Diseño de centros de datos: de las instalaciones a las operaciones de TI

Diseñar un centro de datos es una tarea compleja que requiere una planificación cuidadosa, habilidades de ingeniería especializadas y una perfecta coordinación entre varios equipos. Para garantizar un diseño exitoso del centro de datos, el equipo de instalaciones (que incluye arquitectos e ingenieros de construcción) debe trabajar en estrecha colaboración con el equipo de TI, compuesto por expertos en servidores, redes y almacenamiento. Este enfoque colaborativo garantiza que el centro de datos pueda adaptarse a múltiples ciclos tecnológicos.

El diseño del centro de datos es el proceso de definir el diseño, la arquitectura y la configuración de un centro de datos para cumplir con los requisitos operativos y comerciales. Los elementos clave a considerar incluyen sistemas eléctricos, mecanismos de enfriamiento, configuraciones de servidores, topología de red, medidas de seguridad y eficiencia energética.

Centro Infra explora los intrincados elementos involucrados en el diseño de un centro de datos. Examinamos cinco aspectos críticos del diseño del centro de datos: diseño arquitectónico, que se concentra en el diseño y la estética; diseño estructural, que se ocupa de materiales e ingeniería; diseño de operaciones de instalaciones, centrándose en sistemas de energía y refrigeración; Diseño de operaciones de TI, que abarca configuraciones de servidores y redes; y diseño de puesta en servicio, para verificar que todos los sistemas funcionen según lo previsto antes de entrar en funcionamiento.

Conceptos básicos del prediseño de un centro de datos

Antes de comenzar el diseño de un centro de datos, es fundamental establecer el alcance y los objetivos del proyecto. Esto implica definir el tamaño previsto del centro de datos en términos de pies cuadrados y capacidad de energía, medida en kilovatios (kW) o megavatios (MW). Establecer un presupuesto también es un paso crucial. Estos preparativos iniciales son vitales porque un centro de datos demasiado pequeño puede no cumplir con los requisitos, mientras que uno demasiado grande podría resultar en un desperdicio de recursos financieros.

Para garantizar que se cubran todos los aspectos del diseño y operación del centro de datos, reúna un equipo multidisciplinario de expertos. Este equipo debe estar formado por arquitectos, ingenieros eléctricos, especialistas en HVAC, consultores medioambientales, expertos en seguridad, personal de TI, corredores de bienes raíces, asesores de adquisición de energía, consultores legales y gerentes de proyectos.

Antes de continuar, realice un estudio de viabilidad para evaluar la viabilidad del proyecto. Esto debería incluir una evaluación de posibles ubicaciones, una revisión de las opciones de suministro de energía, una evaluación de riesgos y una estimación del retorno de la inversión (ROI) proyectado.

Diseño Arquitectónico en Centros de Datos

El diseño arquitectónico en los centros de datos requiere una cuidadosa atención a varios elementos, como la selección del sitio, la distribución espacial y las especificaciones funcionales. Estos elementos incluyen una amplia gama de consideraciones, desde la evaluación de peligros naturales y el cumplimiento de las regulaciones, hasta la configuración del hardware y la planificación para la escalabilidad futura.

Selección del sitio

La selección del sitio para un centro de datos implica una evaluación exhaustiva de varios factores, incluido el riesgo de desastres naturales, la disponibilidad de servicios públicos y el cumplimiento de las regulaciones locales. Para evaluar la viabilidad financiera, examine la gama completa de consideraciones económicas, como el costo del terreno, la electricidad, el agua, la construcción, los gastos operativos continuos y cualquier incentivo fiscal local. Si reutiliza un edificio existente, confirme que se pueda adaptar fácilmente para cumplir con los requisitos específicos del centro de datos.

Desastres naturales

Evalúe cuidadosamente los riesgos de desastres naturales que podrían interrumpir las operaciones del centro de datos. Elija lugares que no sean susceptibles a actividad sísmica (terremotos), incendios forestales o inundaciones para reducir el riesgo de daños. Los fenómenos meteorológicos extremos, como tornados, huracanes y ciclones, pueden dañar la infraestructura externa, como las torres de refrigeración, afectando el funcionamiento del centro de datos. Además, evite los sitios cerca de volcanes activos.

entorno natural

El entorno natural del sitio de un centro de datos es un factor clave en su resiliencia general. Para minimizar los problemas estructurales y de cimientos, elija sitios con condiciones de suelo y suelo estables. Las áreas con baja actividad de rayos, determinadas por la frecuencia de descargas, son ideales para reducir los riesgos para los sistemas eléctricos y prevenir el tiempo de inactividad.

Además, los sitios con niveles freáticos bajos son menos propensos a inundaciones de agua subterránea, lo que mejora la estabilidad del centro de datos. El aire de alta calidad también es esencial, tanto para la entrada de aire fresco como para elementos mecánicos externos como torres de refrigeración e intercambiadores de calor, ya que mejora la eficiencia de la refrigeración y reduce el riesgo de corrosión.

Acceso y ubicación del sitio

Opte por un sitio de centro de datos que esté convenientemente ubicado cerca de las principales carreteras y autopistas para permitir un fácil transporte, y que al mismo tiempo esté esencialmente alejado del tráfico rodado adyacente para minimizar los riesgos. Evalúe la función y la seguridad de las propiedades vecinas, ya que podrían presentar peligros como incendios o colapso estructural que podrían afectar negativamente a las instalaciones del centro de datos.

Para mejorar la redundancia del sistema, elija un sitio que no esté ni demasiado cerca ni demasiado lejos de los centros de datos primarios existentes. El sitio del centro de datos también debe estar muy cerca de los servicios de emergencia, como estaciones de bomberos y de policía, para garantizar tiempos de respuesta rápidos en caso de incidentes. Además, una ubicación cerca de una fuente de mano de obra calificada es beneficiosa para contratar personal de operaciones, mantenimiento y seguridad, así como para trabajar con técnicos de proveedores.

Servicios de infraestructura y servicios públicos

Para operaciones ininterrumpidas, es esencial seleccionar ubicaciones con servicios públicos confiables. Elija sitios que ofrezcan suministros de energía estables y redundantes, junto con abundante acceso a agua limpia para los sistemas de refrigeración.

Asegúrese de que la ubicación tenga una infraestructura de telecomunicaciones sólida y confiable, incluidas conexiones de fibra óptica. Los servicios de saneamiento, como los sistemas de alcantarillado, deben cumplir con los estándares regulatorios y ser capaces de manejar las necesidades de desechos de la instalación. Además, confirme la disponibilidad de gas natural y combustibles alternativos de respaldo como diésel y propano. No olvide considerar también las fuentes de energía renovable, como la eólica y la solar.

cumplimiento normativo

El cumplimiento de las regulaciones a nivel local, regional y nacional es esencial. Estas regulaciones cubren una amplia gama de factores, incluidos estándares de calidad del aire, como emisiones de generadores, niveles de ruido aceptables de los equipos y limitaciones de altura para torres de enfriamiento y antenas de comunicaciones. El cumplimiento normativo también adecuado abarca directrices de almacenamiento de combustible, procedimientos operativos de generadores, restricciones de tráfico de camiones, requisitos de espacio de estacionamiento, retrocesos de seguridad perimetrales y de edificios, y líneas de visión de visibilidad.

Planificacion del espacio

La planificación eficaz del espacio en un centro de datos implica evaluar con precisión la capacidad total de la instalación y diseñar estratégicamente su distribución para satisfacer tanto las necesidades presentes como el crecimiento futuro. Los elementos clave a considerar incluyen la superficie total en pies cuadrados, los requisitos de energía y el espacio disponible en el rack.

Se deben designar áreas específicas para componentes esenciales como infraestructura eléctrica, sistemas de refrigeración, distribución de energía, tuberías, conductos, salas de máquinas y áreas de mantenimiento. La infraestructura eléctrica debe garantizar un suministro de energía continuo a todos los equipos del centro de datos, mientras que los sistemas de refrigeración deben diseñarse para un flujo de aire y un control de temperatura óptimos.

Además de la infraestructura eléctrica y los sistemas de refrigeración, otras áreas críticas para una planificación eficaz del espacio del centro de datos incluyen salas de ordenadores y espacios de apoyo:

Sala de ordenadores

La sala de computadoras alberga el hardware computacional central del centro de datos, incluidos servidores, matrices de almacenamiento y conmutadores de red. Diseñe este espacio para un fácil acceso, una seguridad sólida y una refrigeración óptima.

Opte por bastidores y bastidores de servidores versátiles que se adaptan a varios tipos de equipos. Cree espacios separados para los equipos de telecomunicaciones para evitar interferencias con el hardware computacional. Además, configure vías seguras y dedicadas para que los proveedores de telecomunicaciones conecten sus servicios sin comprometer la seguridad del centro de datos.

Espacios de apoyo

El diseño del centro de datos implica la creación de una serie de espacios de apoyo, incluidos los siguientes:

• Administrativo: Coloque las oficinas administrativas cerca de las salas de computadoras para simplificar el mantenimiento y las actualizaciones del sistema.
• Zonas de Seguridad: Incorporar áreas dedicadas a la seguridad, equipadas con sistemas de vigilancia y control de acceso. Utilice sistemas biométricos o de tarjeta de acceso para puntos de entrada seguros que sean exclusivos del centro de datos.
• Sala de entrada de telecomunicaciones: Establezca esto como el centro principal para todos los servicios de telecomunicaciones externos y asegúrese de que sea de fácil acceso.
• Centro de operaciones de red (NOC): Equipar el NOC con sistemas redundantes, monitoreo en tiempo real y una línea de comunicación directa con los servicios de emergencia.
• Servicio de asistencia: Ubique un servicio de asistencia técnica cerca del NOC para una comunicación rápida y una resolución eficiente de problemas de mal funcionamiento del hardware, errores de software y problemas de red.
• Muelle de Carga: Asignar un área específica para un muelle de carga para facilitar las entregas de equipos
• Espacio de almacenamiento: Reserve un área separada para almacenar repuestos y herramientas
• Zonas de residuos y reciclaje: Colóquelas cerca del muelle de carga para simplificar el proceso de eliminación.

Planificacion funcional

Comience por identificar las principales funciones y servicios que proporcionarán el centro de datos, como almacenamiento de datos, computación o alojamiento web. Decida si las instalaciones del centro de datos atenderán a varios clientes mediante colocación o se centrarán únicamente en una única organización, adaptando los planos en consecuencia. Si el centro de datos está ubicado en un edificio con otros inquilinos, se deben implementar medidas sólidas de seguridad y aislamiento.

Seleccione una ubicación óptima dentro del edificio para las salas de datos o salas de computadoras, considerando la eficiencia de refrigeración, la seguridad y la facilidad de acceso. Tenga en cuenta el ciclo de vida del hardware del centro de datos y asigne recursos para actualizaciones y reemplazos de periódicos. Se deben implementar mecanismos de redundancia y conmutación por error para los sistemas de red, refrigeración y energía para mejorar el tiempo de actividad y la confiabilidad del centro de datos.

Por último, determine si se requiere personal en el sitio o si es factible la administración remota. Asegúrese de que el diseño del centro de datos permita operaciones continuas las 24 horas del día, los 7 días de la semana.

Diseño Estructural para Centros de Datos

El diseño estructural de los centros de datos tiene como objetivo crear un entorno resiliente capaz de resistir una variedad de desastres naturales y provocados por el hombre. La planificación es especializada para garantizar la estabilidad, la seguridad y las operaciones ininterrumpidas de las instalaciones.

Capacidad de carga del piso

La capacidad del piso para soportar el peso de servidores, racks, matrices de almacenamiento, equipos de red, así como sistemas de energía y enfriamiento, es crucial en el diseño del centro de datos. Los ingenieros evalúan la carga máxima del piso para decidir si son necesarios refuerzos o materiales especializados.

pisos elevados

El piso elevado proporciona una plataforma modular y de fácil acceso para encaminar cables, sistemas de enfriamiento y distribución de energía. Esta configuración mejora la organización, simplifica la circulación del aire bajo el piso y ofrece flexibilidad para adaptarse a futuras necesidades tecnológicas.

Por el contrario, la ausencia de pisos elevados puede complicar la coordinación, particularmente en tecnologías de enfriamiento tradicionales como las unidades de aire acondicionado para salas de computadoras (CRAC) y las unidades de tratamiento de aire para salas de computadoras (CRAH). En tales casos, se necesita una planificación adicional del centro de datos para aspectos como pendientes de drenaje del piso y sistemas de puesta a tierra alternativos.

Colocación de columnas

En los grandes centros de datos, son necesarias columnas estructurales o compartimentación para soportar el techo y sistemas de rack de servidores adicionales distribuidos por toda la instalación. Por el contrario, los centros de datos pequeños pretenden limitar el número de columnas para simplificar la planificación del diseño. Estas instalaciones más pequeñas suelen contar con una distribución de red centralizada y es posible que no requieran sistemas de bastidor de servidores adicionales.

resistencia al viento

La resistencia al viento es un factor clave, particularmente para los centros de datos con componentes externos como torres de enfriamiento. Para contrarrestar las fuerzas de los fuertes vientos, los diseñadores utilizan diseños de techos aerodinámicos, crean arquitecturas de techos dobles con un espacio de varios pies entre los techos interior y exterior y eligen materiales como el acero sólido que son a la vez herméticos y capaces de soportar presiones de viento de hasta cientos de millas por hora.

Resiliencia a los terremotos

Para mantener la integridad estructural durante eventos sísmicos, los diseños resistentes a terremotos utilizan juntas y materiales flexibles, junto con refuerzos sísmicos. Características adicionales como estructuras reforzadas, plataformas aisladas y montajes especializados protegen los equipos de TI de misión crítica de los impactos de la actividad sísmica.

Mitigación de ataques terroristas

Debido a su papel fundamental, los centros de datos pueden ser objetivos potenciales de ataques terroristas. Para mitigar este riesgo, se implementan salvaguardas estructurales como paredes reforzadas, puertas resistentes a explosiones y cercas perimetrales para minimizar el daño causado por explosiones u otros tipos de ataques.

Peligros relacionados con el hielo

Para los centros de datos ubicados en climas fríos, los fragmentos de hielo que caen o son arrastrados por el viento representan un riesgo para el exterior y el techo del edificio. Al utilizar materiales duraderos y diseñar superficies en ángulo, se puede minimizar el riesgo de daños causados ​​por fragmentos de hielo.

Diseño de operaciones de instalaciones en centros de datos.

El diseño de operaciones de instalaciones en centros de datos requiere atención a los sistemas eléctricos, mecanismos de enfriamiento, medidas de redundancia, características de seguridad y protocolos de protección contra incendios.

Sistemas electricos

Los sistemas eléctricos sirven como columna vertebral de un centro de datos, impulsando todas sus operaciones y garantizando una alta disponibilidad y tiempo de actividad. Estos sistemas incluyen servicios públicos, mecanismos de distribución de energía y varios tipos de unidades de energía. Para eliminar puntos únicos de falla, los sistemas eléctricos a menudo incorporan redundancias, como fuentes de alimentación duales, generadores de respaldo y unidades de suministro de energía ininterrumpida (UPS).

Para determinar de manera efectiva las necesidades de energía de un centro de datos, los diseñadores deben evaluar los requisitos de infraestructura de instalaciones y de TI. Las necesidades de energía de las instalaciones incluyen sistemas HVAC e iluminación, mientras que las demandas de infraestructura de TI varían según las cargas de trabajo del servidor y las configuraciones de hardware específicas, como CPU o GPU.

Servicio de servicios publicos

Es esencial evaluar la capacidad de la red pública local para satisfacer las diferentes demandas de energía del centro de datos. Los centros de datos utilizan diferentes voltajes eléctricos: el bajo voltaje es adecuado para operaciones más pequeñas y es más fácil de instalar, mientras que el voltaje medio y alto son óptimos para centros de datos más grandes pero implican costos de instalación más altos.

Las subestaciones unitarias convierten la electricidad de alto voltaje en una forma que los centros de datos pueden utilizar. Generalmente propiedad de la empresa de servicios eléctricos, estas subestaciones pueden estar situadas al aire libre o, en ciertos casos (por ejemplo, entornos urbanos), dentro del propio edificio del centro de datos. La decisión de ubicar una subestación unitaria en el sitio está influenciada por factores como el tamaño del centro de datos, el nivel de tiempo de actividad operativa para el que está diseñado y su ubicación geográfica.

Los transformadores de servicios públicos sirven como otro componente vital en este sistema. Colocados como el dispositivo final proporcionado por el servicio público antes del medidor eléctrico, delimitan el límite entre la empresa de servicios públicos y el operador del centro de datos. Generalmente ubicados en el sitio, estos transformadores generalmente convierten el voltaje de distribución medio recibido de una subestación unitaria en un voltaje más bajo apropiado para el uso del centro de datos. Los niveles de voltaje específicos varían según la ubicación geográfica y, por lo general, los exige la autoridad reguladora regional donde opera el centro de datos.

Distribución de energía

Los sistemas de distribución de energía desempeñan un papel fundamental a la hora de garantizar la escalabilidad, la flexibilidad y la adaptabilidad a diferentes cargas eléctricas. El sistema es jerárquico y abarca sistemas de suministro de energía ininterrumpida (UPS), unidades de distribución de energía (PDU), paneles de energía remota (RPP) y distribución de energía a nivel de equipo.

Los sistemas UPS actúan como fuentes de energía de respaldo inmediatas, equipados con baterías como plomo-ácido o iones de litio, para mantener las operaciones durante fallas eléctricas de corta duración. También mejoran la calidad de la energía al filtrar los picos de voltaje y las variaciones de frecuencia. Estos sistemas a menudo incluyen interruptores de transferencia estática automática para la transferencia de carga a una fuente de energía de respaldo y sistemas de apagado de emergencia (EPO) para un apagado rápido en caso de emergencia.

Las PDU sirven como centros para distribuir energía eléctrica a servidores y otros equipos del centro de datos. Dividen el suministro eléctrico principal en unidades más pequeñas y utilizables y combinadas se conectan mediante cables de alimentación o electroductos. Los electroductos ofrecen un enfoque más flexible y modular que el cableado tradicional; Son sistemas de vía aérea que permiten una modificación y escalabilidad más sencilla en la red de distribución de energía.

Los RPP también se utilizan como puntos de distribución localizados que descomponen aún más la energía de las PDU en circuitos separados para conmutadores y bandejas de servidores individuales. Los powerlátigos proporcionan la etapa final de suministro de energía, conectando las PDU o buses a racks de servidores y otros equipos de TI. Ofrecen flexibilidad en el enrutamiento, ya sea por encima o por debajo de un piso elevado, según el diseño del centro de datos.

Finalmente, a nivel de equipamiento, las regletas equipadas con múltiples tomas de corriente y protección contra sobretensiones suministran electricidad directamente a los servidores y conmutadores de red.

Sistemas de energía de respaldo

Los generadores de respaldo están diseñados para manejar interrupciones extendidas en las operaciones del centro de datos. Por lo general, funcionan con diésel o gas natural, según las regulaciones locales y la disponibilidad de combustible. Es crucial dimensionar los generadores de modo que no sólo cumplan sino que también superen los requisitos de carga máxima, lo que permitirá una expansión futura.

Para garantizar un funcionamiento seguro y eficiente, es necesaria una ventilación adecuada para expulsar de forma segura los gases de escape del generador. Además, el generador debe estar equipado con un sistema de refrigeración eficaz para evitar el sobrecalentamiento. La instalación de aisladores de vibraciones al configurar el generador puede reducir significativamente tanto el sonido como las sacudidas.

Soporte para equipos de refrigeración

El sistema eléctrico de un centro de datos debe estar diseñado para soportar completamente todos los equipos de refrigeración (como enfriadores, torres de refrigeración y unidades de tratamiento de aire) para mantener niveles de temperatura óptimos. Para garantizar el funcionamiento ininterrumpido de los sistemas de refrigeración, la configuración eléctrica debe incluir circuitos redundantes y generadores de respaldo. Además, los cálculos de carga completa son esenciales para determinar la capacidad eléctrica necesaria para operar tanto el equipo de refrigeración como otras funciones dentro del centro de datos.

Iluminación y medidas de seguridad.

Una iluminación adecuada en el diseño del centro de datos es crucial para garantizar la visibilidad durante las operaciones humanas, aunque no afecta directamente el rendimiento del servidor. En las salas de servidores, opte por una iluminación específica para tareas que ilumine el equipo sin generar reflejos en la pantalla. Por el contrario, las áreas de apoyo como oficinas y salas de descanso pueden arreglarselas con iluminación de oficina estándar. Para ahorrar energía, muchos centros de datos atenúan o apagan las luces cuando las habitaciones están desocupadas.

Esenciales para la seguridad eléctrica y el funcionamiento confiable de un centro de datos son los sistemas de conexión y puesta a tierra, los mecanismos de protección contra rayos, como pararrayos, y los supresores de sobretensiones. Estas protegen contra sobretensiones eléctricas causadas por tormentas, protegen los equipos sensibles de picos de voltaje y mitigan las interferencias eléctricas.

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Sistemas de refrigeración

Los sistemas de refrigeración en los centros de datos constan de equipos especializados, sistemas de rechazo de calor, técnicas de gestión del flujo de aire, control de humedad y sistemas de ventilación. Estos componentes trabajan juntos para mantener las condiciones ambientales de los servidores y otro hardware.

Equipo de refrigeración

Los equipos de refrigeración de los centros de datos están diseñados para garantizar el funcionamiento ininterrumpido de las instalaciones y al mismo tiempo mantener las condiciones ideales de temperatura y humedad. Las soluciones de refrigeración específicas empleadas pueden diferir entre los centros de datos, pero normalmente comprenden algunos de los siguientes componentes:

• Unidades de aire acondicionado para salas de computadoras (CRAC) y unidades de tratamiento de aire para salas de computadoras (CRAH): Estas unidades regulan y hacen circular el aire en el centro de datos, controlando eficazmente tanto la temperatura como la humedad.
• Sistemas de agua fría: Estos sistemas hacen circular agua fría para absorber el exceso de calor dentro del entorno del centro de datos.
• Enfriadores: Unidades mecánicas que enfrían el agua que circula por los sistemas de agua enfriada.
• Torres de enfriamiento: Unidades diseñadas para expulsar el calor residual de las enfriadoras a la atmósfera.
• Enfriamiento adiabático: Sistemas que utilizan la evaporación del agua para reducir la temperatura del aire, lo que ofrece una opción de enfriamiento más eficiente desde el punto de vista energético pero que se implementa con menor frecuencia.
• Humidificadores: Dispositivos que ayudan a regular los niveles de humedad para evitar la electricidad estática y prolongar la vida útil de los equipos.
• Ventiladores: Estos dispositivos hacen aire circular para dispersar el calor generado por los servidores y otro hardware, lo que ayuda a regular la temperatura y al rendimiento del sistema.
• Almacenamiento térmico: Sistemas que almacenan agua helada u otros refrigerantes para su uso durante períodos de alta demanda o cortes, que sirven como respaldo a los métodos de enfriamiento convencionales.
• Tuberías y bombas: Estos sistemas hacen refrigerante circular para regular la temperatura y disipar el calor generado por los equipos informáticos.

En este punto, un ingeniero mecánico realizará cálculos detallados para estimar la eficiencia del sistema de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC), incluidos factores como [Efectividad del uso de energía (PUE)](/articulos/pue-power-usage-effectiveness Effectiveness/). Estos cálculos y esquemas se utilizan luego para ajustar el diseño general del sistema y ayudar en la selección del equipo adecuado.

Para crear un sistema de refrigeración eficiente, es esencial conocer las especificaciones de producción de calor y flujo de aire de cada equipo del centro de datos. Esta información permite diseñar un sistema de refrigeración capaz de gestionar óptimamente la carga térmica de la instalación.

Sistemas de rechazo de calor.

Los sistemas de rechazo de calor son esenciales para regular la temperatura en los centros de datos. Transfiera el calor generado por los servidores y otros equipos de TI a una ubicación externa, garantizando condiciones operativas óptimas. Esto generalmente se logra a través de un intercambiador de calor, un dispositivo que transfiere energía térmica de un fluido a otro, como del aire al agua. Seleccionar el sistema correcto es crucial para una refrigeración eficaz y hay varias opciones disponibles:

• Sistemas basados ​​en fluidos: Al utilizar líquidos como agua o glicol, estos sistemas absorben y transfieren calor de manera eficiente. Sin embargo, requiere una compleja red de tuberías y bombas para su funcionamiento.
• Expansión directa (DX): Estos sistemas emplean refrigerantes para absorber el calor directamente del aire.
• Economizadores del lado del aire: Estos sistemas aprovechan el aire exterior más frío para reducir las temperaturas del centro de datos cuando las condiciones externas lo permiten. Si bien son energéticamente eficientes, requieren sistemas robustos de filtración de aire.
• Ahorramiento del lado del agua: Este método normalmente utiliza un intercambiador de calor de placa/marco combinado con un sistema de agua enfriada. Cuando las temperaturas exteriores son bajas, el intercambiador de calor utiliza el aire frío para enfriar el agua, lo que reduce la necesidad de operar enfriadores.
• Soluciones de doble serpentín: Al ofrecer redundancia, estos sistemas emplean dos serpentines separados para enfriamiento: uno para agua enfriada y otro para refrigerante.
• Enfriamiento líquido: Este enfoque es una tecnología de enfriamiento de servidores que utiliza medios líquidos enfriados como agua o refrigerantes especializados para disipar eficientemente el calor de los dispositivos electrónicos en los centros de datos. Tiene dos tipos principales: refrigeración por inmersión y refrigeración líquida directa.

Estos sistemas de rechazo de calor son vitales para mantener niveles óptimos de temperatura y humedad dentro del centro de datos. La temperatura recomendada para la mayoría de los centros de datos oscila entre 64°F y 81°F (18°C y 27°C). Asimismo, los niveles de humedad relativa recomendados se sitúan entre el 40% y el 60%.

Gestión del flujo de aire

La gestión del flujo de aire es crucial para regular la circulación del aire dentro de un centro de datos, lo que a su vez garantiza una refrigeración eficaz y minimiza los puntos calientes. Mantener temperaturas óptimas es vital para la eficiencia energética y alargar la vida útil de los equipos. A continuación se presentan algunas estrategias claves de diseño de gestión del flujo de aire:

• Contención de pasillo caliente y pasillo frío: Este enfoque separa las corrientes de aire frío y caliente mediante la colocación estratégica de bastidores de servidores. Los servidores miran hacia el pasillo frío, aspiran aire frío y lo expulsan hacia un pasillo caliente designado ubicado detrás de ellos.
• Distribución de aire en el piso de acceso: En este sistema, el aire frío circula a través de baldosas perforadas en un piso elevado. Esto garantiza que el equipo reciba un flujo constante de aire frío.
• Distribución de aire superior: El aire frío se libera desde conductos situados sobre los bastidores de servidores. Este método aprovecha la convección natural para hacer circular el aire de manera eficiente.
• Enfriamiento integrado en filas: En esta configuración, las unidades de enfriamiento y los sistemas de escape de aire caliente están integrados directamente en las filas de racks de servidores. Este enfriamiento localizado minimiza la distancia que debe recorrer el aire frío, haciéndolo más eficiente.

Para optimizar la distribución del aire, es fundamental:

• Organice los equipos y cables de TI de manera que no obstruyan el flujo de aire.
• Planifique cuidadosamente las rutas de suministro de aire frío para mantener una temperatura uniforme en todo el centro de datos.
• Diseñe rutas de aire de retorno que capturen y canalicen eficazmente el aire caliente de regreso a las unidades de enfriamiento

Consideraciones adicionales de diseño de refrigeración.

• Ventilación: En las salas de ordenadores, el aire exterior se utiliza para ventilación cumple únicamente si con unos criterios específicos de calidad y humedad, ya que es una opción de eficiencia energética. Sin embargo, las salas de baterías requieren sistemas de ventilación separados para gestionar la posible emisión de gases nocivos.
• Altitud: La eficiencia de refrigeración disminuye a mayores altitudes. Por lo tanto, las consideraciones de diseño del centro de datos deben tener en cuenta la elevación de la ubicación.
• Niveles de ruido: Los sistemas de refrigeración, como ventiladores, unidades de tratamiento de aire y acondicionadores de aire, pueden generar ruidos molestos. El diseño acústico puede ayudar a mitigar este problema.

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Redundancia

Los niveles de redundancia son fundamentales para garantizar una alta disponibilidad y tolerancia a fallos en el diseño del centro de datos. Estos niveles afectan a una variedad de equipos, desde unidades de suministro de energía hasta sistemas de refrigeración. Las configuraciones principales para redundancia en centros de datos son N, N+1 y 2N.

• N: Esta configuración significa que existe exactamente la cantidad de equipo necesaria para alimentar, enfriar y realizar copias de seguridad del centro de datos en condiciones normales de funcionamiento. No hay redundancia. Si falla un componente, podría provocar un tiempo de inactividad parcial o total.
• N+1: En esta configuración, hay una unidad adicional de cada componente crítico del sistema además de los componentes básicos ‘N’ necesarios para el funcionamiento normal. Este enfoque estándar permite que una pieza del equipo falle sin causar tiempo de inactividad del sistema, ya que la unidad adicional puede asumir el control.
• 2N: Esta configuración proporciona redundancia completa para cada pieza del equipo con respecto al ‘N’ original. En una configuración 2N, el sistema puede continuar funcionando normalmente incluso si falla un conjunto completo de componentes ‘N’. Básicamente, el sistema tiene el doble de sistemas UPS, HVAC y generadores necesarios para brindar total tolerancia a fallas. La energía fluye desde la utilidad, pasa a través del UPS/PDU de dos sistemas separados y luego se conecta al servidor.

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Seguridad

Centro de datos la seguridad es un enfoque integral que involucra múltiples capas de estrategias y protocolos. Estas están diseñadas para proteger las instalaciones y su información almacenada de una variedad de amenazas, incluidas intrusiones físicas, ataques cibernéticos, peligros ambientales y riesgos dentro de las salas de computadoras.

seguridad fisica

El objetivo de la seguridad física es proteger el centro de datos contra accesos no autorizados, robos y daños físicos. El control de acceso sirve como línea de defensa inicial y emplea varios mecanismos:

• Cerco perimetral
• bolardos
• Insignias de seguridad
• Autenticación biométrica
• Cerraduras electrónicas
• Trampas

Estos elementos trabajan juntos para regular la entrada al centro de datos y zonas específicas dentro de la instalación.

Para minimizar la atención externa al centro de datos, mantenga la señalización al mínimo. Sin embargo, el interior debe contar con señalización adecuada para guiar al personal autorizado y desalentar el ingreso no autorizado a áreas particulares.

Se deben implementar y monitorear medidas de seguridad, como cámaras CCTV y sistemas de alarma, las 24 horas del día, los 7 días de la semana para identificar y responder rápidamente a cualquier incidente de seguridad. La iluminación brillante activada por el movimiento mejora la visibilidad y la vigilancia, sirviendo como disuasivo para posibles intrusos y como medio para capturar imágenes claras de CCTV.

ciberseguridad

El objetivo de la ciberseguridad es proteger la infraestructura de TI del centro de datos de amenazas virtuales como ciberataques y acceso no autorizado a datos. Una defensa sólida se basa en una combinación de firewalls y sistemas de detección de intrusiones. Estas herramientas sirven para filtrar el tráfico malicioso y notificar a los administradores sobre actividades sospechosas.

Las actualizaciones constantes de software (por ejemplo, programas antimalware), las pruebas de penetración periódicas y la supervisión atenta de la red son esenciales para identificar y mitigar amenazas potenciales.

seguridad ambiental

La seguridad ambiental se ocupa principalmente de las condiciones físicas que impactan el diseño del centro de datos. Tanto los desastres naturales (como terremotos, inundaciones, huracanes, tornados e incendios forestales) como las amenazas provocadas por el hombre, como los ataques terroristas, tienen el potencial de comprometer la instalación. Un sistema de gestión de edificios (BMS) normalmente supervisa este aspecto de la seguridad, monitoreando continuamente escenarios ambientales y de emergencia y alertando a los administradores cuando se requiere acción.

Seguridad de la sala de ordenadores

Garantizar la integridad de las salas de ordenadores implica estrictas medidas de control de acceso. La autenticación de dos factores y las cámaras de vigilancia 24 horas al día, 7 días a la semana son protocolos estándar para monitorear y proteger estas áreas sensibles.

Las capas de seguridad adicionales incluyen jaulas seguras, construcciones particionadas y sistemas de acceso basados ​​en claves para racks y servidores individuales. Los pisos elevados facilitan una mejor gestión de los cables, mientras que las técnicas de blindaje para cables de datos y generadores de ruido blanco protegen contra las escuchas electrónicas. Por último, los medios de copia de seguridad deben almacenarse de forma segura en una caja fuerte a prueba de fuego o en una ubicación externa y cifrarse para salvar los datos confidenciales.

Protección contra incendios

La protección contra incendios en los centros de datos se refiere a las medidas, sistemas y prácticas implementadas para prevenir, detectar y extinguir incendios dentro de una instalación.

Estos sistemas de protección contra incendios incluyen:

• Prevención de Incendios: Estos son métodos y tecnologías utilizadas para minimizar la probabilidad de que se inicie un incendio. Incluyen implementar prácticas estrictas de limpieza, monitoreo de temperatura, alojar baterías de iones de litio en una habitación separada, inspecciones periódicas y mantenimiento de infraestructura crítica e instituir un plan de gestión de cables adecuado.
• Detección de Incendios: Implica tecnologías que tienen como objetivo identificar incendios en la etapa más temprana posible. Incluyen detectores de humo, detectores de calor, sistemas de muestreo de aire, detectores de gas y detección por vídeo.
• Supresión de incendios: Una vez que se detecta un incendio, estos sistemas funcionan para controlarlo y extinguirlo. Utilizan una variedad de métodos, incluidos rociadores a base de agua, sistemas a base de gas, agentes inertes y extintores químicos.

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Diseño de operaciones de TI en centros de datos

El diseño de operaciones de TI para centros de datos implica una planificación cuidadosa de la sala de computadoras, la infraestructura de red, el centro de operaciones de red (NOC) y las estrategias de recuperación ante desastres.

Sala de ordenadores

El diseño de una sala de ordenadores en un centro de datos es crucial para lograr un flujo de aire óptimo, eficiencia energética y facilidad de mantenimiento. Organice servidores, almacenamiento y equipos de red de manera que mejore la eficiencia de la refrigeración, como pasillos fríos y calientes. Además, asegúrese de que todos los componentes de TI sean fácilmente accesibles para su mantenimiento.

Estantes y gabinetes

En la sala de computadoras, los racks y gabinetes desempeñan un papel crucial a la hora de albergar y organizar servidores, sistemas de almacenamiento, equipos de red y otro hardware de TI. Sin embargo, tienen claras diferencias en términos de seguridad, refrigeración y costo:

Los bastidores generalmente se construyen con materiales como acero o aluminio y vienen en las siguientes configuraciones: bastidores de dos postes y bastidores de cuatro postes. Ambos tipos cuentan con marcos abiertos con espacio entre rieles.

• Racks de dos postes: Estos racks constan de dos postes verticales y un solo riel. Son adecuados para montar equipos de TI más livianos, como interruptores y paneles de conexión, pero carecen de la estabilidad necesaria para equipos de servidores pesados.
• Bastidores de cuatro postes: Estos bastidores tienen cuatro postes verticales e incluyen un riel delantero y trasero. Están diseñados para acomodar equipos más pesados ​​como servidores, ofreciendo mayor capacidad de peso y estabilidad.

Los armarios, por el contrario, son estructuras cerradas con distancia entre carriles. Las pautas estándar especifican que las unidades de rack con rieles de montaje dentro de los gabinetes deben medir 1 RU (unidad de rack), lo que equivale a 1,75 pulgadas.

Requisitos de alimentación del bastidor

Existen dos métodos tradicionales para estimar los requisitos de energía: basados ​​en bastidor y basado en placa de identificación.

• Basado en bastidor: Este método asigna una estimación de potencia estándar para bastidor, que normalmente oscila entre 4 kW y 10 kW. Si bien es fácil de aplicar, este enfoque puede ser inexacto porque no tiene en cuenta el equipo específico en cada rack.
• Basado en placa de identificación: Este método calcula las necesidades de energía sumando los valores enumerados en las placas de identificación de cada servidor o dispositivo de TI. Aunque es más detallado, este enfoque puede no ser confiable, ya que los valores de la placa de identificación no siempre coinciden con el uso real de energía.

Infraestructura de red

La infraestructura de red es fundamental para el diseño del centro de datos. Sirve como arterias para la transmisión, procesamiento y almacenamiento de datos.

Topología de rojo

La topología de red es el diseño estructural que gobierna cómo se interconectan los servidores, el almacenamiento y otros dispositivos de red mediante cables físicos y software. Este diseño tiene un impacto significativo en el flujo de datos dentro del centro de datos, influyendo en factores como la velocidad, la redundancia y la tolerancia a fallos.

En un centro de datos, los cables suelen estar dispuestos en una topología jerárquica en estrella. Esta disposición consta de tres elementos principales: cableado troncal, cableado horizontal y conexiones cruzadas.

• Cableado backbone: Estos cables conectan componentes centrales de la red, como conmutadores y enrutadores, en diferentes habitaciones o incluso en edificios separados. Originado desde un concentrador central, el cableado troncal se extiende a varias áreas de distribución.
• Cableado horizontal: Este tipo de cableado vincula servidores individuales a conmutadores de red local, combinados dentro del mismo rack o adyacentes. Proviene de los principales puntos de distribución para conectar los equipos del usuario final.
• Conexiones cruzadas: Estos son paneles de conexión especializados que conectan cables mediante cables de conexión. Cross-connects enruta y redirecciona eficientemente el tráfico de datos entre servidores, dispositivos de red y conexiones externas

También se pueden utilizar topologías de red alternativas como anillo o malla para cumplir con requisitos de diseño específicos del centro de datos o para agregar redundancia. El cableado redundante proporciona rutas alternativas para los datos, aumentando así la confiabilidad de la red. Si un cable o ruta falla, los datos se pueden redirigir automáticamente a través de una ruta alternativa.

Sistemas de cableado estructurado

El diseño del centro de datos incorpora espacios de telecomunicaciones específicos en el diseño típico de una instalación. Estos espacios permiten una conectividad de red organizada, minimizan la pérdida de señal y brindan tolerancia a fallas.

Las salas de entrada sirven como punto principal de conexión entre el centro de datos y las redes externas. Aquí, los cables de telecomunicaciones ingresan al edificio y se conectan al hardware físico de TI ubicado en los puntos de demarcación. Estos puntos marcan el cambio de responsabilidad de los proveedores de servicios –como los ISP y las empresas de telecomunicaciones– a los operadores de centros de datos.

Dentro del centro de datos, un sistema de cableado estructurado organiza la infraestructura de cable en diferentes capas jerárquicas, cada una con su propio conjunto de funciones. Estas capas manejan tareas como la gestión de la red central, que incluye el alojamiento de conmutadores principales, enrutadores y cableado troncal. También supervisarán el enrutamiento de datos a conmutadores de agregación y de borde, así como la conectividad directa al hardware informático a través de cableado horizontal. Esta estructura jerárquica garantiza conexiones organizadas y eficientes en racks, servidores y dispositivos de almacenamiento individuales.

Además, una sala de telecomunicaciones separada sirve como centro para el cableado a áreas periféricas como oficinas de soporte y salas de seguridad. Esta sala suele estar situada fuera de la sala principal de ordenadores.

Tipos de cables para centros de datos

Los centros de datos utilizan varios tipos de cables para telecomunicaciones, cada uno con su propio conjunto de características como flexibilidad, tamaño, blindaje y capacidad de carga. Los principales tipos son los cables coaxiales, los cables de par trenzado y los cables de fibra óptica.

• Cables Coaxiales: Estos cables tienen un conductor central, un aislante, un blindaje metálico y una cubierta exterior. A menudo se utilizan para circuitos de área amplia y ocasionalmente para distribuir señales de TV dentro de centros de datos.
• Cables de par trenzado: También conocidos como cables Ethernet, cuentan con múltiples pares de conductores de cobre trenzados entre sí para reducir la interferencia electromagnética. Se utilizan con frecuencia en redes de área local (LAN) y vienen en diferentes categorías de rendimiento, como Cat 5e, Cat 6 y Cat 7.
• Cables de fibra óptica: Hechos de un fino filamento de vidrio revestido con un revestimiento, estos cables proporcionan un gran ancho de banda y son capaces de transmitir datos a largas distancias. Están disponibles en variedades monomodo y multimodo. InfiniBand, una tecnología de red de alta velocidad y baja latencia, utiliza predominantemente cables de fibra óptica en los centros de datos.

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Rutas de cableado en centros de datos

Las rutas donde se instalan estos cables dentro del centro de datos se conocen como vías de cableado de telecomunicaciones.

Estas vías pueden adoptar varias formas:

• Pisos elevados: Se instalan a nivel del suelo y proporcionan un espacio entre el piso real del edificio y una superficie elevada, que se utiliza para el tendido de cables.
• Conductos: Pueden ubicarse debajo de los pisos elevados o elevados a lo largo de paredes y techos para alojar los cables.
• Bandejas para cables: Generalmente situadas cerca del techo, estas bandejas proporcionan un recorrido aéreo para los cables.

Es fundamental que cada tipo de vía tenga capacidad adicional para dar cabina a futuras instalaciones de cables de fibra óptica.

Cableado de planta exterior

El cableado de la planta exterior comprende los cables físicos y las estructuras de soporte que conectan un centro de datos con redes externas. Esta infraestructura incluye conductos, postes y bocas de registro diseñadas para albergar y salvar los cables. El cableado se puede organizar en dos tipos de vías de servicio:

• Subterráneo: Se trata de túneles o conductos situados bajo tierra para sujetar cables de red. Estos caminos subterráneos proporcionan un mayor nivel de protección contra las condiciones ambientales y el acceso no autorizado.
• Aéreo: Este método emplea líneas aéreas o cables sostenidos por postes. Aunque las vías aéreas son generalmente menos seguras que las subterráneas, suelen ser más fáciles, rápidas y rentables de instalar.

Centro de operaciones de red (NOC)

El Centro de operaciones de red (NOC) sirve como centro neurálgico del centro de datos y coordina todas las actividades administrativas y de monitoreo. Está equipado con estaciones de trabajo, múltiples pantallas y conexiones directas a todos los sistemas críticos. Idealmente, el NOC debería estar ubicado cerca de la sala de computadoras, pero lo suficientemente aislado como para protegerlo contra amenazas físicas como el fuego.

Para mantener la integridad del centro de datos, el NOC monitorea continuamente los sistemas eléctricos, los equipos HVAC y los mecanismos de extinción de incendios. Utilice una variedad de sensores y herramientas de monitoreo remoto para este propósito. Una de esas herramientas es el software Data Center Infrastructure Management (DCIM), diseñado específicamente para la planificación centralizada, monitoreo, medición, gestión, control y automatización de operaciones del centro de datos.

Los conmutadores de teclado, vídeo y ratón (KVM) agilizan el proceso de gestión al permitir a los operadores controlar varios servidores utilizando un único conjunto de periféricos, conservando así el espacio físico en el NOC.

Recuperación ante desastres

Los planes de recuperación ante desastres son cruciales para restaurar rápidamente las operaciones del centro de datos después de eventos inesperados como desastres naturales, incendios o ataques cibernéticos. Estos aviones también son necesarios para hacer frente a una serie de fallos del sistema, como cortes de energía y mal funcionamiento del sistema de refrigeración.

Las estrategias claves de recuperación ante desastres incluyen:

• Redundancia del centro de datos local: Esta estrategia implica mantener sistemas duplicados y copias de seguridad de datos dentro del mismo centro de datos local. Si bien es eficaz para una recuperación rápida de fallas de hardware, no protege adecuadamente contra desastres de mayor escala.
• Almacenamiento de datos fuera del sitio: Mantener los datos de respaldo en una ubicación geográficamente separada garantiza que la información esencial se pueda recuperar incluso si el centro de datos principal está gravemente comprometido.
• Instalación de colocación: La utilización de un centro de datos de colocación mejora la confiabilidad y acelera la recuperación ante desastres. Estas instalaciones proporcionan espacio físico y recursos compartidos, lo que las hace valiosas para los esfuerzos de respaldo y redundancia.

Puesta en servicio del diseño del centro de datos

La puesta en servicio es esencial para una gestión eficaz de riesgos en las instalaciones del centro de datos. Implica una serie rigurosa de pruebas en los sistemas instalados para confirmar que funcionan de acuerdo con las especificaciones de diseño.

Esta puesta en servicio se lleva a cabo antes de que la instalación entre en funcionamiento y antes de que se activen los sistemas informáticos. La puesta en servicio está profundamente integrada en el proceso de diseño del centro de datos. Por ejemplo, los puertos de prueba están integrados en los sistemas de tuberías y las puertas de acceso están ubicadas estratégicamente en áreas clave de las unidades de tratamiento de aire.

Pasos para la puesta en servicio

El proceso de puesta en servicio del centro de datos está organizado en hitos específicos, que en conjunto conducen al objetivo final de una finalización sustancial. Los pasos de prueba involucrados son:

• Pruebas de aceptación en fábrica: Este paso implica probar los equipos de infraestructura de las instalaciones, como unidades UPS, generadores, enfriadores, unidades CRAC o CRAH y torres de enfriamiento. Se nombra un administrador de instalaciones y durante esta fase se lleva a cabo una revisión de la puesta en servicio.
• Pruebas de instalación: Durante esta fase, los proveedores o subcontratistas prueban los componentes de la infraestructura de las instalaciones, incluidos cables y tuberías.
• Pruebas de aceptación del sitio: También conocida como puesta en servicio de la planta, esta etapa incluye pruebas integrales en equipos como unidades UPS, bombas, unidades CRAC o CRAH y enfriadores. Estas pruebas se realizan para la revisión del cliente o consultor e implican encender el equipo y observar las pruebas.
• Pruebas de interoperabilidad: Esta fase evalúa cómo los diferentes sistemas, como UPS, generadores y sistemas de gestión de edificios (BMS), interactúan entre sí para garantizar la funcionalidad del diseño. Las actividades de esta etapa incluyen la entrega de racks informáticos, limpieza química y sesiones de capacitación.
• Pruebas de integración del sistema: El paso final es garantizar que todos los sistemas, incluidas las instalaciones de misión crítica, funcionen de manera coherente como una sola unidad.

Flujo de trabajo de puesta en marcha

El equipo de diseño del centro de datos redacta el plano inicial y las especificaciones de la instalación. Su función es garantizar que los sistemas se alineen con los requisitos del proyecto establecidos por el propietario del centro de datos. Por otra parte, un agente de Puesta en servicio, que actúa como supervisor independiente, gestiona todo el proceso de Puesta en servicio para garantizar que todos los sistemas y componentes cumplan con los objetivos definidos.

Los contratistas y subcontratistas tienen la tarea de construir los sistemas según las especificaciones de diseño. Colaboran estrechamente tanto con el equipo de diseño del centro de datos como con el agente encargado de la puesta en marcha para garantizar la ejecución precisa del proyecto.

Hacia el final del proceso de puesta en marcha, el personal de operación y mantenimiento recibe formación para gestionar los sistemas de forma eficaz. Una vez que el centro de datos entre en funcionamiento, asume la responsabilidad de su operación y mantenimiento continuo.