Che cos'è il design del data center? Come costruirlo e migliori pratiche

Sapevi che uno smartphone, uno spazzolino da denti e un'auto condividono tutti un principio di design comune?

Tutti risolvono problemi utilizzando prima il design e la funzionalità centrati sull'uomo. Questo principio si applica anche ai progetti di data center aziendali. Le organizzazioni possono costruire data center solo dopo aver conosciuto i loro requisiti di elaborazione, archiviazione e connettività dei dati.

Come responsabile dell'infrastruttura IT, probabilmente utilizzi software di gestione dell'infrastruttura del data center (DCIM) per gestire i data center on-premises che ospitano applicazioni aziendali legacy e carichi di lavoro virtualizzati.

Ora, se stai considerando di espandere la capacità on-premises, migliorare i servizi di cloud pubblico o adottare una strategia di cloud ibrido, devi prima esaminare la pianificazione e il design del data center. Questo aiuterà nella gestione e nelle operazioni dei dati senza interruzioni mentre lavori per migliorare la capacità di networking del data center della tua azienda.

Le decisioni di design del data center costruite appositamente richiedono più della comprensione del livello di tier, del costo di costruzione o dei watt per piede quadrato. Un passo sbagliato può aumentare i costi operativi, sprecare capitale e impedire il raggiungimento degli obiettivi di prestazioni di uptime.

Questo articolo ti guida attraverso considerazioni critiche da tenere a mente durante la progettazione di un data center.

Perché il design del data center è importante?

Il design del data center è cruciale per ospitare apparecchiature di rete e sistemi di infrastruttura IT per raccogliere, elaborare, archiviare e condividere dati aziendali. Il design giusto significa avere uno spazio dedicato con i necessari sistemi di raffreddamento, alimentazione, affidabilità e sicurezza per supportare le esigenze informatiche di un'organizzazione.

Le imprese prendono sul serio il design della rete del data center moderno perché influisce su quanto bene forniscono risorse a partner, dipendenti e clienti. Le piccole o medie imprese spesso lottano per tenere il passo con gli investimenti di capitale, le spese operative e la manutenzione che i data center richiedono. Spesso optano per strutture di data center in colocation che affittano spazi per rack server.

Componenti chiave del data center

A seconda delle sue dimensioni, un data center può occupare una parte di un edificio, interi locali o più edifici. Questi spazi creano un ambiente robusto di sistemi informatici e server che garantiscono operazioni di dati ininterrotte anche durante le interruzioni di corrente.

La struttura fisica e l'infrastruttura IT all'avanguardia sono componenti vitali di qualsiasi costruzione di data center.

Struttura del data center

Una struttura di data center è uno spazio fisico dell'edificio in cui un'organizzazione distribuisce l'infrastruttura IT. Ospita dispositivi complessi di archiviazione, rete e calcolo per un'elaborazione dei dati fluida. Le organizzazioni devono considerare i seguenti fattori per un'architettura del data center durante la progettazione di una struttura.

• Spazio è i metri quadrati o metri quadrati di spazio sul pavimento di cui un'azienda ha bisogno per ospitare la sua infrastruttura IT. Alcuni possono dividere lo spazio per scopi diversi.
• Alimentazione elettrica include fonti di energia tradizionali, rinnovabili e ausiliarie di cui un'azienda ha bisogno per far funzionare tutti i dispositivi IT senza interruzioni. L'infrastruttura comune che fornisce energia ai dispositivi IT include unità di distribuzione dell'alimentazione a pavimento (PDU), busways (sistemi di distribuzione dell'alimentazione aerea autonomi) e rack PDU.
• Attrezzature di raffreddamento come i tradizionali sistemi di riscaldamento, ventilazione e condizionamento dell'aria (HVAC), unità di trattamento dell'aria della sala computer (CRAH) e sistemi di condizionamento dell'aria della sala computer (CRAC) prevengono il surriscaldamento delle risorse IT.
• Misure di sicurezza come serrature elettroniche delle porte, allarmi, sistemi di videosorveglianza e scanner biometrici proteggono le risorse da furti e danni.
• Gestione dell'edificio implica l'uso di sistemi di gestione degli edifici, soluzioni di gestione delle strutture o software per edifici intelligenti per monitorare e gestire alimentazione, temperatura, illuminazione, umidità e registrazione della sicurezza.

Infrastruttura IT

L'infrastruttura del data center è un termine collettivo per tutte le apparecchiature IT che un edificio del data center utilizza per eseguire applicazioni e fornire servizi dati ai clienti aziendali. Di solito include i seguenti elementi.

• Server supportano la funzionalità del data center ospitando applicazioni ed eseguendo compiti di calcolo. Le strutture generalmente conservano i server in armadi per rack server.
• Dispositivi di archiviazione come array di dischi non solo memorizzano applicazioni e dati aziendali ma li proteggono anche.
• Apparecchiature di connettività di rete creano una rete di elementi di sicurezza informatica come firewall, router, switch del data center e bilanciatori di carico per un'elaborazione efficiente dei dati delle applicazioni.
• Cavi sono fili che collegano dispositivi IT, server fisici e altre attrezzature in una struttura. Un'infrastruttura di cablaggio efficiente garantisce una trasmissione dei dati fluida prevenendo tempi di inattività imprevisti.
• Sistemi di alimentazione di backup, come dispositivi di alimentazione ininterrotta (UPS), sistemi di alimentazione di emergenza e generatori, garantiscono la stabilità dell'infrastruttura in caso di interruzioni di corrente.
• Soluzioni DCIM aiutano le organizzazioni con la configurazione, il monitoraggio e la reportistica dell'infrastruttura del data center.

Come progettare un data center

Le organizzazioni creano data center in base al loro carico di lavoro e alle loro esigenze uniche. Possono seguire gli standard esistenti del data center per progettare strutture tolleranti ai guasti, scalabili e sicure. Inoltre, aggiornamenti periodici possono mantenere le strutture aggiornate ed efficienti per gestire le esigenze aziendali in evoluzione. Le aziende di solito si concentrano sui seguenti fattori durante la progettazione dei data center.

• Unità di raffreddamento
• Pianificazione dello spazio
• Layout elettrico
• Design concettuale
• Manutenzione delle strutture
• Sistemi di prevenzione delle perdite
• Generazione di alimentazione di backup
• Attrezzature di protezione dai fulmini
• Commutazione e distribuzione dell'alimentazione
• Sistemi di affidabilità e sicurezza del sito
• Requisiti di costruzione dell'edificio
• Sistemi di monitoraggio dell'edificio e dell'ambiente

Standard di design del data center

I quattro principali standard di design e infrastruttura del data center sono:

• Standard di tier dell'Uptime Institute delinea l'infrastruttura di cui una struttura ha bisogno per operazioni fluide del data center. Specifica quattro tier basati sulla topologia e sulla sostenibilità operativa dei data center. Ogni tier del data center definisce le capacità di guasto, manutenzione, alimentazione e raffreddamento di funzioni aziendali specifiche.
• ANSI/TIA 942-B del Telecommunications Industry Association (TIA) comitato di ingegneria è un altro standard di infrastruttura del data center riconosciuto a livello globale. Specifica i requisiti di infrastruttura fisica di un data center per posizione, costruzione, protezione antincendio, sicurezza, telecomunicazioni e manutenzione. ANSI/TIA 942-B presenta anche quattro livelli di affidabilità sviluppati da professionisti certificati Building Industry Consulting Services International (BICSI).
• Serie EN 50600, sviluppata dal Comitato Europeo per la Standardizzazione Elettrotecnica (CENELEC), è lo standard transnazionale europeo per la pianificazione, costruzione e operazione dei data center. Oltre al design di cavi e reti, si concentra anche sulla gestione energetica e sulla sostenibilità ambientale.
• ASHRAE dell'American Society of Heating, Refrigerating, and Air-Conditioning Engineers è uno standard energetico popolare per i data center. Condivide linee guida HVAC&R per l'uso di tecnologie sostenibili in un ambiente edilizio.

Best practices per la costruzione di data center

Le giuste pratiche di design del data center trasformano uno spazio in una struttura di data center efficiente in grado di ospitare e operare l'infrastruttura IT. Le imprese enfatizzano l'organizzazione dello spazio fisico, i sistemi di raffreddamento, le utility di alimentazione e la sicurezza per operazioni fluide.

Spazio fisico e organizzazione

Progettare un data center aziendale è più complesso che conoscere semplicemente lo spazio a disposizione. È fondamentale trovare la struttura del data center della giusta dimensione in modo da poter ospitare futuri aggiornamenti in base alle crescenti esigenze aziendali. D'altra parte, non vuoi nemmeno spazio inutilizzato. Considera i seguenti fattori durante la pianificazione del design dello spazio del data center.

• Spazio sul pavimento è l'area della struttura in cui conservi le apparecchiature IT. Anche se non puoi pianificare spazio extra durante la ristrutturazione di un data center esistente, considera di farlo durante la progettazione di una nuova struttura. In questo modo, sarai meglio posizionato per soddisfare le future esigenze organizzative.
• Illuminazione è essenziale per la videosorveglianza. Considera l'uso di luci ecologiche che si accendono con sensori di movimento quando le persone entrano. Inoltre, è meglio tenere le luci accese durante la manutenzione o le riparazioni.
• Rumore è un altro componente che richiede l'attenzione dei proprietari di data center. Il ronzio dei server e delle ventole di raffreddamento crea rumore, per cui potresti aver bisogno di protezione acustica.
• Temperatura di solito rimane bassa con i sistemi di raffreddamento in atto. Quindi, i tecnici di supporto potrebbero aver bisogno di indumenti protettivi mentre lavorano nelle strutture del data center.
• Peso è un altro fattore da considerare a causa del carico delle apparecchiature IT, specialmente nei data center con pavimenti rialzati per il passaggio dei flussi d'aria di raffreddamento.
• Armadi e rack sono essenziali per ospitare le apparecchiature IT. Alcune aziende aggiungono rack vuoti per ospitare più server per esigenze future.
• Cavi sono fondamentali per la connettività di rete e la distribuzione dell'alimentazione in un data center. Per sicurezza ed efficienza, considera l'uso di una combinazione di fibre ottiche e cavi in rame con i diametri più piccoli. Inoltre, può essere implementato un sistema di travi aeree o il cablaggio dovrebbe essere mantenuto sotto il pavimento per liberare i percorsi.

Sicurezza del data center

Oltre a proteggere la struttura, le organizzazioni dovrebbero anche proteggere la loro rete, i dati e l'infrastruttura IT. La sicurezza in un data center coinvolge i seguenti aspetti.

• Sicurezza fisica o sicurezza degli accessi si riferisce alla gestione del personale umano in modo che solo i dirigenti autorizzati possano accedere alla struttura e alle sue attrezzature. Le misure comuni di sicurezza fisica del data center includono l'implementazione di videosorveglianza, la tenuta di registri dei dipendenti, il personale di sicurezza e la limitazione dell'accesso a rack e server.
• Sicurezza della struttura include varie misure di manutenzione predittiva che proteggono l'ambiente del data center da umidità, temperatura, energia e altri malfunzionamenti ambientali.
• Sicurezza della rete protegge una rete del data center con sistemi di rilevamento delle intrusioni (IDS), firewall e liste di controllo degli accessi (ACL) per concedere o negare il permesso a coloro che richiedono l'accesso agli ambienti digitali.
• Crittografia e backup dei dati mantengono i dati sensibili sicuri con protezione tramite password e backup dei dati.

Design del raffreddamento del data center

L'energia che un data center utilizza per alimentare server e altre apparecchiature IT si trasforma in calore. Quando non controllato, il calore e l'umidità danneggiano i dispositivi elettrici e possono portare a malfunzionamenti. Ecco perché gli operatori e i manager dei data center utilizzano diversi sistemi di raffreddamento e tecniche di ventilazione per mantenere la temperatura e i livelli di umidità di una struttura.

I progettisti di data center si concentrano sulla dimensione fisica di una struttura e sui sistemi HVAC per misurare le sue esigenze di raffreddamento. Calcolano questo convertendo le richieste di potenza in watt in capacità di raffreddamento in tonnellate. Senza il sistema di raffreddamento della giusta dimensione, un data center pagherà extra per il raffreddamento di cui non ha bisogno o non avrà abbastanza capacità per supportare i sistemi IT.

Le strutture dei data center devono anche prestare attenzione a come gestiscono l'aria raffreddata e riscaldata. Le stanze domestiche e degli uffici rilasciano aria fredda da una ventola e rimuovono l'aria calda utilizzando un'altra ventola, consentendo temperature medie mescolando aria raffreddata e riscaldata. Questo approccio non funziona nei data center poiché contiene rack con temperature estremamente elevate che richiedono un raffreddamento attento.

Progettare una struttura per un flusso d'aria ottimale è cruciale per raffreddare i sistemi IT e ridurre i costi delle utility. Ecco perché i progettisti di data center utilizzano schemi di contenimento come layout di corridoi caldi o freddi per gestire l'aria della sala server.

Un altro metodo comunemente usato è il raffreddamento a liquido. Questo approccio rimuove tutte le fonti di calore e immerge completamente o parzialmente le attrezzature IT in liquidi dielettrici raffreddati come oli minerali. Le tecnologie di raffreddamento a liquido sono più efficienti nel trasferimento del calore rispetto al raffreddamento ad aria. Tuttavia, se non eseguite con cautela, queste tecnologie possono portare a inondazioni, intrusioni di liquidi, corrosione delle parti e sfide legate alla sicurezza umana.

Alimentazione e prestazioni del data center

I costi delle utility sono forse la principale spesa operativa per i data center aziendali. Considera i seguenti fattori per massimizzare l'uptime e ridurre il downtime con opzioni di alimentazione affidabili e convenienti per la tua tecnologia del data center.

• Usa energia pulita priva di rumore elettrico, picchi e sovratensioni.
• Migliora l'affidabilità dell'alimentazione per prevenire blackout, cali di tensione e interruzioni.
• Installa soluzioni di backup dell'alimentazione per ridurre al minimo il downtime durante le interruzioni di corrente.
• Aumenta l'efficienza dell'uso dell'alimentazione monitorando le esigenze di alimentazione per compiti IT e non IT.
• Garantisci una capacità di alimentazione adeguata per far funzionare l'intera infrastruttura del data center.

Efficienza energetica e sostenibilità del data center

Le organizzazioni non saranno in grado di condividere, archiviare e accedere ai dati con un clic di un pulsante senza i data center. Tuttavia, la fornitura limitata di combustibili fossili e l'aumento dei livelli di emissioni di anidride carbonica (CO2) stanno spingendo le aziende a essere più consapevoli dell'efficienza energetica. Ecco perché stanno diventando più consapevoli nel ridurre l'elettricità sprecata e l'efficacia dell'uso dell'energia (PUE).

I data center spesso finiscono per sprecare elettricità a causa dell'uso di alimentatori ininterrotti (USP) per far funzionare la loro infrastruttura. La loro efficienza energetica si riduce poiché l'energia in ingresso non si traduce in lavoro utile. Ecco perché utilizzano misure come il PUE per stimare l'efficienza energetica.

Il PUE è il rapporto tra la quantità di energia che entra in un data center e l'energia utilizzata dall'infrastruttura IT in esso. Le aziende con rapporti più vicini a uno sono considerate avere un'infrastruttura del data center più efficiente. Un modo per ottenere il miglior punteggio PUE è ridurre gli usi energetici non IT e creare uno spazio efficiente dal punto di vista energetico.

Le imprese mirano anche a raggiungere emissioni di carbonio nette zero con data center verdi che utilizzano energia da fonti rinnovabili. Ad esempio, possono utilizzare energia solare, eolica, geotermica o idroelettrica per alimentare l'infrastruttura IT nelle strutture.

Costruire vs. acquistare un data center: Considerazioni chiave

Il design del tuo data center dipende anche dal fatto che tu stia costruendo uno nuovo o acquistando e aggiornando uno esistente. Costruirne uno richiede una quantità significativa di capitale, pianificazione e tempo per essere completato. D'altra parte, puoi utilizzare servizi di colocation per affittare server e pagare costi operativi relativamente inferiori. Non sei sicuro di cosa sia meglio per te? Considera i seguenti fattori prima di finalizzare il design del tuo data center.

• Considera il tempo di immissione sul mercato. La tempistica di progettazione e costruzione influisce anche sul costo totale di proprietà (TCO), specialmente se stai costruendo una struttura. Ad esempio, potrebbe richiedere fino a 30 mesi per completare completamente i data center. Lavorare con fornitori di infrastrutture per data center riduce questo tempo a un anno poiché spesso hanno siti su cui puoi costruire.
• Pianificazione della capacità è importante perché le apparecchiature IT più vecchie sono economiche da acquisire ma possono aumentare i tuoi costi anche dopo gli aggiornamenti. Non vuoi che le apparecchiature informatiche superino l'infrastruttura di supporto. Considera l'opzione di costruzioni modulari per estendere la vita del data center.
• Efficienza energetica non è più un gesto simbolico per mostrare i tuoi impegni di responsabilità sociale d'impresa. I data center consumano circa 1.000 kilowattora (kWh) per metro quadrato, circa 10 volte ciò che consuma una tipica famiglia americana. Si stima che i data center assumeranno fino al 4% del consumo globale di elettricità entro il 2030. Puoi utilizzare tecnologie di risparmio energetico facilmente in un nuovo data center, ma i costi energetici saranno comunque la spesa più grande.
• Gestione delle operazioni del data center è importante. Le organizzazioni devono considerare se hanno professionisti formati per mantenere i sistemi critici del data center 24 ore su 24, 7 giorni su 7. Alcune aziende lavorano con fornitori di servizi terzi per godere del supporto di team qualificati che possono accelerare le riparazioni e ridurre al minimo le interruzioni.

Oltre a questi fattori, la valutazione finale dovrebbe basarsi sul fatto che costruire un data center ti dia un vantaggio strategico o limiti le tue risorse a lungo termine.

Sfide nella costruzione del data center

Le organizzazioni devono prestare attenzione ai seguenti fattori per garantire operazioni senza interruzioni della struttura durante la costruzione di un data center.

• Spazio di espansione insufficiente: Le esigenze aziendali possono differire in futuro. Ecco perché è meglio decidere i requisiti di metratura dopo aver calcolato lo spazio per le apparecchiature IT, lo spazio ufficio e le aree di staging.
• Problemi di alimentazione e cablaggio: La maggior parte dei guasti di alimentazione o delle interruzioni non pianificate si verificano a causa di una scarsa pianificazione del backup dell'alimentazione. Inoltre, i data center dovrebbero anche concentrarsi sulla riduzione della latenza con software di monitoraggio della rete.
• Costo totale di proprietà: Oltre alle spese di capitale e ai costi energetici, i data center richiedono una manutenzione regolare. Creare un budget è importante per allineare questi costi con il profilo di rischio di un'organizzazione.
• Gestione delle prestazioni: L'affidabilità del sistema e l'alta disponibilità sono fondamentali per il successo di un data center. Le imprese non possono operare in modo efficiente senza un approccio calcolato per gestire entrambi.

Software di gestione dell'infrastruttura del data center (DCIM)

Le soluzioni DCIM sono fondamentali per la gestione del data center, il monitoraggio delle risorse e il tracciamento delle prestazioni. Le imprese utilizzano questi strumenti per aumentare l'uptime e la disponibilità mentre semplificano la gestione e la documentazione dei dati.

Progettare bene è difficile, ma non farlo è disastroso

È meno probabile che notiamo se un design è buono o cattivo se riesce a soddisfare le nostre esigenze. Tuttavia, i data center sono strutture complesse che possono rapidamente diventare ingovernabili senza un design ben pianificato. Senza di esso, comprometterai l'efficienza del tuo sistema di cloud computing, dei dispositivi di archiviazione e dei sistemi di networking, tutti elementi chiave per alimentare le operazioni aziendali.

Inizia a semplificare il flusso di dati tra i data center e le risorse infrastrutturali con soluzioni di networking del data center.

Questo articolo è stato originariamente scritto nel 2023. È stato aggiornato con nuove informazioni.