¿Qué son los centros de datos y cómo están cambiando?

El futuro de los centros de datos dependerá cada vez más de la nube, de la infraestructura hiperconvergente y de dispositivos más potentes... pero eso no es todo.

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Un centro de datos es una estructura física que las empresas utilizan para alojar sus aplicaciones e información crítica para el negocio. A medida que los centros de datos evolucionan, es importante pensar a largo plazo en cómo mantener su fiabilidad y seguridad.

¿Qué es un centro de datos?
Los centros de datos se definen a menudo como algo único, pero en realidad están compuestos de una serie de elementos técnicos. Estos pueden ser divididos en tres categorías:

Cálculo: la memoria y la potencia de procesamiento para ejecutar aplicaciones, generalmente proporcionada por servidores de alta gama
Almacenamiento: Los datos importantes de la empresa suelen estar alojados en un centro de datos, en soportes que van desde la cinta a las unidades de estado sólido, con múltiples copias de seguridad.
Red: interconexiones entre los componentes del centro de datos y con el mundo exterior, incluyendo enrutadores, conmutadores, controladores de distribución de aplicaciones y más.

Estos son los componentes que la TI necesita para almacenar y gestionar los sistemas más críticos que son vitales para las operaciones en curso de una empresa. Por esta razón, la fiabilidad, la eficiencia, la seguridad y la evolución constante de los centros de datos son generalmente una prioridad máxima. Y las medidas de seguridad del software y el hardware también son de suma importancia.

Los centros de datos también requieren una cantidad significativa de infraestructura para mantener el hardware y el software en funcionamiento. Estos incluyen subsistemas de alimentación, sistemas de alimentación ininterrumpida (SAI), sistemas de ventilación y refrigeración, generadores de reserva y cableado para la conexión a operadores de redes externas.

La arquitectura del centro de datos
Cualquier compañía de tamaño significativo es probable que tenga múltiples centros de datos, posiblemente en múltiples regiones. Esto ofrece flexibilidad para respaldar la información y protegerse contra los desastres naturales y provocados por el hombre, como inundaciones, tormentas y amenazas terroristas. La arquitectura del centro de datos puede requerir algunas decisiones difíciles porque hay opciones casi ilimitadas. Algunas de las consideraciones clave son:

  • ¿Su compañía requiere centros de datos en mirroring (en espejo)?
  • ¿Cuánta diversidad geográfica se requiere?
  • ¿Cuánto tiempo se necesita para recuperarse en caso de una interrupción?
  • ¿Cuánto espacio se requiere para la expansión?
  • ¿Necesita alquilar un centro de datos privado o usar un servicio de co-ubicación/gestión?
  • ¿Cuáles son los requisitos de ancho de banda y potencia?
  • ¿Hay un proveedor preferido?
  • ¿Qué tipo de seguridad física se requiere?

Las respuestas a estas preguntas pueden ayudar a determinar cuántos centros de datos construir y dónde. Por ejemplo, una empresa de servicios financieros en Manhattan probablemente requiere operaciones continuas ya que cualquier interrupción podría costar millones. La compañía probablemente decidirá construir dos centros de datos muy cercanos, como uno en Nueva Jersey y otro en Connecticut, que se reflejan mutuamente.

Sin embargo, una pequeña empresa de servicios profesionales puede no necesitar un acceso inmediato a la información y puede tener un centro principal de datos en sus oficinas y respaldar la información, cada noche, en un sitio alternativo en cualquier parte del país. En el caso de una interrupción, iniciaría un proceso para recuperar la información, pero no tendría la misma urgencia que una empresa que se basa en datos en tiempo real para obtener una ventaja competitiva. Aunque los centros de datos se asocian a menudo con empresas y proveedores de nubes a escala web, en realidad cualquier empresa puede tener un centro de datos. Para algunas PYMES, el centro de datos podría ser una sala ubicada en el espacio de la oficina.

Estándares de la industria
Para ayudar a los líderes de la TI a comprender qué tipo de infraestructura hay que implementar, en 2005 el Instituto Nacional de Estándares de Estados Unidos (ANSI) y la Asociación de la Industria de las Telecomunicaciones (TIA) publicaron estándares para los centros de datos, que definen cuatro niveles discretos con directrices de diseño e implementación. Un centro de datos de nivel 1 es básicamente una sala de servidores modificada, mientras que un centro de datos de nivel 4 tiene los niveles más altos de fiabilidad y seguridad del sistema. Una descripción de cada tipo de centro de datos está disponible aquí.

Los centros de datos están pasando actualmente por una transición significativa y el centro de datos del mañana se verá muy diferente a lo que la mayoría de las organizaciones están familiarizadas hoy en día.

5Las empresas son cada vez más dinámicas y distribuidas, lo que significa que la tecnología que impulsa los centros de datos debe ser ágil y escalable. A medida que la popularidad de la virtualización de servidores aumenta, la cantidad de tráfico que se mueve de lado a través del centro de datos (este-oeste) ha disminuido el tráfico tradicional de cliente-servidor que se mueve hacia adentro y hacia afuera (norte-sur). Esto presenta desafíos para los administradores de los centros de datos y otros desafíos están en el horizonte.

Estas son las tecnologías clave que transformarán los centros de datos de entornos estáticos y rígidos que pueden frenar los objetivos comerciales de las empresas en estructuras fluidas y ágiles que satisfagan las necesidades de una empresa digital.

Edge computing y micro data center
El Edge computing (computación de borde) es un paradigma cada vez más popular en el que gran parte del trabajo computacional que tradicionalmente se haría en un centro de datos centralizado tiene lugar más cerca del borde de la red donde se recogen los datos. Esto significa menos demora para las aplicaciones que requieren una acción casi en tiempo real y una reducción de la cantidad de ancho de banda de datos necesaria.

Los microcentros de datos son unidades compactas capaces de recolectar, procesar, analizar y almacenar datos físicamente cerca de los dispositivos que los recogen, y su ubicación en el sitio hace posible el Edge computing. Los microcentros de datos se implementan para soportar una variedad de aplicaciones, incluyendo redes 5G, implementaciones de Internet de las Cosas (IoT) y redes de entrega de contenido.

Hay varios proveedores en el espacio del microcentro de datos, algunos con experiencia en áreas adyacentes como IaaS (Infraestructura como Servicio) o servicios de colocation. Los microcentros de datos se venden a menudo (pero no siempre) como dispositivos pre-ensamblados y «micro» cubren una gama bastante amplia de tamaños. Pueden ir desde un simple estante de 19 pulgadas hasta un contenedor, y la administración puede estar a cargo del vendedor o de un proveedor de servicios gestionados (MSP).

El papel de la nube
Históricamente, las empresas podían elegir entre crear su propio centro de datos o utilizar un proveedor de hosting o MSP. Siguiendo estos últimos caminos, la propiedad y la economía de la gestión de los centros de datos se han desplazado, pero los largos plazos necesarios para implementar y gestionar la tecnología necesaria se han mantenido.

El surgimiento de un modelo de IaaS de proveedores de servicios en la nube como Amazon Web Services y Microsoft Azure ofreció a las empresas una opción en la que podían proveer un centro de datos virtual en la nube con unos pocos clics de ratón. En 2019, por primera vez, las empresas gastaron más anualmente en servicios de infraestructura de nube que en hardware de centros de datos físicos y más de la mitad de todos los servidores vendidos fueron a centros de datos de proveedores de nube.

Sin embargo, el centro de datos local no está cerca de la jubilación. En una encuesta realizada en 2020 por el Uptime Institute, el 58 por ciento de los encuestados dijo que la mayoría de sus cargas de trabajo permanecían en los centros de datos de las empresas, citando la falta de visibilidad de las nubes públicas y la responsabilidad del tiempo de actividad como razones para resistirse a la migración a las soluciones de nube.

Pero muchas organizaciones están obteniendo lo mejor de ambos mundos usando un enfoque de nube híbrida, donde algunas cargas de trabajo se descargan en una nube pública mientras que otras que necesitan un control más práctico o seguridad siguen funcionando en el centro de datos de las instalaciones. Según el Informe sobre el estado de la nube Flexera 2020, el 87% de las organizaciones encuestadas tienen una estrategia híbrida de nubes.

Redes definidas por software (SDN)
Al separar el plano de control de la red que decide la mejor manera de encaminar el tráfico del plano de los datos que encamina los paquetes de un punto a otro, las redes pueden hacerse más eficientes y flexibles y pueden optimizarse fácilmente mediante programas informáticos para adaptarse a las cargas de trabajo cambiantes.

Esta arquitectura se conoce como red definida por software (SDN) y puede aplicarse a los centros de datos. A través de los controladores de red que proporcionan y administran el hardware del centro de datos, los centros de datos pueden ser configurados mucho más rápido, a menudo usando simples comandos de lenguaje que eliminan la configuración manual que consume tiempo y es propensa a errores.

Infraestructura de hiperconvergencia (HCI)
Uno de los retos operativos de los centros de datos es tener que reunir la combinación adecuada de servidores, almacenamiento y dispositivos de red para soportar aplicaciones exigentes. Así que una vez que se despliega la infraestructura, las operaciones de TI necesitan averiguar cómo escalar rápidamente sin interrumpir la aplicación. HCI simplifica esto al proporcionar dispositivos basados en hardware fáciles de implementar que proporcionan potencia de procesamiento, almacenamiento y redes, todo en un solo componente de hardware. La arquitectura puede ser escalada añadiendo múltiples nodos. Un HCI puede ofrecer una serie de beneficios a los centros de datos tradicionales, incluyendo escalabilidad, integración en la nube, configuración y administración más fácil.

Container, microservicios y servicios mesh
El desarrollo de las aplicaciones se ve a menudo frenado por el tiempo que se tarda en dotar a la infraestructura en la que funciona. Esto puede obstaculizar significativamente la capacidad de una organización para hacer la transición a un modelo de DevOps. Los contenedores son un método de virtualización de todo un entorno de ejecución que permite a los desarrolladores ejecutar aplicaciones y sus dependencias en un sistema autónomo. Los contenedores son muy ligeros y pueden crearse y destruirse rápidamente, por lo que son ideales para probar cómo funcionan las aplicaciones en determinadas condiciones.

Las aplicaciones en contenedores suelen dividirse en microservicios individuales (cada uno de los cuales encapsula una pequeña cantidad de funcionalidad), que interactúan entre sí para formar una aplicación completa. La tarea de coordinar estos contenedores individuales recae en una forma arquitectónica conocida como mesh (malla de servicio), que aunque hace mucho trabajo para abstraer la complejidad de los desarrolladores, necesita cuidado y mantenimiento.

La automatización y la gestión de los servicios de malla deben integrarse en sistemas completos de gestión de redes de centros de datos, especialmente cuando los despliegues de contenedores son más numerosos, complejos y estratégicos.

Microsegmentación
Los centros de datos tradicionales tienen toda la tecnología de seguridad en el centro, así que cuando el tráfico entra y sale de ellos pasa por las herramientas de seguridad y protege el negocio. El aumento del tráfico horizontal dentro de los centros de datos significa que el tráfico pasa por alto los cortafuegos, los sistemas de prevención de intrusos y otros sistemas de seguridad y permite que el malware se propague muy rápidamente. La microsegmentación es un método para crear muchos segmentos dentro de un centro de datos donde los grupos de recursos pueden ser aislados unos de otros; si se produce una brecha, el daño está contenido dentro de un segmento. La microsegmentación se realiza típicamente a nivel de software, lo que la hace muy ágil.

Non-volatile memory express (NVMe)
Todo es más rápido en un mundo cada vez más digitalizado, lo que significa que los datos tienen que entrar y salir más rápido del centro de almacenamiento de datos. Los protocolos de almacenamiento tradicionales como SCSI (Small Computer System Interface) y Advanced Technology Attachment (ATA) han existido durante décadas y están alcanzando sus límites.

NVMe es un protocolo de almacenamiento diseñado para acelerar la transferencia de información entre sistemas y unidades de estado sólido, mejorando enormemente las tasas de transferencia de datos. NVMe no se limita a conectarse a los chips de memoria de estado sólido: NVMe over Fabrics (NVMe-oF) permite, por ejemplo, la creación de redes de almacenamiento superrápido con latencias que compiten con el almacenamiento adjunto directo.

Cálculo de la GPU
Las Unidades Centrales de Procesamiento (CPU) han estado alimentando la infraestructura del centro de datos durante décadas, pero la ley de Moore se enfrenta a limitaciones físicas. Además, las nuevas cargas de trabajo como el análisis de datos, el aprendizaje de las máquinas y la IO están llevando a la necesidad de un nuevo tipo de modelo de computación que va más allá de lo que pueden hacer las CPU. Las unidades de procesamiento gráfico (GPU), que antes sólo se utilizaban para los videojuegos, funcionan de forma fundamentalmente diferente ya que pueden procesar muchos hilos en paralelo.

Como resultado, las GPU están encontrando cada vez más lugar en el moderno centro de datos, que se encarga cada vez más de las soluciones de inteligencia artificial y las redes neuronales. Esto se traduce en una serie de cambios en la arquitectura del centro de datos, desde cómo se conectan a la red hasta cómo se refrigeran.

Los centros de datos siempre han sido críticos para el éxito de las empresas de casi cualquier tamaño y esto no cambiará. Sin embargo, el número de formas de implementar un centro de datos y las tecnologías de apoyo están cambiando radicalmente. Las tecnologías que aceleran este cambio son las que se necesitarán en el futuro.

Readacción CambioDigital On Line – Fuente CWI.it