Wat is een datacenter?

Hoewel uw vereisten voor een thuis- of werkcomputer redelijk lijken. Of zelfs high-end, afhankelijk van uw use-case, het is simpelweg niet te vergelijken met de verwerkingskracht en opslagcapaciteit die grote bedrijven nodig hebben. Zelfs een redelijk groot bedrijf heeft behoefte aan gegevensopslag van tientallen tot honderden terabytes.

In plaats van deze gegevens alleen te verspreiden over apparaten van eindgebruikers die al dan niet zijn uitgeschakeld of losgekoppeld van het netwerk, worden de meeste gegevens opgeslagen in een gecentraliseerde omgeving. In kleinere omgevingen kan dit een serverruimte zijn. Toch worden ze datacenters genoemd wanneer de capaciteit groter moet zijn dan een kleine ruimte.

Wat zijn de doelen en de voordelen van een datacenter?

Een datacenter is bedoeld als een consistent beschikbare gecentraliseerde dataopslag. Omdat de opslag- en gebruiksvereisten van netwerkapparatuur en servers in wezen hetzelfde zijn als die van de schijfservers die de onbewerkte gegevens bevatten, wordt deze hardware meestal gegroepeerd.

Door de kernnetwerkinfrastructuur te groeperen, wordt het uitvoeren van verschillende kerntaken aanzienlijk eenvoudiger en efficiënter. Een kernfactor is connectiviteit. Met alle servers, gegevens en netwerkinfrastructuur op één plek, is het relatief eenvoudig om ze allemaal efficiënt met elkaar te verbinden. Latentie en bandbreedte zijn gemakkelijker te optimaliseren over korte afstanden, waardoor maximale netwerkprestaties mogelijk zijn. Als een toegevoegde bonus zijn de kabels korter en dus goedkoper dan wanneer alle hardware meer gedistribueerd zou zijn.

De kerncomputerhardware heeft ook een externe infrastructuur nodig om veilig en continu te kunnen werken. Betrouwbare stroom-, koelings-, connectiviteits- en veiligheidssystemen zijn allemaal duur. Ze zijn echter duurder als je ze moet dupliceren in plaats van simpelweg een enkele grote set-up te hebben.

Wat heeft een datacenter nodig?

De kern van elk datacenter is de daadwerkelijke computerhardware. Dit komt meestal in de vorm van serverracks. Elk rack heeft een standaardformaat en kan meerdere computerapparaten van standaardformaat bevatten. De eigenlijke apparaten worden meestal beschreven in de maten "U", waarbij een "U" gewoon een standaard hoogte-eenheid is. De meeste serverracks zijn 42 of 48U hoog, waarbij 48U racks ook wel zeven-voet racks worden genoemd. Hoewel sommige computerhardware in 1U-formaten wordt geleverd, zijn de meeste apparaten 2U of 3U, hoewel sommige veel groter kunnen zijn dan dat.

De gegevens in het datacenter moeten doorgaans constant toegankelijk zijn. Om deze reden wordt snelle netwerken zowel intern als naar de buitenwereld verwacht. Bovendien zijn datacenters ontworpen met back-up- en redundante systemen om continuïteit te bieden in het geval van de meest redelijke incidenten.

Als één apparaat uitvalt, zijn datacenters ontworpen om redundante servers, opslag en netwerkhardware te hebben. De functionaliteit kan direct worden opgepikt door een secundair apparaat. De voeding heeft ook een reeks back-ups, waaronder Uninterruptible Power Supplies of UPS'en. Dit levert voldoende stroom om de apparaten te laten draaien totdat lokale generatoren in werking treden, in het geval van een stroomstoring.

Zoals alle computerapparatuur hebben datacenters koeling nodig. HVAC-systemen worden vaak samen met ontvochtigers gebruikt om ervoor te zorgen dat er koele lucht wordt aangevoerd, warme lucht wordt afgezogen en dat de lucht niet te vochtig wordt.

Met zoveel elektriciteit en warmte is er altijd kans op brand. Brandbestrijdingssystemen zijn universeel, maar ze kunnen niet vertrouwen op sprinklersystemen, omdat dit net zoveel schade aan de gevoelige computerhardware zou veroorzaken als een brand.

Meer subtiele vereisten en optimalisaties

Hoewel brandblussystemen universeel zijn in datacenters, kunnen ze niet op waterbasis zijn, omdat dit gevoelige elektronica zou beschadigen. In plaats daarvan worden over het algemeen inerte gassen gebruikt. Vroeger was halon de primaire keuze, totdat bleek dat dat slecht was voor de ozonlaag. Moderne systemen gebruiken meestal stikstof. Het concept is simpelweg om het hele datacenter te overspoelen met stikstof, waarbij de zuurstof die nodig is om het vuur te laten doven via overdrukopeningen wordt geduwd.

Hoewel dit zeer effectief is bij het blussen van branden, is het ook dodelijk. In een stikstofrijke, zuurstofarme atmosfeer kun je binnen enkele seconden flauwvallen door verstikking. Stikstof is kleurloos, geurloos en smaakloos, dus er is geen waarschuwing voor gevaar. Als zodanig geven brandblussystemen een vooralarm af dat iedereen die binnen is waarschuwt om onmiddellijk te vertrekken of naar een veilige ruimte te gaan die is uitgerust met zuurstoftanks en ademmaskers. Na een korte periode waarin mensen in veiligheid zijn gebracht, wordt het gas snel in het datacenter gedumpt, waardoor de brand wordt geblust.

Datacenters hebben vaak verhoogde vloeren. Dit levert veel voordelen op. Het belangrijkste voordeel is dat er bij een overstroming meer ruimte is voor opkomend water voordat er daadwerkelijk waterschade optreedt. Verhoogde vloeren maken het ook mogelijk om kabels onder de vloer door te laten lopen. Velen kiezen er echter voor om bovengrondse bekabeling aan te leggen om de toegang te vergemakkelijken. Dit biedt ook een handige methode om koele lucht te leveren in combinatie met poreuze vloertegels.

In datacenters zijn korte kabels mogelijk en lopen vaak langere kabels boven het hoofd.

Door gangpaden van serverracks in afwisselende richtingen te positioneren, is het mogelijk om koude en warme gangen te creëren. Koele lucht kan uit de koude gangpaden worden gehaald en warme lucht kan worden afgevoerd en vervolgens uit de warme gangpaden worden verwijderd. Deze lay-out helpt om de levering van HVAC-bronnen te optimaliseren.

Hyperscalers en colocatie

Het implementeren van de volledige infrastructuur van een datacenter is duur. Dit kan vooral moeilijk zijn voor bedrijven met uitgebreide gegevens- en verwerkingsvereisten, maar momenteel beperkte middelen. Het kan ook een probleem zijn voor bedrijven die niet genoeg ruimte nodig hebben om schaalvoordelen te realiseren. Om dit gat in de markt op te vullen, zetten veel bedrijven datacenters op met een te grote capaciteit en verhuren vervolgens delen van die capaciteit aan bedrijven. Dit soort datacenters met meerdere huurders wordt colocatie genoemd.

Vooral in colocatie-omgevingen is beveiliging essentieel. Met veel potentieel gevoelige gegevens van meerdere partijen, zijn netwerk- en fysieke beveiliging belangrijk. Datacenters zijn erg voorzichtig met beide en bieden zorgvuldig gescheiden netwerken aan individuele klanten, zodat er geen gegevens over het netwerk kunnen lekken. Fysieke toegang is vaak complex om te regelen en vereist vaak vooraf toestemming.

Toegang tot binnenlocaties is over het algemeen beperkt met aparte afgesloten kamers en zelfs afgesloten kooien met kleinere rijen serverracks. "Man-traps" zijn een handige functie die in wezen werkt als een luchtsluis, waardoor de toegang snel kan worden geweigerd op het punt van binnenkomst met minimaal risico voor het personeel. Toegangslogboeken zijn ook nuttig voor veiligheidsdoeleinden, zodat veiligheidspersoneel er bijvoorbeeld zeker van kan zijn dat het gebouw volledig is ontruimd in geval van brand.

Datacenters hebben vaak veel fysieke beveiligingslagen, waaronder kooien rond serverracks.

Veel van de grootste datacenters zijn eigendom van hyperscalers. Dit zijn enorme technologiebedrijven zoals Google, Amazon en Microsoft. Ze kopen enorme hoeveelheden hardware en leasen er in sommige gevallen toegang toe. In hun gevallen is de toegang meestal gevirtualiseerd in plaats van fysiek. Virtualisatie kan een verbeterde efficiëntie bieden bij het gebruik van systeembronnen en kan indien nodig eenvoudig opschalen.

Locatie en andere factoren

De locatie van een datacenter is essentieel. Het is van cruciaal belang om in de buurt te zijn van een grote stroombron, een hub voor een snelle netwerkinfrastructuur en een fysieke transportinfrastructuur. Andere overwegingen zijn gevaren voor het milieu, zoals aardbevingen, vulkanen, overstromingen en orkanen. Ook het klimaat is een grote factor. Koelere locaties hebben lagere omgevingsluchttemperaturen, waardoor er minder koeling nodig is voordat ze aan het datacenter worden geleverd. Dit helpt de bedrijfskosten te verlagen. Bij sommige tests zijn zelfs kleine datacenters onder water geplaatst. Ze hebben de koele stromende waterstromen gebruikt om nog effectiever en goedkoper te koelen.

Modulariteit is ook een kritische factor. Na verloop van tijd ontwikkelt de computerhardware zich en raken de huidige technologieën achterhaald. Verouderde hardware is vaak zowel minder performant als minder energiezuinig. Dit vereist dan een regelmatige upgradecyclus. Modulariteit maakt constant voortschrijdende upgrades mogelijk, waarbij de initiële kosten over meerdere jaarlijkse budgetten worden gespreid. Het maakt ook continue uptime mogelijk zonder onderbreking van de service, zelfs bij het uitvoeren van grootschalige upgrades.

Ook de opslagcapaciteit is een belangrijke factor. Hoewel grote datacenters kosteneffectief kunnen zijn, is het over het algemeen empirisch goedkoper om minder ruimte nodig te hebben. Eigenaren van datacenters, met name hyperscalers, geven vaak fortuinen uit aan opslagmedia met extreem hoge dichtheid. Een bedrijfs-SSD van 1 TB kan bijvoorbeeld hetzelfde kosten als een bedrijfs-HDD van 10 TB en biedt veel betere prestaties. Toch zijn er veel meer serverracks en diskservers nodig om dezelfde totale opslagcapaciteit te bieden.

Dit verhoogt de ruimte en vaak de stroomkosten en vereist extra koeling enz. Deze schaalvoordelen zijn de reden waarom er veel enorme opslagschijven beschikbaar zijn die super duur zijn. Ze zijn niet bedoeld voor de gemiddelde consument. Ze zijn bedoeld voor hyperscalers die bijna alles zullen betalen voor verbeterde ruimte-efficiëntie.

Conclusie

Datacenters zijn de grotere neef van de serverruimte. Ze combineren kerncomputerhardware zoals netwerkapparatuur, opslagcapaciteit, verwerkingskracht en serverfunctionaliteit allemaal op één plek. Dit zorgt voor schaalvoordelen en vereenvoudigt de connectiviteit. Er zijn veel ontwerpfactoren bij het ontwerpen van datacenters. Datacenters moeten echter enorm zijn om echt te profiteren van de schaalvoordelen.

Op deze schaal zijn ze over het algemeen veel groter dan de meeste bedrijven nodig hebben, dus ruimte kan worden verhuurd aan kleinere bedrijven, wat beide partijen economische voordelen oplevert. Datacenters bevinden zich vaak in op maat gemaakte faciliteiten. Sommige hergebruiken echter ongebruikte kantoorruimte en sommige bevinden zich zelfs in oude nieuwe nucleaire bunkers.