih 1U, je večina naprav 2U ali 3U, čeprav so nekatere lahko precej višje od tega.

Podatki v podatkovnem centru morajo biti dostopni, na splošno stalno. Zaradi tega se pričakuje visokohitrostno mreženje tako znotraj kot v zunanjem svetu. Poleg tega so podatkovni centri zasnovani z rezervnimi in redundantnimi sistemi, ki zagotavljajo kontinuiteto v primeru najbolj razumnih incidentov.

Če ena naprava odpove, so podatkovni centri zasnovani tako, da imajo redundantne strežnike, shranjevanje in omrežno strojno opremo. Njegovo funkcionalnost lahko takoj prevzame sekundarna naprava. Napajalnik ima tudi vrsto rezervnih kopij, vključno z brezprekinitvenimi napajalniki ali UPS. To zagotavlja dovolj energije za nadaljnje delovanje naprav, dokler se ne vklopijo lokalni generatorji v primeru izpada elektrike.

Kot vse računalniške naprave tudi podatkovni centri potrebujejo hlajenje. Sistemi HVAC se običajno uporabljajo skupaj z razvlaževalniki, da se zagotovi dovod hladnega zraka, odvajanje vročega zraka in da zrak ne postane preveč vlažen.

Pri tolikšni količini elektrike in toplote vedno obstaja možnost požara. Sistemi za gašenje požara so univerzalni, vendar se ne morejo zanašati na sisteme brizgalk, saj bi to povzročilo toliko škode občutljivi računalniški strojni opremi, kot bi jo povzročil požar.

Bolj subtilne zahteve in optimizacije

Medtem ko so sistemi za gašenje požara univerzalni v podatkovnih centrih, ne morejo biti na vodni osnovi, saj bi to poškodovalo občutljivo elektroniko. Namesto tega se običajno uporabljajo inertni plini. Primarna izbira je bil Halon, dokler ni bilo ugotovljeno, da je škodljiv za ozonski plašč. Sodobni sistemi običajno uporabljajo dušik. Koncept je preprosto preplaviti celoten podatkovni center z dušikom, s čimer potisnete kisik, potreben za izgorevanje požara, skozi odprtine za nadtlak.

Čeprav je to zelo učinkovito pri gašenju požarov, je tudi smrtonosno. V atmosferi, bogati z dušikom in revni s kisikom, se lahko onesvestite zaradi zadušitve v nekaj sekundah. Dušik je brez barve, vonja in okusa, zato ni opozorila o nevarnosti. Kot taki sistemi za gašenje požara sprožijo pred-alarm, ki vsakogar v notranjosti opozori, naj nemudoma zapusti ali odide na varno območje, opremljeno s kisikovimi rezervoarji in dihalnimi maskami. Po kratkem času, da ljudje pridejo na varno, se plin hitro odvrže v podatkovno središče in požar pogasi.

Podatkovni centri imajo pogosto dvignjena tla. To zagotavlja številne prednosti. Glavna prednost je, da je v primeru poplave več prostora za naraslo vodo, preden pride do dejanske škode zaradi vode. Dvignjena tla omogočajo tudi napeljavo kablov pod tlemi. Vendar pa se mnogi odločijo za napeljavo nadzemnih kablov, da olajšajo dostop. To zagotavlja tudi priročno metodo za zagotavljanje hladnega zraka v kombinaciji s poroznimi talnimi ploščicami.

Podatkovni centri omogočajo kratke kable in pogosto vodijo daljše kable nad glavo.

S postavitvijo prehodov strežniških regalov v izmeničnih smereh je mogoče ustvariti hladne in vroče prehode. Hladen zrak se lahko črpa iz hladnih hodnikov, vroč zrak pa se lahko izčrpa in nato odstrani iz vročih hodnikov. Ta postavitev pomaga optimizirati zagotavljanje virov HVAC.

Hiperskalerji in kolokacija

Izvedba celotne infrastrukture podatkovnega centra je draga. To je lahko še posebej težko za podjetja z obsežnimi zahtevami po podatkih in obdelavi, vendar trenutno omejenimi sredstvi. Težava je lahko tudi za podjetja, ki ne potrebujejo dovolj površine, da bi omogočila ekonomijo obsega. Da bi zapolnila to vrzel na trgu, številna podjetja vzpostavijo podatkovne centre s prevelikimi zmogljivostmi in nato dele te zmogljivosti oddajajo podjetja. Podatkovni centri z več najemniki, kot je ta, se imenujejo kolokacija.

Zlasti v kolokacijskih okoljih je varnost bistvena. Ker je veliko potencialno občutljivih podatkov od več strank, sta omrežna in fizična varnost pomembni. Podatkovni centri so zelo previdni glede obeh, saj zagotavljajo skrbno ločena omrežja za posamezne stranke, tako da nobeni podatki ne morejo uhajati prek omrežja. Fizični dostop je pogosto zapleteno urediti, pogosto zahteva predhodno avtorizacijo.

Dostop do notranjih lokacij je na splošno omejen z ločenimi zaklenjenimi sobami in celo zaklenjenimi kletkami, ki vsebujejo manjše skupine strežniških stojal. »Pasti za človeka« so uporabna funkcija, ki v bistvu deluje kot zračna zapora in omogoča hitro zavrnitev dostopa na vstopni točki z minimalnim tveganjem za osebje. Dnevniki dostopa so v pomoč tudi zaradi varnosti, tako da je varnostno osebje lahko prepričano, da je bila zgradba popolnoma evakuirana v primeru požara, na primer.

Podatkovni centri imajo pogosto veliko plasti fizične varnosti, vključno s kletkami okoli strežniških stojal.

Številni največji podatkovni centri so v lasti hiperskalerjev. To so velika tehnološka podjetja, kot so Google, Amazon in Microsoft. Kupijo ogromne količine strojne opreme in v nekaterih primerih zakupijo dostop do nje. V njihovih primerih je dostop običajno virtualiziran in ne fizičen. Virtualizacija lahko nudi izboljšano učinkovitost pri uporabi sistemskih virov in omogoča enostavno skaliranje, kadar je to potrebno.

Lokacija in drugi dejavniki

Lokacija podatkovnega centra je bistvena. Ključnega pomena je biti v bližini velikega vira energije, vozlišča hitre omrežne infrastrukture in fizične prometne infrastrukture. Drugi vidiki vključujejo okoljske nevarnosti, kot so potresi, vulkani, poplave in orkani. Velik dejavnik je tudi podnebje. Hladnejše lokacije imajo nižje temperature okolja, zato je potrebno manj hlajenja, preden se dovedejo v podatkovni center. To pomaga zmanjšati obratovalne stroške. V nekaterih testih so bili majhni podatkovni centri postavljeni celo pod vodo. Za še učinkovitejše in cenejše hlajenje so uporabili tokove hladne vode.

Modularnost je tudi kritičen dejavnik. Sčasoma računalniška strojna oprema napreduje in trenutne tehnologije postanejo zastarele. Zastarela strojna oprema je pogosto manj zmogljiva in energetsko manj učinkovita. To nato zahteva reden cikel nadgradnje. Modularnost omogoča nenehne tekoče nadgradnje, pri čemer se vnaprejšnji stroški porazdelijo na več letnih proračunov. Prav tako omogoča neprekinjeno delovanje brez prekinitve storitve, tudi pri izvajanju obsežnih nadgradenj.

Pomemben dejavnik je tudi zmogljivost shranjevanja. Medtem ko so veliki podatkovni centri lahko stroškovno učinkoviti, je na splošno empirično ceneje, če potrebujete manj prostora. Lastniki podatkovnih centrov, zlasti hiper skalirniki, pogosto porabijo bogastva za medije za shranjevanje z izjemno visoko gostoto. Na primer, poslovni SSD 1 TB lahko stane enako kot 10 TB poslovni trdi disk in ponuja veliko večjo zmogljivost. Kljub temu je potrebnih veliko več strežniških omaric in diskovnih strežnikov, da se zagotovi enaka skupna zmogljivost shranjevanja.

To poveča prostor in pogosto stroške energije ter zahteva dodatno hlajenje itd. Ta ekonomija obsega je razlog, zakaj je na voljo veliko ogromnih pomnilniških pogonov, ki so izjemno dragi. Niso namenjeni povprečnemu potrošniku. Namenjeni so hiperskalerjem, ki bodo plačali skoraj vse za izboljšano prostorsko učinkovitost.

Zaključek

Podatkovni centri so večji bratranec strežniške sobe. Na enem mestu združujejo osnovno računalniško strojno opremo, kot so omrežna oprema, zmogljivost shranjevanja, procesorska moč in funkcionalnost strežnika. To omogoča uveljavitev ekonomije obsega in poenostavlja povezljivost. Pri načrtovanju podatkovnega centra je veliko oblikovalskih dejavnikov. Vendar pa morajo biti podatkovni centri ogromni, da resnično izkoristijo prednosti ekonomije obsega.

V tem obsegu so na splošno veliko večji, kot jih potrebuje večina podjetij, zato je prostor mogoče oddati v najem manjšim podjetjem, kar obema stranema zagotavlja gospodarske prednosti. Podatkovni centri se pogosto nahajajo v objektih, zgrajenih po meri. Vendar pa nekateri ponovno uporabljajo neuporabljene pisarniške prostore, nekateri pa so celo v starih novih jedrskih bunkerjih.