Andrei orosz master I iva

Sizin üçün oyun:

Google Play'də əldə edin


Yüklə 79.62 Kb.
tarix18.08.2018
ölçüsü79.62 Kb.




ANDREI OROSZ – MASTER I IVA


Data Centers: The hows, whats and the wheres




Raport – Andrei Orosz

Universitatea Tehnică din Cluj-Napoca



Abstract— Data Centers sau mai bine zis, centrele de date reprezintă una din cele mai importante componente ale internetului și a tuturor serviciilor web ce le înglobează. Fie că vorbim de un simplu site de știri sau de o rețea de socializare, acestea sunt găzduite pe serverele acelor centre de date. La fel se întâmplă și cu serviciile de stocare precum One Drive de la Microsoft sau Drive de la Google. La bază, un centru de date conține un număr semnificativ de servere în care se stochează și prelucrează date, dar și diferite servicii pe internet. Însă acestă definiție este incompletă. Scopul acestei lucrări este de a lămuri și a oferi o viziune de ansamblu, mai detaliată, asupra acestui domeniu. Se vor prezenta componentele unui centru de date. Pe baza unui scurt istoric se va prezenta necesitatea și importanța unui astfel de centru. Ce așteptări ale utilizatorilor trebuiesc satisfăcute de administratori, dar și ce standarde trebuiesc îndeplinite în contruția modelului. Care sunt provocările în constrirea unui centru de date. Iar spre final se va descrie un Data Center actual și modernt construit după ultimele standarde. Urmat de prezentarea direcțiilor pe care aceste domenii le vor lua in viitor.
Key Terms— Internet, Server, Data Center, platformă, Serviciu Web, date, aplicații, dispozitive, Google, Microsoft.

I.INTRODUCERE


ORICE căutare pe internet, sau mult mai comun, o căutare pe Google, necesită utilizarea unei serii de mașinări și echipament IT. Internetul în sine, fiind definit ca un număr semnificativ de calculatoare interconectate între ele necesită un echipament și o infrastructură pe măsură. Siteurile și serviciile pe care le folosim pe internet trebuie să fie de incredere, sigure și foarte ușor accesibile, atât din punct de vedere al vitezei de acces, dar și al timpului pierdut, cu sensul de pașii și drumul care trebuie parcuși pentru găsirea informației. Pentru susținerea acestor principii s-au inventat Data Centers(Centre de date).

În esență, un centru de date reprezintă o structură, respectiv o clădire, care găzduiește un număr mare de echipamente IT. De la rack-uri și servere, până la ultimul cablu, mufă sau șurub. Pe scurt, o clădire plină de calculatoare, respectiv servere.

Când se face o căutare pe internet sau se accesează un site sau se vizionează un video se face o cerere către acel server care găzduieste serviciul accesat. Acest server se află într-un centru de date, care asigură fluxul constant de date. Sau poate fi vorba de mai multe inputuri din diferite părți. Pentru o singură informație, o cerere poate accesa date stocate de pe mai multe servere. Unele în cadrul aceluiași centru de date, altele din afară. O analogie în acest sens poate fi considerată o fabrică de încălțăminte. Pentru a o produce un pantof, sunt necesare mai multe materii prime.

Ideal, pentru un centru de date, up time-ul ar trebui să fie de 100 %. La momentul actual, nici un furnizor de astfel de servicii nu poate asigura acest parametru la valoarea de 100 %, astfel încât, în contractele de furnizare a unor astfel de servicii este stipulat un up time de 99,99 %.

O astfel de facilitate este de o importanță semnificativă. Din acest motiv costurile de funcționare și întreținere sunt și ele pe măsură. Astfel, centrele de date pot fi private, având un singur proprietar. Sau pot fi la comun. Anumite firme mai mici fac parteneriate și închiriază serviciile și o parte din serverele unui centru de date. Iar companiile mari, cu o importanță mare pe piață, au propriile lor centre de date, localizate pe întreg globul pământesc. Fiind accesibil, la un timp scurt tuturor utilizatorilor și reducând șansele de

Pentru buna funcționare, un centru de date prezintă multe alte componente, care vor fi menționate, în detaliu, în capitolele ce urmează. Un alt aspect interesant, ce va fi detaliat în cele ce urmează îl reprezintă locația. Sunt anumite criterii pe baza cărora se alege locul construirii unei astfel de infrastructuri.


II.Scurt Istoric


Pentru a putea pune în context locul centrelor de date în cursul istoriei, figura 1, de mai jos, va prezenta un grafic ce indică timpul în care au fost inventate aceste centre[1].



Figura II. Evoluție Centru de date

Centrele de date își au originea, încă din 1960, odată cu apariția primelor calculatoare care erau atât de mari încât ocupau și cateo camera. Ca o comparație, în figura de mai jos, avem un calculator de dimensiuni medii, chiar mici.





Figura II. Calculator muzeu Iași

Din cauza dimensiunilor foarte mari, acestea necesitau camere suficient de mari pentru instalarea și operarea lor. Traseul de cabluri trebuia făcut în asa fel încât să nu ocupe spațiul de manevră. Iar pe langă asta, calculatoarele respective generau atâta căldură încât a fost necesară instalarea unui sistem de răcire. Acestea erau calculatoare, fiind scumpe, folosite pentru scopuri militare.

Odată cu explozia microcomputerelor, in anii 1980, fiecare persoană putea să își cumpere un calculator personal. În perioada respectivă nu erau prezente sisteme explicite de operare, dar cu toate astea, Unix a venit cu Linux, care avea la bază un model client-server pentru a facilita distribuirea fișierelor și a informațiilor într-o rețea mică. Datorită echipamentelor de rețea relativ ieftine, s-au realizat primele servere puse la un loc specific în interiorul unei companii. De aici provine și termenul de data center și tot aici se poate considera nașterea acestor acestui domeniu.

Dar numai după anii 1990, când distribuirea internetului s-a făcut la scară largă, ne putem referi la primele centre de date moderne. Companiile având nevoie de internet de mare viteză pentru a putea oferi clienților toate servicile de care dispuneau pe internet. Așa s-au construit Internet Data Centers, doar pentru companii. Ulterior s-a trecut și pe segmentul privat cu Cloud Data Center pentru stocarea datelor private. Datorită răspândiri largi al ambelor tipuri, astăzi ne referim, scurt, Data Center.

Cu o creștere tot mai mare de centre de date, a fost necesară impunerea unor standarde de urmat în construcția lor. Aici ne referim atât la designul intern ce presupune doar traficul de date, backup și stocare, dar și standarde de natura externă, spre exemplu administrative sau de mediu. În cele ce urmează ne vom axa pe importanță, compentele ce alcătuiesc un centru de date și despre funcționalitate.

III.Necesitatea unui Centru de Date


Datorită creșterii imense a puterii de procesare, a numărului de calculatoare personale și a extinderi rețelelor de internet și telecomunicație este de la sine înțeles că centrele de date vor fi piatra de temelie a ceea ce numim noi evoluție a internetului și a tehnologiei. Prin urmare observăm importanța unui centru de date, de fapt mai bine zis, al unui conglomerat de centre de date interconectate pentru folosirea serviciilor de stocare, backup și accesul rapid la informație. Dar pentru a înțelege și mai bine cât de vitale sunt aceste structuri, ne vom referi, în subcapitolele ce urmează la funcțiile principale ale unui data center și componentele ce intră în construcția lor.

A.Funcționalități


Depinzând de rolul pe care un centru de date la asumat sau de serviciile pe care le oferă, putem distinge următoarele funcționalități:

  • Back-up de date

  • Asigură rețeaua de telefonie și telecomunicație

  • Accesul rapid la date.

  • Storage în cloud

  • Asigurea unor servicii de tip Web

  • Distribuirea serviciilor

Unele centre de date, mari, pot să înglobeze una sau mai multe dintre aceste facilități.



B.Componente


Fie că vorbim de centre de date proprii, aflate atât sub tutela, cât și în interiorul unor firme, fie că vorbim despre centre de date de sine stătătoare ce își oferă serviciile altor persoane sau firme, componentele principale ce alcătuiesc un astfel de centru sunt aceleași. Există niște principii și niște standarde de infrastructură, dar și legale și administrative ce trebuiesc urmate. Standarde despre care se va vorbi în detaliu în capitolul următor[2].

În primul rând, pentru a putea dezvolta un astfel de centru, avem nevoie de o locație și un spațiu suficient de mare. Locația nu este chiar atât de importantă, deoarece acestea pot fi în interiorul unor sedii de firme sau separate. Dar, în general, se preferă locații cu un climat mai temerat spre rece pentru a reduce costurile de răcire a serverelor. Este un fapt cunoscut că aceste blocuri de servere, într-un spațiu închis, tind să se supraîncălzească. Spațiul, în schimb, este vital, când ne referim la centre mari de date, utilizate la scară largă și mai puțin pentru cele mai mici, să zicem și cele home made. Motivul principal fiind componentele care sunt necesare bunei funcționări. Cum ar fi sistemul de răcire, cel de back-up, când curentul se oprește brusc și așa mai departe. Prin urmarea funționarea unui centru de date ține de mult mai multe lucruri decât de niște servere interconectate între ele.



Podeaua supraînălțată, reprezintă un detaliu ușor de trecut cu vederea, dar la fel de important. Prin acest lucru avem un câștig pe două planuri. Primul ar fi felul eficient în care se aranjează cablurile. Pe lângă magistrala principală de date și magistrala pe fiecare coloană de servere, mai avem multe alte cabluri. Astfel este vital să avem o așezare cât mai curată și mai ușor de înteles, pentru depanare, al cablurilor. Se pot organiza și deasupra camerei, dar s-a observat că această practică este mult mai bună. Pe lângă wire management, o podea supraînălțată ajută la buna ventilație a camerei. Aerul cald are tendința de a se ridica spre tavenul încăperii, iar aer rece, fiind jos, la bază, se formează un circuit natural al aerului.

Deoarece curentul electric este principala resursă consumată de un centru de date, este foarte important ca această să vină cu propria sursă de curent, separată de cea rețeaua metropolitană. Multe dintre erorile survenite sunt cauzate de pene de curent sau picaje de tensiune. Pe lângă echipamentele necesare bunei funcționări a serviciului de distribuire a informației, un centru de date dispune și de alte dispozitive care sunt necesare și consumă curent. Cum ar fi calculatoare, echipamente IT, dispozitive de telecomunicație, de supraveghere, aer condiționat, echipament de birou, sala de mese pentru angajații și alte componente ce intră în infrastructura clădirii unui centru de date.

Pe lângă sursa proprie de curent, un centru de date dispune și de un generator de curent electric. Anumite componente ale unui server necesită o sursă de curent care să nu aibă întreruperi sau fluctuații. De regulă, un generator de curent este compus dintr-un alternator, un motor mecanic care produce curentul, un regulator de putere și un sistem de distribuire al curentului. Iar cel din urma este format din mai multe subcomponente, printre care include și Automatic Transfer Switch(ATS). Care se ocupă efectiv în distribuirea curentului n toată clădirea.

Echipamentul IT reprezintă esența unui centru de date pentru că centralizează tot fluxul de date și managementul interprinderii prin aceste componente. Printre cele mai importante, se menționează routerele și switch-urile care asigură traficul între serverele din interiorul centrului de date spre exterior. Iar unele servere sunt folosite pentru intranet, foarte necesare pentru angajații din interior. Alte componente mai sunt mediile de stocare pentru back-up, cabluri, rack-uri, imprimante și alte obiecte hardware. Pe partea de software sunt prezente programe de managent, securitate video și firewall.

De fiecare dată când ne referim la cosumul de curent electric, căldură este generată. Ceea ce poate duce la un defect sau o eroare. Prin urmare această trebuie să fie disipată sau înlaturată. În ziua de azi există sisteme de răcire/aer condiționat care sunt folosite pentru controlul precis al temperaturii și al umidității. Cele mai frecvente echipamente de răcire, într-n centur de date, sunt : Chiller, CRAH(Computer Room Air Handler), CRAC(Computer Room Air Conditioner) și AHU(Air Handling Unit).

Toate legăturile între servere și restul echipamentelor IT sunt realizate prin cabluri cu fibră optică sau Ethernet. Acestea trebuie să fie bine organizate pentru lucrări de mentenanță. Standardul minim de cabluri Ethernet, într-un centru de date, este CAT 5e și CAT 6. Iar standardul pentru managementul cablurilor, sau felul cum sunt poziționate cablurile este dat de ANSI/TIA-568.

Pentru sigurața angajațiilor și a informațiilor stocate, dar și a infrastructurii și al clădirii, un centru de date este prevăzut cu câteva componente de siguranță. Și anume detectoare de fum, senzori de căldură și de foc. Cea mai bună protecție în privința focului este să-l previ, deci cel mai bun mod de a te feri este să elemini cât mai mulți posibili factori. Unele centre de date au făcut un pas mai mare și și-au asigurat propriile sisteme de stingere al incendiilor.



Sistemele de securitate reprezintă o altă componentă esențială în cadrul unui centru de date. Deoarece nu toate amenințările sunt din mediu natural, infrastructura și datele trebuie protejate de posibilele atacuri. Principalele sisteme de securitate sunt restricțiile de acces în clădire, pe diferite nivele. Amplasarea unui sistem de monitorizare video. Angajarea unor firme de pază și protecție pentru asigurarea perimetrului.

Cea mai importantă componentă este dată de sistemul de management al clădirii, dar și al fluxului de date. Având o serie de elemente mari, în interiorul clădirii, acestea trebuiesc urmărite constant de către angajați. Nivelul de curent, bateriile, în caz de pană de curent, load-ul pe servere, temperatura, mediul. Dacă nu sunt supravegheate, la un moment dat ceva poate merge prost[3].

Cele mai mari centre de date, înglobează toate aceste componente în soluțiile lor. Există diferite planuri și interpretări pentru utilitatea lor. Depinzând de natura și de nevoi, unele componente pot să lipsească, altele nu. Pentru a ne face o idee, cam la ce scară este se situează un centru de date de o importanță majoră, cât de amplă e facilitatea, dar și unde își are locul fiecare componentă, atât ca dimensiuni, cât și ca poziționare, ne vom orienta spre figura III.1, de mai jos.



Figura III. Data Center SAP[4]
Legendă


  1. Ventilatoare – Schimbătoare de căldură

  2. Generatoare Diesel

  3. Baterii

  4. Camera Serverelor

  5. Unități de răcire

  6. Stația de Control

  7. Camere de supraveghere

  8. Sistem de stingere al incendiilor

  9. Recipiente de 300mii litrii de apă rece

  10. Rețeaua ce comunică cu exteriorul

Datorită importanței și al impactului pe care îl are un centru de date asupra felului în care circulă informația pe internet și modul în care susține WWW-ul, un angajat de la un data center de la Google a menționat într-un video de prezentare[5] faptul că un centru de date reprezintă motorul internetului. Într-un mod foarte metaforic, a surprins tot odată importanța, oferind o definiție ușor de ințeles.

Chiar din acest motiv, o astfel de facilitate trebuie să fie în tot timpul în pas cu tendințele. Să posede cele mai bune mijloace și servicii în internet, cele mai bune metode de securitate și prevenire a diferitelor defecte. De aceea, instituția de cercetare International Data Corporation (IDC) consideră că un centru de date, are în mediu, o durată de viața de până la 8-9 ani[6]. Iar Gartner, altă instituție de cercetare, menționează că după șapte ani trebuiesc modernizate[7].

IV.Standarde


Orice proces sau facilitate ce funcționează la scară largă trebuie să urmeze un standard foarte bine pus la punct. Acest lucru este vital deoarece în construcția unui centru de date, după cum am observat, în capitolele de mai sus, respectiv o clădire foarte mare și foarte complexă, cu multe componente care de cele mai multe ori sunt conectate și au legătură una cu cealaltă, nu se poate realiza fără un anumit ghid sau anumiți pași bine stabiliți de urmat. Bineînțeles, dacă ne referim doar la un server home made, atunci impactul unui defect sau eroare nu este atât de mare. În schimb, pentru o companie multi-națională ar fi un dezastru dacă ceva ar merge prost în serviciile oferite. Iar pentru a evita cât mai mult defecțiunile și downtime-ul s-au standardizat anumite criterii.

Considerăm că, la centrele de date construite la scară largă, avem mai multe tipuri de standarde de urmat. În primul rând din punct de vedere al funcționării, în rolul principal pe care îl are un centru de date. Iar în cel de-al doilea rând standarde ce țin de domeniul legal, ecologic și de siguranță pe care le vom numi scurt, standarde administrative.


A.TIA-942


TIA-942, respectiv Telecommunications Industry Association (TIA) ANSI/TIA-942-A Telecommunications Infrastructure Standard for Data Centers[8] reprezintă o organizație americană, ce își propune să pună în prim plan câteva prevederi și cerințe minime pentru proiectarea și construția unei arhitecturi de tip data center. Atât pentru centrele de date proprii la companiile mari, cât și pentru acei întreprinzători care doresc să pună la îndemâna firmelor mai mici, serviciile unui data center. Cu toate acestea, aceste prevederi pot fi folosite pentru orice tip de data center, la orice scară sau dimensiune. Acest standard a luat naștere în 2005 și deseori este citat în arhitecturile ADC Telecomunication[9] și Cisto Systems[10]. Această instituție nu oferă doar un un ghid practic pe care orice proiectant îl poate urma sau nu. La alegere, cei de la TIA pot face o analiză și să certifice dacă un anumit data center îndeplinesc toate condițiile sau nu. Iar acest certificat are o valabilitate de trei ani. În prezent, circa 78% din centrele de date, posedă acest certificat[11].

Standardul TIA-942 este structurat pe patru nivele diferite în care un centru de date poate fi clasificat. În cele ce urmează se va lua pe rând fiecare nivel[12].



1)Tier 1 – Basic Site Infrastrucure

Primul nivel, fiind cel de bază implică minimele cerințe pentru un centru de date care este reprezentat doar de o cameră de servere. Cele mai comune sunt prezente în instituții mici precum școli sau universități. Nu prezintă niciun fel de redundanță la nivelul componentelor sau la magistrala de distribuția, care, este doar una singură. Câteva observații:



  • Orice lucrare planificată va necesita oprirea întregului sistem

  • Orice întrerupere va afecta sistemul



2)Tier 2 – Redundant Site Infrastructure Capacity Components

Pentru a putea fi considerat un centru de date în Tier 2, această trebuie să înglobeze elementele din Tier 1, la care, se mai adaugă cerințele de acum. Față de primul nivel, acesta prezintă componente redundante, foarte utile în momentul schimului de componente și mentenață. Dar la fel ca și în primul caz, păstrează același tip de magistrală, neredundantă. Ce înseamnă acest lucru:



  • Nu mai este necesar oprirea sistemului când se schimbă una dintre componente

  • Pentru schimbul magistralei de date, respectiv modul de comunicare între componente, impune oprirea sistemului

  • Orice lucrare de mentenanță, planificată sau nu, va afecta timpul de uptime al centrului de date.


3)Tier 3 – Concurrently Maintainable Site Infrastructure

La fel ca în in cazul de mai sus, pentru a putea atinge acest nivel, trebuie să le conțină pe cele de dinainte. Tier 3 prezintă componente redundante, ca în nivelul precedent. Dar, de această dată , posedă multiple căi de distribuție independente. Pe lângă acest lucru, toate echipamentele IT trebuiesc conectate la două surse de electricitate. Ce se poate observa:



  • Componentele și alte elemente pot fi deconectate pentru mentenanță de la sistem, fără a afecta restul sistemului.

  • Orice activitate neplanificată poate întrerupe echipamentele sistemului

  • Două surse de curent alternative, pe post de backup



4)Tier 4 – Fault Tolerant Site Infrastructure

Acest ultimul nivel garantează cel mai inalt nivel de diponibilitate. Fault Tolerant provine de la domeniul Sistemelor Distribuite. Fiind cel mai rigid standard, Tier 4 conține multiple systeme bine compartimentate pentru operațiuni critice, subsisteme redundante pentru backup și mentenanță fără afecta intregul sistem și metode și principii de securitate avansate. Pe lângă aceste aspecte, sunt două căi de distribuție care funționează concomitent.

Un centru de date care se află în acest standard nu mai trebuie să fie oprit pentru orice tip de lucrare sau mentenață, oferind astfel o disponibilitate și un nivel de încredere foarte mare. Iar în cazul unei pene de curent, se trece la sursa alternativă de curent, iar celelalte componente subsidiare, precum sistemul de răcire funționează neîntrerupt.
Mai jos, în figura IV.1 se prezintă un tabel cu toate cele patru nivele, pentru a vedea mai bine diferențele între ele.



Figura IV. Cerințe Tier [2]

B.Administrative


Am observat cum funcționează un centru de date, în teorie. Dar printre acest lucru nu este suficient în proiectare. Fiind o clădire cu multă aparatură IT, foarte complexă și foarte scumpă, pentru procesare de date și alte facilități. Trebuie să avem în vedere multe alte criterii.

Amplasamentul și condițiile în care este ridicată clădirea reprezintă un punct ce nu poate fi trecut cu vederea. Mai sunt probleme legate de mediu și de impactul pe care aceste motoare ale internetului pe care îl are asupra lui. Statisticile ne atrag atenția că, un centru de date, consumă tot atât de mult monoxid de carbon, cât consumă și industria aeronauticii într-un an[13]. Astfel trebuie luate măsuri în această privintă. Instituțiile precum U.S. Environmental Protection Agency [14] și EU Code of Conduct for Data Centres[15] se ocupă în acest sens.

Se mai pune problema consumului de energie electrică. În medie, un data center construit la scară largă, are un consum aproximativ la fel ca un mic orășel[16]. Și în acest caz, cele două instituții menționate mai sus impun anumite reglementări.

Din cauza faptului că acele servere, care intrețin schimbul de date și back-up-ul, se generează foarte multă căldură. Această căldură este dăunătoare atât echipamentelor IT din interiorul centrului de date, cât și a stratului de ozon, facilitând astfel o creștere a efectului de seră. Spre exemplu, în Statele Unite există o instituție numită American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning(ASHRAE)[2], care atacă acest subiect.

Organizația National Fire Protection Association(NFPA) impun niște standarde de protecție în caz de incendiu. Tot ei oferă și câteva exemple în acest sens.

În plus față de restul, mai există și aspectul securității datelor.

Și institutul Telecommunication Industry Association(TIA) prezintă câteva reglementări cu privire la aceste probleme administrative și de siguranță[17]. De aceea trebuiesc menționați și aici.

Utilizatorul casnic, nu sesizează complexitatea și strategiile care stau la baza unui centru de date. Poate nici măcar nu concepe existența clară a unei astfel de organizări. Dar nici nu ar trebui. Acesta fiind farmecul unei componente ce face parte dintr-un sistem distribuit global. În sensul că, date fiind o serie de centre de date, iar un utilizator accesează un serviciu web, trimițând o cerere către un data center care fix atunci nu răspunde din varii motive sau defecțiuni, să nu observe eroarea, respectiv blocajul, ci sa paseze cererea, mai departe, la un alt data center. Permițând astfel ca un sistem mare, complex, cu multe componente să pară ca un singur sistem global ce funcționează continuu.

Ceea ce îl interesează pe utilizator, în schimb, este accesul rapid la date și securizat, sistemul să fie disponibil și de încredere, iar latența și timpul de răspuns să fie cât de mic. De acest lucru se ocupă, din nou, institutul TIA, prin clasificarea de la începutul capitolului, dar și Uptime Institution[2].

V.Practici și Provocări


Pe baza standardelor analizate în capitolul precedent, se poate trece mai ușor peste provocările ce intervin în realizarea arhitecturii și construirea unui centru de date.

1)Locația


Revenind acum la alegerea unei locații, pentru amplasamentul clădirii. În primul rând, pentru eficientizarea consumului de curent, se preferă o zonă în care clima este puțin mai rece. În felul acesta ese mai ușor de menținut o temperatură optimă pentru servere, dar se face și o economie în construirea unui sistem de răcire mai performant. Tot la nivel de costuri, trebuie să ținem cont de prețul terenului pe care se construiește clădirea centrului de date. În al doilea rând, lăsând la o parte motivele economice din, se mai ține cont și de alte aspecte, cum ar fi. Amplasamentul să nu fie lângă o zonă rezidențială sau altă zonă unde există o limitare a zgomotului. Pentru angajați, naveta să nu depășească mai mult de o oră sau două. Poate chiar și posibilitatea de a fi poziționată lângă posibile surse proprii de electricitate. Spre exemplu: râuri unde se pot constri hidrocentrale proprii. Alegerea unui loc bun trebuie să țină cont și de prezența sau absența unor calamități naturale ale zonei[18].

2)Spațiul


Un centru de date poate fi construit pe unul sau mai multe nivele. Cele mai multe echipamente sunt sub forma de servere, montate pe niște rack-uri de 19inch, care sunt dispuse pe un singur rând, cu câte un culoar între ele, pentru a putea fi accesate și din ambele părți. Dar nu e suficient să ținem cont doar de acest spațiu. Alte anexe, precum parcări, birori, săli de acces și de distribuție al echipamentului, la fel și poziționarea UPS-urilor, a generatoarelor de curent, a bateriilor și a sistemelor de back-up și siguranță sunt organizate în mod eficient[19].

3)Temperatura


Este un lucru cunoscut că orice miscare mecanică sau consum de curent generează căldură. Din acest motiv temperaturile unui centru de date va crește din ce în ce mai mult când acesta va fi la capacitate maximă. Iar acea temperatură crescută poate genera anumite defecțiuni tehnice la nivelul serverlor sau al altor echipamente IT. Se recomandă o temperatură constantă între 18-27 de grade Celsius și un punct de condensare de -9-15 grade Celsius. Împreună cu o umiditate de până la 60%[20].

Unele centre de date mai moderne, folosesc, cel puțin pe timpul iernii, temperatura mediului exterior pentru a răcii și a aduce la un standard optim ambianța din camera servelor[21].


4)Surse de curent


În această secțiune cea mai bună practică ar fi, în primul rând construirea unei surse proprii de curent. Spre exemplu, panouri solare, hidrocentrare sau centrale eoliene pentru a fi un centru de date cât mai ecologic. Se poate folosi și un generator diesel sau pe alți combustili fosili. Bineînțeles bateriile sunt necesare pentru stocarea energiei provenite prin aceste căi.

Ca sursă de curent alternativă și de rezervă, cea oferită de distribuitorul local. În acest fel, avâd un control total asupra acestui aspect, se pot limita șansele de apariție a penelor de curent, prin urmare a picajelor de tensiune în rețea[22].

Și pentru protejarea echipamentelor, se recomandă folosirea UPS-urilor, pentru controlul fluctuațiilor de curent.

Structura și organizarea cablurilor de fibră optică și Ethernet, pe lângă cele mai cele de curent electric și de telecomunicație, trebuie să fie foarte bine pusă la punct. O organizare bună, respectiv un wire mangament bun, poate ajuta la reducerea timpului de mentenanță. Mai jos, in figura V.1 se pot vedea diferențele în acest sens.





Figura V. Diferite tipuri de organizare a cablajelor[23]

Incendiile reprezintă un factor important de risc, de aceea se impune folosirea senzorilor de detecție a fumului pentru a preveni pe cât posibil începerea unui dezastru. Iar în cazul în care izbucnește un incendiu, atunci clădirea trebuie să fie dotată cu stingătoare de incendiu și stropitori. Tot pentru această situație, trebuie făcut un plan de evacoare, cu acces ușor spre ieșire pentru angajați.

Astăzi, se tot încearcă noi metode de eficientizare a fluxului centrului de date. Atât pentru consumul de energie, dar și pentru impactul pe care aceste instuții le au asupra mediului. Cele mai cunoscute sunt cele ale sistemelor de răcire al serverelor. Din ce în ce mai multe centre de date din lume iau avantajele climatului rece sau al perioadei reci pentru a-și răcii echipamentele, cum ar fi un centru de date din Norvegia[24]. Sau folosirea unei răciri bazate pe apă sau azot lichid.

Pentru calculul eficienței unui centru de date, se face un raport între energia electrică total consumătă și energia electrică consumată de echipamentul IT. Rezultatul acestui raport se numește PUE, sau Power Usage Effectiveness.

Un centru de date eficient ar trebui să tindă spre un PUE de 1.0[25].

VI.Exemple și Statistici


Cele mai multe companii de IT, precum Apple, Google, Facebook, Microsoft, Amazon și mulți alții, se bazează exclusiv pe centre de date pentru susținerea serviciilor cu care utilizatorii casnici sunt obișnuiți.

Pentru a vedea, mai în detaliu modul în care aceștia și-au construit arhitectura lor proprie, urmărind aceleași practici și standarde, se vor da câteva exemple. Aceste exemple vor fi sub formă de tururi virtuale, sau mai exact, videouri de prezentare ale acestor instituții. Link-uri acelor video-uri vor putea fi accesate la numărul corespunzător din secțiunea de referințe. Considerăm că acest mod de prezentare vizual este mult mai orientativ și ușor de înțeles față de o descriere în scris.

Primul exemplu este dat de Universitatea din Buffalo, aparținând de Universitatea de Stat din New York. În cadrul unui proiect, studenții au realizat un video de prezentare al unui centru de date la scară mică, din cadrul universității[26]. Aici se poate vedea efectiv partea principală al unui data center și câteva criterii și eficientizări care s-au folosit în această construcție.

În Slough, Marea Britanie, Spencer Lamb ne prezintă centrul de date al celor de la Jisc/Janet, care menține cantități mari de date cu scopul de a conecta instituții academine între ele[27].

Cei de la Microsoft au publicat un video al unui centru de date propriu. În acest video, se prezintă un scurt istoric. Au început prin ani 1980 să-și construiască primele centre de date. Și de atunci tot investesc pentru a oferi cele mai bune servicii posibile și pentru a fi mai eficienți. Pe lângă turul propriu zis, prezentatorii menționează ceea ce au îmbunătățit pe parcursul anilor și care vor fi direcțiile pe care le vor lua în viitor[28].

Google oferă o perspectivă asupra infrastructurii centrelor de date prin vicepreședintele operațiunilor pe data centers Joe Kava. Acestă ne prezintă anumite detalii cu privire la arhitectură, securitate și sustenabilitatea centrului de date. În plus, se prezintă și mediul de lucru al angajaților, care participă, prin scurte interviuri, activ în prezentare[29].

În România, sunt prezente 45 de centre de date, cuprinse în 10 locații. Pe primul loc se află București, capitala țării, cu un număr de 22 centre de date. După care Timișoara cu 8 centre și Cluj-Napoca cu 5 centre de date. Cele 5 centre de date din Cluj-Napoca sunt: AdNet(str. Oțelului nr. 5A), CiaNet(str. Fabricii 145A), Scalis(str. Alexandru Vaida Voievod nr. 2), GTS Telecom DC(str. Gării nr. 21) și efect.ro(str. Jan Huss nr. 29). Restul sunt cuprinse prin toată țara, preponderent în orașele mari[30].

În partea de vest a Europei sunt peste 1114 de centre de date, transpuse pe 23 de țări. Cele mai multe sunt prezente în Marea Britanie(244), Germania(185) și Franța(142)[31].

Pentru a ne face o idee, cam cât de extinse și cât de vitale sunt aceste centre de date, pentru procesarea informației pe internet, dar și pentru utilizarea de zi cu zi a serviciilor vom vedea și o statistică a transpunerii centrelor de date în Statele Unite ale Americii. Ca mai apoi să putem face niște comparații între cele două zone.

Statele Unite ale Americii găzduiește 1683 de centre de date în 49 de state. Cele mai multe sunt concentrate în statul California. Cu un număr de 223 de centre de date. Ceea ce era de așteptat, având în vedere că aici se află Silicon Valey, un centru important în dezvoltarea IT. Urmat de Texas cu 177 de centre și New York cu 103[32]. În figura VI.1 observăm statisticile din cele trei zone.




Figura VI. Statistici distribuire centre de date

VII.Direcții de Cercetare


Datorită importanței în cadrul Internetului, fiind considerat chiar motorul acestuia, un centru de date trebuie să fie oricând în pas cu tendințele. Din acest motiv se fac cercetări în această privință. Astfel căutând noi moduri de eficientizare a cosumului electric sau al modului de funcționare, de transmidere a informației și așa mai departe.

În cele ce urmează, vom vedea o serie de subiecte propuse spre dezvoltare.



1)Inteligență artificială


Cu cât mai multe companii ce aduc dezvoltări în inteligență artificială și machine learning, e doar o chestiune de timp până când aceste inovații vor trece proiectarea centrelor de date. Recent, Google a anunțat folosirea metodei de machine learning, cu rețele neuronale, în optimizarea operațiunilor din cadrul unui data center. Au publicat și o lucrare[33] în acest sens, în care sistemul facea optimizări la toate aspectele legate de load, temperatură, răcire ale unui centru de date. Ba mai mult, putea realiza anumite operațiuni automat în genstiunea serverelor.

2)IPv6


Din cauza creșterilor numărului de calculatoare. Împreună cu explozia dispozitivelor inteligente din domeniul Internet oh Things numărul de adrese din IP a ajuns la limita ce poate fi oferită de protocolul IPv4. Astfel, în viitor, va trebui făcută trecerea la următoarea variantă, IPv6. Asta presupune o serie de modificări la nivel de hardware. Ceea ce implică și costuri pe măsură. Acestă versiune este formată din 8 grupe diferite, având 4 cifre hexazecimale. Sunt concepute pentru a fi compatibile cu IPv4 și sunt mai eficiente și mai sigure[34].

3)Solid State Drives(SSD)


Trecerea de la sistemul de stocare convențional, mecanic, pe platane magnetice, la SSD-uri, reprezintă eficientizare enormă. Datorită vitezelor mari de scriere și citire, accesul la date și mai ales, la memoria cache a unor servicii, va fi mult mai rapid. Momentan SDD-urile au ajuns la un nivel destul de matur încât să poată fi înlocuite mediile de stocare convenționale[35].

4)Virtualizare


Un subiect care va continua să împingă acest domeniu spre dezvoltare este reprezentat de virtualizare. Aceste modificări la nivelul în care un centru de date funționeză poate oferii anumite beneficii. Prin virtualizare se folosesc mult mai puține resurse hardware, prin urmare scade căldura generată de mai multe echipamente. Apoi scad și costurile, deoarece nu mai este necesar de investit într-un sistem performant de răcire, care să afecteze stratul de ozon, fiind și mult mai ecologic.

Apoi avem beneficii la partea de funționalitate. Se poate face back-up mult mai ușor. Testarea și depanarea sunt se realizează fără prea mari bătăi de cap. Pe lângă aceste aspecte, virtualizarea facilitează și o migrație mai simplă spre cloud, fiind mult mai orientat spre un concept bazat pe cloud[36].



5) Soluții cloud


Deși mulți operatori sunt încă sceptici în folosirea cloud-ul în arhitecturile lor data center, trebuie văzute beneficiile. Spre exemplu, o soluție hibridă de cloud poate oferi un echilibru între performanță și simplitatea unui cloud public, și stabilitatea și securitatea unui data center. Dar pe lângă problema securitații, costul de dezvoltare continuă să pună bariere pentru unii dezvoltatori. Dar cu timpul, când va crește securitatea și vor scădea costurile, este foarte posibil să vedem, în viitor, astfel de soluții[37].

VIII.Concluzii


Un centru de date oferă servicii pentru companii de dezolvare, back-up și extindere. Dacă arhitectura centrului de date se realizează în mod eficient și urmează câteva standarde bine definite, care seamă foarte mult cu un ghid de sfaturi. Atunci pierderile de date, defecțiunile, erorile și latența vor fi diminuate. Și compania poate oferi, la rândul ei, astfel, servicii de calitate pentru clienții săi.

Prin acest raport s-a realizat o vedere de ansamblu asupra a ceea ce presupune construcția unui centru de date. Și ce anume trebuie avut în vedere în acest sistem complex, ce fel de provocări apar și cum se soluționează. Dar și anumite direcții de cercetare și de viitor pentru acest domeniu.


Referințe


IX.Steve Blanding, „Handbook of Data Center Management”, 1998

X.https://www.youtube.com/watch?v=UnBrZUj38oU

XI.https://www.youtube.com/watch?v=DlA2p5L_osM

XII.http://www.sapdatacenter.com/article/data_center_functionality/

XIII.https://www.youtube.com/watch?v=XZmGGAbHqa0

XIV.Mukhar, Nicholas. "HP Updates Data Center Transformation Solutions," August 17, 2011.

XV."Sperling, Ed. "Next-Generation Data Centers," Forbes, March 15. 2010". Forbes.com. Retrieved 2013-08-30

XVI."TIA-942". TIA-942 Global Registry. Retrieved 28 April 2015. http://www.tia-942.org

XVII."TIA-942 Data Center Standards Overview" (PDF). ADC. January 31, 2006.

XVIII. "Data Center Top-of-Rack Architecture Design". White paper. Cisco Systems. April 18, 2011. Retrieved July 10, 2013.

XIX. http://www.tia-942.org/content/162/289/About_Data_Centers

XX.https://www.youtube.com/watch?v=DYxA2sQoVmE

XXI."Smart 2020: Enabling the low carbon economy in the information age". The Climate Group for the Global e-Sustainability Initiative. Retrieved 2008-05-11.

XXII. Commentary on introduction of Energy Star for Data Centers "Introducing EPA ENERGY STAR for Data Centers". Jack Pouchet. 2010-09-27. Retrieved 2010-09-27

XXIII. "EU Code of Conduct for Data Centres". iet.jrc.ec.europa.eu. Retrieved 2013-08-30.

XXIV."Power Management Techniques for Data Centers: A Survey", 2014.

XXV.https://old.tic.ir/Content/media/article/TIA%20942%20-A(2012)_0.PDF

XXVI.Tucci, Linda. "Five tips on selecting a data center location", May 7, 2008, SearchCIO.com

XXVII.Michael A. Bell, „Use Best Practices to Design Data Center Facilities”. Gartner Research 22 April 2005

XXVIII.ServersCheck. "Best Practices for data center monitoring and server room monitoring". Retrieved 2016-10-07

XXIX."tw telecom and NYSERDA Announce Co-location Expansion". Reuters. 2009-09-14

XXX.Sweeney, Jim. "Reducing Data Center Power and Energy Consumption: Saving Money and 'Going Green,' " GTSI Solutions, pages 2–3

XXXI.http://www.chinacablesbuy.com/wp-content/uploads/2016/06/cable-managemet.jpg

XXXII."Fjord-cooled DC in Norway claims to be greenest". Retrieved 23 December 2011

XXXIII."Report to Congress on Server and Data Center Energy Efficiency" (PDF). U.S. Environmental Protection Agency ENERGY STAR Program

XXXIV.https://www.youtube.com/watch?v=iuqXFC_qIvA

XXXV.https://www.youtube.com/watch?v=fd3kSdu4W7c

XXXVI.https://www.youtube.com/watch?v=0uRR72b_qvc

XXXVII.https://www.youtube.com/watch?v=XZmGGAbHqa0

XXXVIII.http://www.datacentermap.com/romania/

XXXIX.http://www.datacentermap.com/western-europe/

XL.http://www.datacentermap.com/usa/

XLI.Jim Gao, Google. „Machine Learnign Application for Data Center Optimization”. 2015.https://docs.google.com/a/google.com/viewer?url=www.google.com/about/datacenters/efficiency/internal/assets/machine-learning-applicationsfor-datacenter-optimization-finalv2.pdf

XLII. Google IPv6 Conference 2008: What will the IPv6 Internet look like?. Event occurs at 13:35.

XLIII.Krishna Kant. „Data center evolution: A tutorial of state of the art, issues, and challenges” Pages 2939-2965. 2009

XLIV.Jack Wallen. „10 benefits of virtualization in the data center” 2013. https://www.techrepublic.com/blog/10-things/10-benefits-of-virtualization-in-the-data-center/



XLV.A. Beloglazov and R. Buyya, "Energy Efficient Allocation of Virtual Machines in Cloud Data Centers," 2010 10th IEEE/ACM International Conference on Cluster, Cloud and Grid Computing, Melbourne, Australia, 2010, pp. 577-578.







Dostları ilə paylaş:
Orklarla döyüş:

Google Play'də əldə edin


Verilənlər bazası müəlliflik hüququ ilə müdafiə olunur ©muhaz.org 2017
rəhbərliyinə müraciət

    Ana səhifə