Desde Netflix hasta Facebook, empresas de todo el mundo sirven a millones o miles de millones de usuarios de Internet con productos digitales. Un centro de datos impulsa la parte trasera de toda esta experiencia al proporcionar a estas empresas una instalación centralizada para ejecutar su infraestructura y servicios digitales, las 24 horas del día y sin ninguna interrupción.
Imagine que busca algo en Google. Al pulsar el botón de búsqueda, los paquetes de información de esa solicitud pasan por un centro de datos de Google (a través de Internet y cables de fibra) para ser procesados y ofrecer los resultados. Esto es precisamente lo que hacen todos los centros de datos. Reúnen potentes ordenadores que almacenan, procesan y difunden datos y aplicaciones para dar soporte a casos de uso críticos para la empresa, aplicaciones web, máquinas virtuales y mucho más.
En última instancia, esto garantiza el buen funcionamiento de las operaciones y funciones empresariales cotidianas.
La necesidad de centros de datos ha crecido exponencialmente con el aumento de dispositivos informáticos asequibles (teléfonos inteligentes, tabletas) y de Internet de alta velocidad. Las instalaciones de los centros de datos ya consumen el 1% de la demanda energética mundial. Los hay de todos los tamaños, desde los que caben en un armario o en una pequeña habitación hasta los de grandes dimensiones que cubren hectáreas. Todos los grandes gigantes de la tecnología, como Google, Facebook, Amazon y Microsoft, han construido centros de datos en distintas partes del mundo.
Arquitectura de los centros de datos: Componentes clave del diseño
Ya sea pequeño o grande, el diseño de un centro de datos nunca puede estar completo sin ciertos componentes básicos que impulsan su funcionalidad, empezando por las operaciones de TI hasta el almacenamiento de datos y aplicaciones. Entre ellos se encuentran:
– Servidores: Son dispositivos informáticos que incluyen procesadores de alto rendimiento, memoria RAM y, a veces, GPU para procesar volúmenes masivos de datos e impulsar aplicaciones. Varias unidades de servidor combinadas forman un único rack de centro de datos. Y dependiendo del caso de uso, un servidor individual o un rack puede estar dedicado a una tarea, aplicación o cliente específico. En general, los centros de datos modernos albergan miles de servidores que trabajan en diversas tareas/aplicaciones.
– Sistemas de almacenamiento: La parte de almacenamiento de los servidores está a cargo de sistemas de almacenamiento que pueden incluir unidades de disco duro (HDD), unidades de estado sólido (SSD) o unidades de cinta robótica de la vieja escuela. Estas unidades guardan los datos y aplicaciones críticos para el negocio con múltiples copias de seguridad, lo que permite un fácil acceso a los usuarios finales y la recuperación en caso de ciberataques o desastres.
– Infraestructura de redes y comunicaciones: Este elemento conecta los servidores, los sistemas de almacenamiento y los servicios asociados del centro de datos con las ubicaciones de los usuarios finales. Comprende en gran medida routers, switches, controladores de entrega de aplicaciones y un sinfín de cables que ayudan a que la información fluya por el centro de datos.
Seguridad: El último componente incluye elementos que se encargan de mantener la seguridad de la información y las aplicaciones alojadas en los centros de datos. Puede abarcar desde cortafuegos y encriptación hasta soluciones integrales de seguridad de redes y aplicaciones.
Tipos de niveles de los centros de datos
A la hora de crear un centro de datos, una empresa tiene que tener en cuenta múltiples factores, como su área de trabajo, su ubicación, sus finanzas y la urgencia del acceso a los datos, para seleccionar la infraestructura ideal. Para ayudar a ello, el American National Standards Institute (ANSI) y la Telecommunications Industry Association (TIA) publicaron en 2005 un conjunto de normas para el diseño e implementación de centros de datos. Estas normas clasifican los centros de datos en cuatro categorías o niveles diferentes, valorados según parámetros como el tiempo de funcionamiento, la inversión, las redundancias y el nivel de tolerancia a los fallos.
Aquí los cuatro niveles
Básico: Los centros de datos del nivel 1 sólo cuentan con una infraestructura básica, como una única vía de distribución de energía, equipos de refrigeración dedicados y SAI para los servidores. Estas instalaciones tienen las mínimas medidas de redundancia, como copias de seguridad, y se espera que ofrezcan un tiempo de actividad del 99,671% en un año. En caso de reparaciones y mantenimiento, también tendrán que cerrarse. Los centros de datos de nivel 1 son ideales para edificios de oficinas u organizaciones que no necesitan acceso inmediato a los datos. Estas instalaciones también tienen el coste de alojamiento de servidores más bajo, debido a la falta de hardware específico para la redundancia.
Con capacidad de redundancia: Los centros de datos de nivel 2 son bastante similares a los básicos, con una única vía de distribución a los servidores, pero tienen cierta redundancia en forma de componentes de capacidad adicional (enfriadores, generadores de energía y SAI) para soportar la carga de TI. Esto permite que los componentes individuales puedan ser retirados para reparaciones y mantenimiento sin que haya tiempo de inactividad la mayor parte del tiempo. El tiempo de actividad anual previsto de estos centros de datos es del 99,741%.
Mantenimiento simultáneo: Los centros de datos de nivel 3 vienen con componentes de capacidad redundante de nivel 2 (refrigeración, energía, etc.), así como con dos rutas de distribución a los servidores, una de las cuales permanece activa y la otra se mantiene como alternativa. De este modo, si una ruta de distribución se desconecta por cualquier motivo, la otra se activa, manteniendo los servidores en línea. El tiempo de actividad anual esperado de estos centros de datos es del 99,982%.
Tolerancia a los fallos: Estos centros de datos son los más capaces, con los mayores niveles de redundancia en todos los niveles de la infraestructura. Los centros de datos de nivel 4 tienen al menos dos rutas de distribución activas simultáneamente y múltiples sistemas independientes, compartimentados y físicamente aislados para garantizar la tolerancia a fallos. Mantienen los servidores en funcionamiento frente a interrupciones planificadas y no planificadas, y prometen un tiempo de actividad esperado del 99,99% anual.
Requisitos de infraestructura para la implantación y el mantenimiento
Para implantar un centro de datos en cualquiera de los niveles mencionados, los principales requisitos en términos de infraestructura serán el edificio, la TI, la energía y los sistemas de apoyo.
Edificio
En primer lugar, una organización tiene que asegurarse de que la instalación elegida para las operaciones del centro de datos no sólo ofrece suficiente espacio para los equipos informáticos (detallados anteriormente), sino que también proporciona un control ambiental para manejar las operaciones continuas de los servidores -que consumen mucha energía y producen mucho calor- y mantener los equipos dentro de unos rangos específicos de temperatura/humedad. Esto significa instalar soluciones de HVAC (calefacción, ventilación y aire acondicionado) como manipuladores de aire para salas de ordenadores, enfriadores, economizadores de aire y paquetes de bombas en las instalaciones, junto con accionamientos de velocidad variable para controlar el flujo de energía de la red al proceso.
Energía
Para poder funcionar las 24 horas del día, los centros de datos también necesitan contar con una fuente de energía cercana que proporcione abundante energía de forma fiable y que también pueda soportar interrupciones con generadores de reserva inmediatamente disponibles. Además, la infraestructura de energía debe incluir SAI, conmutadores, vías de bus, contadores de energía, disyuntores y transformadores, básicamente todo lo que lleva la energía sin problemas desde las unidades principales hasta los equipos de TI.
TI
La TI es donde residen los principales componentes técnicos -servidores, almacenamiento, etc.- de un centro de datos. Esto significa que tiene que tener elementos como bastidores de TI, vainas de TI, unidades de distribución de energía, unidades de aire acondicionado de la sala de ordenadores, paneles, disyuntores y varios sensores ambientales y de energía.
Sistema de soporte
Dado que los centros de datos albergan gran cantidad de información y aplicaciones críticas para el negocio, las organizaciones también deben contar con un sistema de apoyo que garantice la seguridad física de sus instalaciones frente a posibles infracciones. Esto significa disponer de medidas de seguridad como cerraduras biométricas, restricciones de acceso y videovigilancia.
Además, las empresas también deben contar con un equipo dedicado en todo momento a supervisar las operaciones del centro de datos y realizar un mantenimiento regular de la TI y la infraestructura para evitar tiempos de inactividad inesperados.
Las 8 mejores prácticas para las operaciones y la gestión de los centros de datos en 2022
Una vez que un centro de datos está en funcionamiento, estas mejores prácticas pueden ayudar a racionalizar sus operaciones para obtener los mejores resultados en términos de rendimiento y asequibilidad.
Centrarse en la energía
El gestor de un centro de datos debe vigilar constantemente la eficacia del uso de la energía (PUE) de sus instalaciones -la energía total del centro de datos dividida por la energía utilizada sólo para la informática- para saber cuánta energía se utiliza para hacer funcionar los equipos informáticos (que son los que hacen todo el trabajo) y cuánta se destina a elementos no informáticos, como la refrigeración.
Si la cifra resultante es 1,0, entonces la ITE utiliza el 100% de la energía y ninguna se desperdicia en forma de calor. Sin embargo, si el PUE es mayor, entonces parte de la energía también se destina a otros elementos. Por ejemplo, si el PUE es de 1,8, entonces por cada 1,8 vatios que entran en el edificio, 1 vatio alimenta la ITE y 0,8 se consumen en otros lugares por lo que no es ITE. Este uso adicional de energía, una vez identificado, podría racionalizarse. Google ya afirma que sus medidas han hecho que el PUE de todos sus centros de datos se acerque a la puntuación casi perfecta de uno.
Reutilizar el exceso de calor
El exceso de calor generado por los centros de datos no debería liberarse al medio ambiente, sino recuperarse para diversos usos secundarios, como la calefacción de edificios de oficinas. Esto ahorra la utilización de energía adicional, ayudando no sólo al medio ambiente sino también a la empresa. Muchas empresas, como Facebook, Amazon y H&M, han establecido sistemas para utilizar el exceso de calor de sus centros de datos.
Implementar el mantenimiento predictivo
Los ingenieros de los centros de datos suelen programar el mantenimiento y las actualizaciones de TI en bloque o reaccionan a los problemas cuando ya se han producido. Esto provoca tiempos de inactividad inesperados y puede resultar económicamente costoso para la organización. En lugar de esto, las organizaciones pueden implementar un análisis predictivo basado en datos en el que los algoritmos pueden detectar posibles problemas mucho antes de que se produzcan, lo que permite a los ingenieros realizar el mantenimiento sólo en los equipos que están a punto de romperse y no en todo.
Planificar y automatizar
Deben establecerse planes para agilizar diversas actividades del centro de datos, incluida la capacidad de responder a los problemas y realizar auditorías si es necesario. Realice simulacros de prueba para asegurarse de que el protocolo de respuesta se sigue adecuadamente, y también implemente la automatización para reducir los errores humanos en los distintos niveles de la instalación.
Descongestionar
Los servidores y los equipos de red tienen una vida útil determinada y deben retirarse según el calendario establecido por el fabricante. Esto garantizará que sólo el hardware de alto rendimiento esté activo dentro del centro de datos, ofreciendo los máximos resultados en cada bit de energía consumida.
En particular, el desmantelamiento debe ejecutarse siguiendo el protocolo de migración de datos adecuado para garantizar la seguridad de la información.
Gestionar la infraestructura con DCIM
Con tantas actualizaciones y cambios que se producen cada día, a las organizaciones les puede resultar difícil controlar la infraestructura más reciente de su centro de datos. Sin embargo, el problema puede evitarse con un sistema de gestión de la infraestructura del centro de datos (DCIM) que pueda servir como única fuente de verdad y visualizar todo el centro de datos con registros centralizados de todas las actualizaciones/mejoras. Las soluciones DCIM también incluyen sólidas capacidades de informes y análisis para ayudar a las empresas a evaluar las actualizaciones realizadas y su impacto.
Configurar las copias de seguridad
Para garantizar una experiencia sin problemas para los usuarios finales, asegúrese de incluir redundancias en la infraestructura de su centro de datos, desde los componentes de capacidad múltiple hasta las rutas de distribución a los servidores. Esto garantizará un alto tiempo de actividad, incluso en casos de interrupciones inesperadas, como los desastres naturales.
Céntrese en la modularidad
En lugar de sobreconstruir el centro de datos de inmediato, apueste por una infraestructura escalable y modular que pueda mejorarse a medida que aumente la carga. Esto es crucial porque la tecnología y las necesidades de los usuarios cambian cada pocos años, lo que exige que se realicen ajustes.
Con estas medidas, un centro de datos puede conseguir gestionar con éxito los datos y las aplicaciones de empresas de todos los tamaños. El papel de estas instalaciones ha sido fundamental y será cada vez más importante a medida que los volúmenes de datos de las empresas sigan explotando. Según IDG, en 2025 habrá 175 zettabytes de datos. Con la velocidad media actual de Internet, esta cantidad tardaría 1.800 millones de años en descargarse.
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