Un centro de datos es una instalación especializada equipada con el espacio, la energía y los sistemas de refrigeración necesarios para alojar servidores y diversos equipos de TI. El espacio dentro de un centro de datos es fundamental para su funcionamiento y tiene varios tipos: “espacio en blanco”, donde se aloja y opera activamente el equipo de TI; ‘espacio gris’, que incluye áreas de apoyo e infraestructura; y “espacio en rack”, específicamente para montar equipos de TI.
El espacio del centro de datos es un área dedicada donde las empresas albergan sus aplicaciones y datos críticos. Incluye equipos como servidores, sistemas de almacenamiento y dispositivos de red, todos los cuales cuentan con el respaldo de una infraestructura de energía y refrigeración para garantizar un funcionamiento fluido y continuo.
Centro Infra profundiza en la importancia fundamental del espacio del centro de datos, a abarcar desde el tradicional espacio blanco y espacio gris hasta el innovador concepto de centro de datos en el espacio exterior. Exploramos cómo los diferentes tipos de espacios, como el espacio de rack, el espacio de soporte y la estructura del edificio, junto con el terreno adyacente, desempeñan papeles cruciales en la eficiencia y funcionalidad de los centros de datos. Curiosamente, Centro Infra da un salto hacia el futuro y analiza las ventajas, los desafíos y los ejemplos del mundo real de los centros de datos ubicados en el espacio exterior, una frontera que puede cambiar nuestra forma de pensar sobre el almacenamiento y la gestión de datos.
Tipos de espacio para centros de datos
El espacio del centro de datos está organizado estratégicamente en áreas distintas, cada una de las cuales cumple una función específica crucial para el funcionamiento de la instalación. Los principales tipos de espacios dentro de un centro de datos son: espacios en blanco, espacios grises, espacios en rack, espacios de soporte, estructura del edificio y terrenos adyacentes. Cada uno de estos espacios tiene un propósito específico. Juntos, garantizan el funcionamiento eficiente y la escalabilidad del centro de datos.
El espacio también es un factor importante a la hora de definir la capacidad de un centro de datos. Esta capacidad está determinada por el tamaño del espacio en blanco, que incluye tanto el espacio en rack disponible para equipos de TI como el espacio en planta. Más allá del espacio, la capacidad de un centro de datos está muy influenciada por las capacidades de sus sistemas de energía y refrigeración.
1. Espacio en blanco
El espacio en blanco en un centro de datos se refiere al área operativa principal donde se aloja el hardware informático clave, incluidos servidores, sistemas de almacenamiento y dispositivos de red. Esta área se considera el espacio útil del centro de datos, ocupada principalmente por equipos de TI dispuestos en pasillos fríos y calientes. El espacio en blanco del centro de datos generalmente se mide en pies cuadrados o metros cuadrados.
El espacio en blanco, a menudo denominado sala de servidores o sala de computadoras, se distingue del “espacio gris” del centro de datos, que incluye la infraestructura de soporte, como aparatos y sistemas de refrigeración. En los centros de datos, la proporción de espacios blancos y grises normalmente se aproxima a una proporción de uno a uno. Esto resalta una diferencia significativa entre los centros de datos y los tipos de edificios convencionales como las oficinas, ya que estos últimos requieren considerablemente menos espacio para los sistemas eléctricos y de refrigeración.
Espacio en blanco frente a espacio en gris: ejemplos
| Espacio en blanco | Espacio gris |
| Servidores | Suministros de energía ininterrumpida (UPS) |
| Sistemas de almacenamiento | Aparamenta |
| Dispositivos de red | Generadores de respaldo |
| sistemas de cableado | Aire acondicionado para sala de ordenadores (CRAC) |
| Bastidor | Controlador de aire para sala de computadoras (CRAH) |
| gabinetes | Sala Encuéntrame (MMR) |
En los centros de datos más grandes, las secciones conocidas como salones de datos contienen el espacio en blanco, donde en última instancia se alojan los racks de servidores, los gabinetes y los equipos de TI. Dentro de estas salas de datos, las jaulas o suites privadas pueden subdividir aún más el espacio proporcionando gabinetes seguros para los racks de servidores, gabinetes y equipos de TI. El acceso al espacio en blanco está altamente restringido, lo que garantiza la entrada solo a personal calificado como ingenieros de redes, gerentes de operaciones o administradores de instalaciones.
Los espacios en blanco de los centros de datos se construyen con un sistema de piso elevado o un piso duro, que es esencialmente una losa de hormigón. A continuación se muestran más detalles sobre el piso elevado en un centro de datos:
Piso elevado
Un piso elevado es un tipo de piso que crea un espacio, de aproximadamente 2 pies de alto, conocido como plenum, entre la base sólida (como una losa de concreto) y la superficie para caminar (generalmente baldosas). Este espacio alberga componentes críticos de infraestructura, incluido cableado eléctrico, sistemas de refrigeración y cableado de red. El diseño de piso elevado facilita la distribución de aire debajo del piso, que se utiliza para enfriar equipos de TI, y ofrece una cómoda gestión de cables y un acceso sencillo para el mantenimiento y las reparaciones de estos sistemas.
Construido con materiales duraderos como acero o aluminio, un piso elevado tiene baldosas removibles capaces de soportar el peso de los racks y los equipos de TI que se encuentran encima. También proporciona la conexión a tierra necesaria para gabinetes y equipos, lo que contribuye a la seguridad eléctrica al estabilizar los niveles de voltaje.
En los espacios en blanco del centro de datos, las losetas para piso elevado vienen en dos tipos: sólidas (sin agujeros) y perforadas (con agujeros). Las lasas sólidas controlan el flujo de aire, manteniendo la presión en el pleno, mientras que las lasas perforadas, colocadas junto a los bastidores de equipos o debajo de equipos pesados enfriados por el fondo, dirigen el aire frío hacia la habitación o directamente a los bastidores, lo que facilita un enfriamiento efectivo.
2. Espacio gris
El espacio gris en un centro de datos se refiere al área designada para soportar la infraestructura esencial para el funcionamiento de los equipos de TI ubicados en el espacio en blanco. Incluye componentes como sistemas de suministro de energía ininterrumpida (UPS), aparatos, generadores de respaldo y varios sistemas de enfriamiento, incluidas unidades de aire acondicionado para salas de computadoras (CRAC) y unidades de tratamiento de aire para salas de computadoras (CRAH). Además, el espacio gris incluye salas de reuniones (MMR) y almacenamiento en el lugar para combustible diesel.
La funcionalidad y confiabilidad del espacio en blanco del centro de datos, donde tiene lugar el procesamiento de datos reales, depende en gran medida del espacio gris. A medida que aumenta la cantidad de espacio en blanco, también aumenta la necesidad de una infraestructura de espacio gris más extensa para respaldarlo. Los gerentes de instalaciones operaciones y generalmente supervisan la operación y el mantenimiento del espacio gris del centro de datos.
Espacio electrico
Los componentes eléctricos cruciales para un centro de datos, como los sistemas UPS y las baterías de iones de litio, generalmente se encuentran en salas eléctricas o de baterías especializadas dentro del espacio gris. Sin embargo, algunos componentes, como generadores de respaldo y unidades transformadoras externas, están ubicados fuera del edificio del centro de datos. El espacio asignado para estos sistemas de energía está determinado por la capacidad del centro de datos y el nivel de redundancia necesario y la confiabilidad de los sistemas eléctricos.
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Espacio de refrigeración
Muchos componentes de refrigeración de un centro de datos, incluidos enfriadores y torres de refrigeración, están ubicados fuera del edificio para facilitar el intercambio de calor con el entorno externo. Dentro del centro de datos, se utilizan dispositivos como unidades CRAC, unidades CRAH y sistemas de refrigeración en fila para controlar directamente la temperatura y la humedad alrededor de los equipos de TI. El espacio designado para los sistemas de refrigeración depende de la capacidad del centro de datos y del nivel esperado de redundancia y confiabilidad en su diseño. También varía según el tipo de sistema de refrigeración elegido, como sistemas a base de aire o de agua.
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Sala Encuéntrame (MMR)
Las salas Meet-me (MMR) de los centros de datos suelen estar situadas en el espacio gris de la instalación. Estas salas funcionan como espacios neutrales donde varios clientes del centro de datos, como operadores de telecomunicaciones y proveedores de servicios de Internet (ISP), pueden interconectar sus redes. Esta interconexión se logra a través de una conexión cruzada, permitiendo la integración de la red sin la necesidad de tender cableado extenso entre jaulas o racks individuales de diferentes clientes dentro del centro de datos.
3. Espacio en el bastidor
El espacio en rack en un centro de datos se refiere al área física y la infraestructura designada para albergar servidores, sistemas de almacenamiento y equipos de red como enrutadores, conmutadores y equilibradores de carga. Este espacio está organizado dentro de racks y gabinetes, medido en unidades de rack (U). Una unidad de bastidor, denominada 1U, representa una altura estándar de 1,75 pulgadas y cabe dentro del marco metálico de un bastidor. Normalmente, el bastidor de un centro de datos mide aproximadamente 42U o aproximadamente 73,5 pulgadas de alto.
El espacio en rack es distinto del espacio en blanco del centro de datos. Mientras que el espacio en rack es específicamente el área ocupada por los racks y sus equipos de TI, el espacio en blanco comprende toda el área asignada para la infraestructura de TI. Esto incluye espacio en rack y áreas adicionales para la gestión del flujo de aire, sistemas de enfriamiento en fila y pasillos de acceso.
Es importante no confundir el espacio en rack del centro de datos con Rackspace Technology (NASDAQ: RXT), una empresa que brinda servicios de tecnología de múltiples nubes. Rackspace Technology se enfoca en ayudar a las empresas a diseñar, construir y administrar entornos de nube en diversas plataformas tecnológicas y modelos de implementación.
En un centro de datos típico, aproximadamente el 50 % del espacio en rack está ocupado por racks o equipos de TI independientes. La otra mitad comprende pasillos, rampas, espacios entre filas de estantes y otros espacios abiertos utilizados para sistemas de gestión del flujo de aire.
Pasillos
Los pasillos en los centros de datos son los espacios entre filas de bastidores de servidores. Su diseño juega un papel crucial en la gestión del flujo de aire. Los pasillos fríos, que miran hacia el frente de los servidores, toman aire frío, mientras que los pasillos calientes ubicados en la parte posterior de los servidores expulsan aire caliente. Esta configuración es clave para mantener temperaturas de funcionamiento óptimas. Por motivos de funcionalidad, los pasillos están diseñados para ser lo suficientemente anchos como para permitir el movimiento de estantes y otros equipos grandes y pesados.
Tipos de servidores: requisitos de espacio
Los centros de datos utilizan tres tipos principales de servidores: servidores en rack, servidores blade y servidores en torre, cada uno de los cuales difieren en tamaño y cantidad de espacio que ocupan. Los servidores en rack están diseñados para ocupar unidades de rack estandarizadas y generalmente utilizan más espacio en comparación con los servidores blade. Los servidores Blade son conocidos por su diseño compacto y que ahorra espacio dentro de un gabinete Blade. Por otro lado, los servidores en torre, debido a su estructura independiente en forma de torre, son los que consumen más espacio de forma individual.
4. Espacio de apoyo
Los espacios de soporte en un centro de datos son áreas no asignadas para operaciones técnicas específicas, como bastidores de servidores o sistemas de refrigeración. Estos espacios cubren diversas funciones críticas para las operaciones del centro de datos, incluido el Centro de operaciones de red (NOC), áreas de seguridad, salas de entrada de telecomunicaciones, áreas de almacenamiento, espacios de oficinas, muelles de carga y otros espacios auxiliares dentro de las instalaciones.
Centro de operaciones de red (NOC)
El Centro de operaciones de red (NOC) sirve como un centro centralizado donde el personal de TI monitorea y administra continuamente el rendimiento y la seguridad de la red del centro de datos. Este monitoreo se extiende a varios componentes, como servidores, enrutadores, conmutadores y firewalls. El NOC, que funciona las 24 horas del día, los 7 días de la semana, suele contar con una gran sala equipada con numerosos monitores que muestran el estado de la red y los indicadores clave de rendimiento. Si bien normalmente se encuentra junto al espacio en blanco del centro de datos, un NOC también puede ubicarse fuera del sitio y operarse de forma remota.
Espacios de seguridad
Los espacios de seguridad son áreas específicamente dedicadas a operaciones de seguridad dentro del centro de datos. Estos incluyen puntos de entrada, puntos de control de seguridad, controles de acceso biométricos y salas de monitoreo. Su función principal es garantizar que solo el personal autorizado tenga acceso a las áreas sensibles del centro de datos. Un ejemplo de dicho espacio es el Centro de Operaciones de Seguridad (SOC), que se centra en analizar de forma centralizada la postura de seguridad del centro de datos. Esto es crucial para la protección y la integridad de los datos y la infraestructura del centro de datos.
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Sala de entrada de telecomunicaciones
La sala de entrada de telecomunicaciones en un centro de datos es un área especializada por donde los cables de servicios de conectividad y redes externas ingresan al edificio. Esta sala actúa como el punto de distribución principal para la conectividad de red dentro del centro de datos. Alberga hardware de demarcación, que sirve como punto donde las redes de proveedores de servicios externos se conectan y se integran con los sistemas de red internos del centro de datos.
Espacio de almacenamiento
El espacio de almacenamiento se refiere al área física utilizada para almacenar repuestos, herramientas y equipos necesarios para el mantenimiento y reparación del centro de datos. Un área de preparación dentro de este espacio está dedicada a la preconfiguración, prueba, ensamblaje y almacenamiento seguro de equipos de TI de alto valor. Este equipo puede incluir tarjetas de línea de repuesto y tarjetas de interfaz de red (NIC), que se preparan aquí antes de implementarse en el entorno de espacios en blanco operativo.
Espacio de oficina
El espacio de oficina en los centros de datos comprende áreas designadas para funciones administrativas. Esto incluye oficinas para el personal, salas de reuniones y, en algunos casos, alojamiento para el personal.
muelle de carga
El muelle de carga, o área de recepción, de un centro de datos es un espacio seguro para recibir y enviar entregas de hardware. Está equipado con rampas para el transporte de equipos y tiene un piso con suficiente capacidad de carga para soportar el peso de materiales y equipos grandes y pesados.
Espacio auxiliar
El espacio auxiliar dentro de un centro de datos incluye todas las áreas de uso general, como áreas comunes, salas de descanso, baños, áreas de mantenimiento y espacios de estacionamiento. Estos espacios son esenciales para apoyar al personal y las operaciones generales del centro de datos.
5. Estructura del edificio
La estructura o envoltura del edificio de un centro de datos es su capa física más externa, que comprende las paredes, el techo y los cimientos. Este caparazón delimita el espacio total del centro de datos.
Al actuar como una barrera protectora, la estructura del edificio del centro de datos protege el interior y sus equipos contra factores ambientales externos, incluidos el clima, los cambios de temperatura y las amenazas a la seguridad física. A menudo incorporan elementos de diseño para respaldar la infraestructura del centro de datos, ya sean suministros de energía, sistemas de refrigeración y conectividad de red.
La estructura del edificio de un centro de datos puede construirse específicamente o reequiparse. Un shell especialmente diseñado está diseñado específicamente para operaciones del centro de datos, lo que garantiza un diseño óptimo y una integración perfecta de la infraestructura. Por otro lado, una estructura modernizada significa modificar un edificio existente (por ejemplo, un almacén) para albergar equipos y sistemas de centros de datos. Este enfoque aprovecha la infraestructura existente del edificio, como los sistemas eléctricos y de refrigeración, dentro de las limitaciones espaciales de la estructura original.
6. Terreno adyacente
El terreno adyacente, también conocido como área potencial de expansión, de un centro de datos se refiere al área total de terreno no desarrollado o baldío contiguo a la propiedad del centro de datos que está disponible para su uso o desarrollo. Esto incluye terrenos con infraestructura eléctrica ya instalada, lo que es un factor particularmente importante para el desarrollo de centros de datos.
Este espacio es crucial para fines de planificación y expansión. Los terrenos adyacentes indican el espacio disponible para ampliar las operaciones o construir centros de datos adicionales. La presencia de dicho terreno permite un enfoque de construcción de centro de datos modular mediante el uso incremental de la capacidad del terreno ampliable.
Alquiler de espacio en el centro de datos
El alquiler de espacio en un centro de datos, común conocido como colocación, implica alquilar espacio en las instalaciones de un centro de datos para albergar servidores y equipos de red. Este enfoque proporciona acceso a infraestructura esencial, como energía, sistemas de refrigeración, conectividad a proveedores de red y seguridad física. Las organizaciones pueden utilizar estos recursos sin el gasto de capital de construir y mantener sus propios centros de datos.
La colocación ofrece a las empresas la ventaja de utilizar las instalaciones y la infraestructura de un centro de datos de terceros mientras se concentran en sus actividades comerciales principales. Al alquilar espacio en un centro de datos, las empresas deben considerar factores como la ubicación, la eficiencia del uso de energía, las opciones de conectividad de red y la escalabilidad. Estas consideraciones son cruciales para garantizar la alineación con sus objetivos comerciales y necesidades operativas.
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Los centros de datos que ofrecen servicios de colocación generalmente brindan tamaños de rack estándar a un cliente cuando alquila espacio en el centro de datos, que incluyen:
- Cuarto de bastidor: Conocido como ¼ de bastidor, tiene capacidad para hasta 10U de espacio, siendo utilizables de 8U a 9U.
- Medio bastidor: Esta opción brinda soporte para 20U de espacio, generalmente con 18U a 19U utilizables.
- Rack completo: Al ofrecer entre 38U y 40U de espacio, un rack completo es adecuado para servidores, sistemas de almacenamiento y equipos de red.
Para requisitos más amplios, los clientes tienen la opción de alquilar espacios de centros de datos que abarcan varios kilómetros de pies cuadrados o más en un entorno de colocación.
Centros de datos en el espacio exterior
Los centros de datos en el espacio ultraterrestre son un concepto emergente que integra la tecnología espacial con la tecnología de la información para proporcionar un complemento o una alternativa a los centros de datos terrestres tradicionales. Implican colocar instalaciones de almacenamiento y procesamiento de datos en la órbita de la Tierra y en otros cuerpos celestes, como planetas y lunas.
Ventajas y desventajas de los centros de datos espaciales.
La implementación de centros de datos en el espacio aprovecha condiciones únicas como la microgravedad, el vacío y la abundante energía solar, lo que potencialmente mejora sus operaciones y capacidades. Una ventaja importante es la reducción de los costes de refrigeración. El ambiente extremadamente frío del espacio disipa naturalmente el calor generado por los centros de datos, ofreciendo una solución de enfriamiento eficiente. Además, la exposición constante a la energía solar en el espacio permite que estas instalaciones aprovechen la energía solar, lo que potencialmente reduce los gastos de energía.
Sin embargo, operar centros de datos en el espacio también presenta desafíos considerables. La falta de una atmósfera aislante en la Tierra provoca fluctuaciones extremas de temperatura en el espacio, lo que complica la capacidad del centro de datos para mantener temperaturas operativas óptimas del servidor. Además, los altos niveles de radiación cósmica y solar en el espacio plantean un riesgo importante para los componentes electrónicos y los dispositivos de almacenamiento de datos, lo que podría provocar daños y pérdida de datos. Otra preocupación importante es la transmisión de datos hacia y desde la Tierra, ya que la distancia física crea latencia, impidiendo una comunicación efectiva.
Ejemplos de centros de datos en el espacio
En respuesta a estos desafíos, Hewlett Packard Enterprise (HPE), en colaboración con la NASA, está a la vanguardia de la exploración de la viabilidad de los centros de datos espaciales. Esta asociación evalúa tanto los beneficios como los inconvenientes a través de la experimentación práctica y el avance tecnológico.
Un ejemplo de este esfuerzo es el HPE Spaceborne Computer-2 (SBC-2). Lanzado a la Estación Espacial Internacional (ISS) en febrero de 2021, SBC-2 marcó el primer despliegue en el espacio de un centro de datos tradicional, equipado con servidores estándar disponibles en el mercado. Consta de cuatro servidores, cada uno de ellos diseñado con una tolerancia mejorada a los golpes, las vibraciones y las fluctuaciones de temperatura (gracias a la refrigeración por agua), lo que permite la ejecución de aplicaciones modernas y cargas de trabajo de producción en el espacio.
El centro de datos espaciales SBC-2 se ha utilizado para tareas como realizar análisis de ADN directamente a bordo de la ISS. Este enfoque reduce significativamente la necesidad de transmisión de datos a la Tierra. Además, SBC-2 respalda varios experimentos, incluidos los de tecnología 5G, comunicaciones de satélite a satélite y el procesamiento de grandes cantidades de imágenes satelitales que se están tomando de la Tierra.
A pesar de estos avances, el hardware de HPE Spaceborne Computer-2 no está específicamente reforzado contra la radiación. En cambio, emplea mecanismos de protección basados en software contra la exposición a la radiación.
No obstante, SBC-2 representa una mejora significativa con respecto a su predecesor, el HPE Spaceborne Computer-1 (SBC-1), lanzado en 2017. SBC-1 demostró la viabilidad de utilizar equipos informáticos estándar en el espacio, incorporando dos servidores alojados en bastidores estándar de 19 pulgadas. Sin embargo, se encontraron problemas como tasas de fallas más altas de las unidades de estado sólido en el espacio en comparación con el rendimiento de dispositivos similares en la Tierra.
Centros de datos espaciales del futuro
En el futuro, hay planes en marcha para extender los centros de datos y las operaciones informáticas al espacio, centrándose principalmente en aplicaciones como el análisis de imágenes. Esta expansión incluirá satélites de órbita terrestre baja (LEO), estaciones lunares (centros de datos en la Luna) y Marte. La Luna es especialmente adecuada para centros de datos debido a sus condiciones ambientales estables: no hay clima ni atmósfera. Además, la posición bloqueada por mareas de la Luna proporciona una comunicación constante con línea de visión con la Tierra.
Empresas como NTT, Thales Alenia Space y asociaciones entre HPE y OrbitsEdge están participando activamente en diseños y tecnologías para estos centros de datos espaciales. Aunque el anuncio anterior de Google Cloud sobre la expansión de su plataforma a Marte con el centro de datos “Ziggy Stardust” era ficticio, estos proyectos interplanetarios son cada vez más factibles debido a los rápidos avances en el espacio y la tecnología de la información.
