¿Qué es el diseño de centros de datos? Cómo construir y mejores prácticas

¿Sabías que un teléfono inteligente, un cepillo de dientes y un coche comparten un principio de diseño común? Todos resuelven problemas utilizando primero el diseño y la funcionalidad centrados en el ser humano. Este principio también se aplica a los diseños de centros de datos empresariales. Las organizaciones pueden construir centros de datos solo después de conocer sus requisitos de procesamiento de datos, almacenamiento y conectividad. Como gerente de infraestructura de TI, probablemente uses software de gestión de infraestructura de centros de datos (DCIM) para operar centros de datos locales que alojan aplicaciones empresariales heredadas y cargas de trabajo virtualizadas. Ahora, si estás considerando expandir la capacidad local, mejorar los servicios de nube pública o adoptar una estrategia de nube híbrida, primero debes considerar la planificación y el diseño del centro de datos. Esto ayudará con la gestión y operaciones de datos sin problemas mientras trabajas en mejorar la capacidad de redes de tu centro de datos. ¿Qué es el diseño de centros de datos? El diseño de centros de datos implica conceptualizar y diseñar la infraestructura, el diseño arquitectónico y los recursos de TI de un centro de datos. Ayuda a modelar lógicamente un centro de datos antes de su implementación. Las decisiones de diseño de centros de datos construidos para un propósito requieren más que entender el nivel de categoría, el costo de construcción o los vatios por pie cuadrado. Un paso en falso puede aumentar los costos operativos, desperdiciar capital e impedir que se logren los objetivos de rendimiento de tiempo de actividad. Este artículo te guía a través de consideraciones críticas a tener en cuenta al diseñar un centro de datos. ¿Por qué es importante el diseño de centros de datos? El diseño de centros de datos es crucial para albergar equipos de red y sistemas de infraestructura de TI para recopilar, procesar, almacenar y compartir datos empresariales. El diseño adecuado significa tener un espacio dedicado con los sistemas de refrigeración, energía, fiabilidad y seguridad necesarios para soportar las demandas informáticas de una organización. Las empresas toman en serio el diseño de redes de centros de datos modernos porque impacta en la forma en que entregan recursos a socios, empleados y clientes. Las pequeñas o medianas empresas a menudo luchan por mantenerse al día con las inversiones de capital, los gastos operativos y el mantenimiento que requieren los centros de datos. A menudo optan por instalaciones de centros de datos de colocación que alquilan espacios de racks de servidores. Componentes clave del centro de datos Dependiendo de su tamaño, un centro de datos puede ocupar una parte de un edificio, instalaciones enteras o múltiples edificios. Estos espacios crean un entorno robusto de sistemas informáticos y servidores que aseguran operaciones de datos ininterrumpidas incluso durante cortes de energía. La instalación física y la infraestructura de TI de última generación son componentes vitales de cualquier construcción de centro de datos. Instalación del centro de datos Una instalación de centro de datos es un espacio físico de edificio donde una organización despliega la infraestructura de TI. Alberga dispositivos complejos de almacenamiento, red y computación para un procesamiento de datos fluido. Las organizaciones deben considerar los siguientes factores para una arquitectura de centro de datos al diseñar una instalación. - El espacio es el área en pies cuadrados o metros cuadrados que una empresa necesita para acomodar su infraestructura de TI. Algunos pueden dividir el espacio para diferentes propósitos. - El suministro de energía incluye fuentes de energía tradicionales, renovables y auxiliares que una empresa necesita para operar todos los dispositivos de TI sin interrupciones. La infraestructura común que proporciona energía a los dispositivos de TI incluye unidades de distribución de energía en el suelo (PDUs), busways (sistemas de distribución de energía aérea auto-contenidos) y PDUs de rack. - Equipos de refrigeración como sistemas tradicionales de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC), unidades de manejo de aire de sala de computadoras (CRAH) y sistemas de aire acondicionado de sala de computadoras (CRAC) previenen el sobrecalentamiento de los activos de TI. - Medidas de seguridad como cerraduras electrónicas de puertas, alarmas, sistemas de videovigilancia y escáneres biométricos protegen los activos del robo y daño. - La gestión de edificios implica el uso de sistemas de gestión de edificios, soluciones de gestión de instalaciones o software de edificios inteligentes para monitorear y gestionar la energía, temperatura, iluminación, humedad y registro de seguridad. Infraestructura de TI La infraestructura de centros de datos es un término colectivo para todo el equipo de TI que un edificio de centro de datos utiliza para ejecutar aplicaciones y proporcionar servicios de datos a clientes empresariales. Generalmente incluye los siguientes elementos. - Los servidores apoyan la funcionalidad del centro de datos al alojar aplicaciones y ejecutar tareas informáticas. Las instalaciones generalmente almacenan servidores en gabinetes de racks de servidores. - Los dispositivos de almacenamiento como matrices de discos no solo almacenan aplicaciones y datos empresariales, sino que también los protegen. - El equipo de conectividad de red crea una red de elementos de ciberseguridad como firewalls, enrutadores, conmutadores de centros de datos y balanceadores de carga para un procesamiento eficiente de datos de aplicaciones. - Los cables son alambres que conectan dispositivos de TI, servidores físicos y otros equipos en una instalación. Una infraestructura de cableado eficiente asegura una transmisión de datos fluida mientras previene tiempos de inactividad inesperados. - Los sistemas de suministro de energía de respaldo, como dispositivos de suministro de energía ininterrumpida (UPS), sistemas de energía de emergencia y generadores, aseguran la estabilidad de la infraestructura en caso de cortes de energía. - Las soluciones DCIM ayudan a las organizaciones con la configuración, monitoreo e informes de la infraestructura de centros de datos. Cómo diseñar un centro de datos Las organizaciones crean centros de datos basados en su carga de trabajo y necesidades únicas. Pueden seguir estándares de centros de datos existentes para diseñar instalaciones tolerantes a fallos, escalables y seguras. Además, las actualizaciones periódicas pueden mantener las instalaciones actualizadas y eficientes para manejar los requisitos empresariales en evolución. Las empresas generalmente se enfocan en los siguientes factores al diseñar centros de datos. - Unidades de refrigeración - Planificación del espacio - Diseño eléctrico - Diseño conceptual - Mantenimiento de instalaciones - Sistemas de prevención de fugas - Generación de energía de respaldo - Equipos de protección contra rayos - Conmutación y distribución de energía - Sistemas de fiabilidad y seguridad del sitio - Requisitos de construcción de edificios - Sistemas de monitoreo de edificios y medio ambiente Estándares de diseño de centros de datos Los cuatro principales estándares de diseño e infraestructura de centros de datos son: - El estándar de nivel del Uptime Institute describe la infraestructura que una instalación necesita para operaciones de centros de datos sin problemas. Especifica cuatro niveles basados en la topología y sostenibilidad operativa de los centros de datos. Cada nivel de centro de datos define las capacidades de fallo, mantenimiento, energía y refrigeración de funciones empresariales específicas. - ANSI/TIA 942-B de la Asociación de la Industria de Telecomunicaciones (TIA) es otro estándar de infraestructura de centros de datos reconocido a nivel mundial. Especifica los requisitos de infraestructura física de un centro de datos para ubicación, construcción, protección contra incendios, seguridad, telecomunicaciones y mantenimiento. ANSI/TIA 942-B también presenta cuatro niveles de fiabilidad desarrollados por profesionales certificados por Building Industry Consulting Services International (BICSI). - La serie EN 50600, desarrollada por el Comité Europeo de Normalización Electrotécnica (CENELEC), es el estándar transnacional europeo para la planificación, construcción y operación de centros de datos. Además del diseño de cables y redes, también se enfoca en la gestión de energía y viabilidad ambiental. - ASHRAE de la Sociedad Americana de Ingenieros de Calefacción, Refrigeración y Aire Acondicionado es un estándar de energía popular para centros de datos. Comparte directrices de HVAC&R para el uso de tecnología sostenible en un entorno de construcción. Estándares regulatorios y operativos de centros de datos Otros estándares regulatorios y operativos incluyen: - SAS 70 Tipo I o II - Ley Sarbanes-Oxley - Ley Gramm-Leach-Bliley - Estándar ISO 9000 (para calidad) - Estándares ISO 27001 (para seguridad de la información) - Estándares ISO 14000 (para gestión ambiental) - Estándares EN 50600-2-6 (para operaciones y gestión) - Ley de Portabilidad y Responsabilidad de Seguros de Salud (HIPAA) Mejores prácticas para construir centros de datos Las prácticas de diseño de centros de datos adecuadas transforman un espacio en una instalación de centro de datos eficiente capaz de alojar y operar infraestructura de TI. Las empresas enfatizan la organización del espacio físico, los sistemas de refrigeración, las utilidades de energía y la seguridad para operaciones sin problemas. Espacio físico y organización Diseñar un centro de datos empresarial es más complejo que solo conocer el espacio que tienes. Es fundamental encontrar la instalación de centro de datos del tamaño adecuado para poder acomodar futuras actualizaciones según las necesidades crecientes del negocio. Por otro lado, tampoco quieres espacio sin usar. Considera los siguientes factores al planificar un diseño de espacio de centro de datos. - El espacio de piso es el área de la instalación donde almacenas el equipo de TI. Aunque no puedes planificar espacio adicional al remodelar un centro de datos existente, considera hacerlo al diseñar una nueva instalación. De esa manera, estarás mejor posicionado para acomodar las necesidades organizacionales futuras. - La iluminación es esencial para la videovigilancia. Considera usar luces amigables con el medio ambiente que se enciendan con sensores de movimiento a medida que las personas ingresan. Además, es mejor mantener las luces encendidas durante el mantenimiento o las reparaciones. - El ruido es otro componente que necesita la atención de los propietarios de centros de datos. El zumbido de los servidores y los ventiladores de refrigeración crea ruido, por lo que es posible que necesites protección auditiva. - La temperatura generalmente permanece baja con los sistemas de refrigeración en su lugar. Por lo tanto, los técnicos de soporte pueden necesitar ropa protectora mientras trabajan en instalaciones de centros de datos. - El peso es otro factor a considerar debido a la carga del equipo de TI, especialmente en centros de datos con pisos elevados para el paso de flujos de aire de refrigeración. - Los gabinetes y racks son esenciales para alojar equipos de TI. Algunas empresas agregan racks vacíos para acomodar más servidores para necesidades futuras. - Los cables son clave para la conectividad de red y la distribución de energía en un centro de datos. Para seguridad y eficiencia, considera usar una mezcla de cables de fibra óptica y cobre con los diámetros más pequeños. Además, se puede desplegar un sistema de vigas aéreas o el cableado debe mantenerse debajo del piso para despejar los caminos. Cómo encontrar el tamaño adecuado del centro de datos El tamaño del centro de datos varía según las necesidades de una organización, pero se reduce a factores como configuraciones de servidores, tecnologías que usas, arquitecturas de red y presupuesto. - La densidad mide la cantidad de energía que una instalación utiliza para las operaciones del centro de datos. Se está volviendo cada vez más importante a medida que las empresas utilizan tecnologías de consolidación como la virtualización de servidores para hacer más con menos. Puedes calcular el tamaño y la densidad de un centro de datos a partir de la carga máxima en kilovatios y el espacio de cómputo. - El tamaño físico es el metraje cuadrado de espacio en tu centro de datos. Con la tecnología más reciente, una sala de centro de datos puede albergar más servidores y matrices de almacenamiento que antes. Por eso es esencial considerar el espacio para el diseño, la planificación de capacidad y las discusiones de densidad. - La tecnología que usas juega un papel clave en encontrar el tamaño adecuado del centro de datos. Por ejemplo, las empresas que utilizan tecnología heredada pueden manejarse con la arquitectura de red y servidor tradicional de centros de datos más pequeños. Sin embargo, deben considerar las tecnologías de procesamiento, la consolidación de servidores y la densidad antes de actualizar su capacidad de cómputo. Seguridad del centro de datos Además de proteger la instalación, las organizaciones también deben proteger su red, datos e infraestructura de TI. La seguridad en un centro de datos involucra los siguientes aspectos. - La seguridad física o seguridad de acceso se refiere a gestionar el personal humano para que solo los ejecutivos autorizados puedan acceder a la instalación y su equipo. Las medidas comunes de seguridad física de centros de datos incluyen desplegar videovigilancia, mantener registros de empleados, personal de seguridad y limitar el acceso a racks y servidores. - La seguridad de la instalación incluye varias medidas de mantenimiento predictivo que protegen un entorno de centro de datos de la humedad, temperatura, energía y otros fallos ambientales. - La seguridad de la red protege una red de centro de datos con sistemas de detección de intrusiones (IDS), firewalls y listas de control de acceso (ACLs) para otorgar o denegar permiso a aquellos que solicitan acceso a entornos digitales. - La encriptación y respaldo de datos mantienen los datos sensibles seguros con protección por contraseña y respaldo de datos. Software de seguridad de centros de datos Las organizaciones combinan las siguientes soluciones para proteger las instalaciones y entornos de centros de datos. - Software de firewall - Software antivirus - Software de monitoreo de registros - Software de seguridad de red - Herramientas de gestión de configuración - Sistemas de detección y prevención de intrusiones (IDPS) Diseño de refrigeración de centros de datos La energía que un centro de datos utiliza para alimentar servidores y otros equipos de TI se convierte en calor. Cuando no se controla, el calor y la humedad dañan los dispositivos eléctricos y pueden llevar a fallos. Por eso los operadores y gerentes de centros de datos utilizan diferentes sistemas de refrigeración y técnicas de ventilación para mantener la temperatura y los niveles de humedad de una instalación. Los diseñadores de centros de datos se enfocan en el tamaño físico de una instalación y los sistemas HVAC para medir sus necesidades de refrigeración. Calculan esto convirtiendo las demandas de energía en vatios a capacidad de refrigeración en toneladas. Sin el sistema de refrigeración del tamaño adecuado, un centro de datos pagará extra por la refrigeración que no necesita o no tendrá suficiente capacidad para soportar los sistemas de TI. Las instalaciones de centros de datos también deben prestar atención a cómo manejan el aire enfriado y calentado. Las habitaciones de hogares y oficinas liberan aire frío de un conducto y eliminan el aire caliente usando otro conducto, permitiendo temperaturas promedio al mezclar aire enfriado y calentado. Este enfoque no funciona en centros de datos ya que contiene racks con temperaturas extremadamente altas que requieren una refrigeración cuidadosa. Diseñar una instalación para un flujo de aire óptimo es crucial para enfriar los sistemas de TI y reducir los costos de servicios públicos. Por eso los diseñadores de centros de datos utilizan esquemas de contención como diseños de pasillo caliente o pasillo frío para manejar el aire de la sala de servidores. ¿Qué es un pasillo caliente o pasillo frío? Un diseño de pasillo caliente o pasillo frío utiliza un pasillo caliente común para recolectar aire caliente del extremo trasero de un rack de servidores mientras expone el lado frontal de estas filas de racks al aire frío. En este arreglo, todos los extremos traseros de los racks se enfrentan entre sí. Otro método comúnmente utilizado es la refrigeración líquida. Este enfoque elimina todas las fuentes de calor e inmersa total o parcialmente los equipos de TI en líquidos dieléctricos enfriados como aceites minerales. Las tecnologías de refrigeración líquida son más eficientes en la transferencia de calor que la refrigeración por aire. Sin embargo, cuando no se hace con precaución, estas tecnologías pueden llevar a inundaciones, intrusión de líquidos, corrosión de partes y desafíos relacionados con la seguridad humana. Energía y rendimiento del centro de datos Los costos de servicios públicos son quizás el mayor gasto operativo para los centros de datos empresariales. Considera los siguientes factores para maximizar el tiempo de actividad y reducir el tiempo de inactividad con opciones de energía confiables y rentables para tu tecnología de centro de datos. - Usa energía limpia libre de ruido eléctrico, picos y sobretensiones. - Mejora la fiabilidad de la energía para prevenir apagones, caídas de tensión e interrupciones. - Instala soluciones de respaldo de energía para minimizar el tiempo de inactividad durante fallos de energía. - Aumenta la eficiencia del uso de energía monitoreando las necesidades de energía para tareas de TI y no TI. - Asegura una capacidad de energía adecuada para operar toda la infraestructura del centro de datos. Eficiencia energética y sostenibilidad de centros de datos Las organizaciones no podrán compartir, almacenar y acceder a datos con solo hacer clic en un botón sin centros de datos. Sin embargo, el suministro limitado de combustibles fósiles y los niveles crecientes de emisiones de dióxido de carbono (CO2) están empujando a las empresas a ser más conscientes sobre la eficiencia energética. Por eso están siendo más conscientes sobre reducir la electricidad desperdiciada y la efectividad del uso de energía (PUE). Los centros de datos a menudo terminan desperdiciando electricidad debido al uso de suministros de energía ininterrumpida (USPs) para operar su infraestructura. Su eficiencia energética se reduce ya que la energía de entrada no resulta en trabajo útil. Por eso utilizan medidas como PUE para estimar la eficiencia energética. Principios de diseño sostenible de centros de datos: - La refrigeración de alta eficiencia se utiliza para limitar el uso de energía de los sistemas de refrigeración. - Herramientas y tecnologías digitales para facilitar la distribución del flujo de energía. - Uso de energía baja en carbono y adopción de fuentes de energía renovable. - Optimización y automatización de software para rastrear y corregir el desperdicio de energía. PUE es la relación entre la cantidad de energía que ingresa a un centro de datos y la energía utilizada por la infraestructura de TI en él. Las empresas con relaciones más cercanas a uno se consideran que tienen una infraestructura de centro de datos más eficiente. Una forma de lograr la mejor puntuación de PUE es reducir los usos de energía no relacionados con TI y crear un espacio energéticamente eficiente. Las empresas también están apuntando a lograr emisiones netas de carbono cero con centros de datos verdes que utilizan energía de fuentes renovables. Por ejemplo, pueden usar energía solar, eólica, geotérmica o hidroeléctrica para alimentar la infraestructura de TI en las instalaciones. Lista de verificación de diseño de centros de datos Las organizaciones no pueden adoptar un enfoque único para todos al diseñar centros de datos. Por eso es mejor configurarlos para la eficiencia con los siguientes consejos. - Usa métricas de PUE para medir la eficiencia energética. - Gestiona y optimiza el flujo de aire para una refrigeración adecuada. - Mejora el manejo de energía para mejorar la distribución de energía. - Estrategia de diseño de racks para una mejor planificación de capacidad. - Crea directrices de seguridad para mantener el entorno del centro de datos seguro. Construir vs. comprar un centro de datos: Consideraciones clave El diseño de tu centro de datos también depende de si estás construyendo uno nuevo o comprando y actualizando uno existente. Construir uno requiere una cantidad significativa de capital, planificación y tiempo para completar. Por otro lado, puedes usar servicios de colocación para arrendar servidores y pagar costos operativos comparativamente menores. ¿No estás seguro de qué es lo mejor para ti? Considera los siguientes factores antes de finalizar el diseño de tu centro de datos. - Considera el tiempo de comercialización. El diseño y la línea de tiempo de construcción también impactan el costo total de propiedad (TCO), especialmente si estás construyendo una instalación. Por ejemplo, puede tomar hasta 30 meses construir completamente centros de datos. Trabajar con proveedores de infraestructura de centros de datos reduce este tiempo a un año, ya que a menudo tienen sitios en los que puedes construir. - La planificación de capacidad es importante porque el equipo de TI más antiguo es barato de adquirir, pero puede aumentar tu costo incluso después de las actualizaciones. No quieres que el equipo de cómputo supere la infraestructura de soporte. Considera optar por construcciones modulares para extender la vida útil del centro de datos. - La eficiencia energética ya no es un gesto simbólico para mostrar tus compromisos de responsabilidad social corporativa. Los centros de datos consumen alrededor de 1,00 kilovatios hora (kWh) por metro cuadrado, aproximadamente 10 veces lo que consume un hogar estadounidense típico. Se estima que los centros de datos asumirán hasta el 4% del consumo global de electricidad para 2030. Puedes usar tecnologías de ahorro de energía fácilmente en un nuevo centro de datos, pero los costos de energía seguirán siendo el mayor gasto. - La gestión de operaciones de centros de datos es importante. Las organizaciones necesitan considerar si tienen profesionales capacitados para mantener sistemas críticos de centros de datos las 24 horas. Algunas empresas trabajan con proveedores de servicios externos para disfrutar del apoyo de equipos capacitados que pueden acelerar las reparaciones y minimizar las interrupciones. Además de estos factores, la evaluación final debe basarse en si construir un centro de datos te da una ventaja estratégica o restringe tus recursos a largo plazo. Preguntas para hacer al evaluar construir vs. comprar Discute estas preguntas internamente para tener más información sobre si construir o comprar es más adecuado para tu organización. - Experiencia: ¿Ha operado tu organización un centro de datos en el pasado? ¿Ha construido uno anteriormente? - Relación: ¿Ya has trabajado con proveedores de consultoría de infraestructura de TI que pueden ayudar con el diseño y mantenimiento de infraestructura? - Alcance y escala del proyecto: ¿Cómo se compara el tamaño y alcance de la instalación propuesta con la última? - Presupuesto y resultados anteriores: ¿Pudiste mantener el último proyecto de centro de datos dentro del presupuesto aprobado? ¿Se completó a tiempo? Además, ¿el equipo quedó satisfecho con los resultados? ¿Hubo cambios que impactaron el costo y el tiempo para completar el proyecto? - Errores: ¿Qué puedes hacer para evitar errores anteriores cometidos durante el último proyecto de centro de datos? Desafíos de construcción de centros de datos Las organizaciones deben prestar atención a los siguientes factores para asegurar operaciones sin problemas de la instalación mientras construyen un centro de datos. - Espacio de expansión insuficiente: Las necesidades empresariales pueden diferir en el futuro. Por eso es mejor decidir los requisitos de metraje cuadrado después de calcular el espacio para equipos de TI, espacio de oficina y áreas de preparación. - Problemas de energía y cableado: La mayoría de las fallas de energía o interrupciones no planificadas ocurren debido a una mala planificación de respaldo de energía. Además, los centros de datos también deben enfocarse en reducir la latencia con software de monitoreo de red. - Costo total de propiedad: Además de los gastos de capital y los costos de energía, los centros de datos requieren mantenimiento regular. Crear un presupuesto es importante para alinear estos costos con el perfil de riesgo de una organización. - Gestión del rendimiento: La fiabilidad del sistema y la alta disponibilidad son clave para el éxito de un centro de datos. Las empresas no pueden operar eficientemente sin un enfoque calculado para gestionar ambos. Software de gestión de infraestructura de centros de datos (DCIM) Las soluciones DCIM son críticas para la gestión de centros de datos, el monitoreo de activos y el seguimiento del rendimiento. Las empresas utilizan estas herramientas para aumentar el tiempo de actividad y la disponibilidad mientras optimizan la gestión de datos y la documentación. Mejores soluciones DCIM - Site24x7 - ManageEngine OpManager - IBM Turbonomic - Nlyte - Cisco Nexus Dashboard * Arriba están las cinco principales gestiones de infraestructura de centros de datos líderes del Informe Grid® de Verano 2024 de G2. Diseñar bien es difícil, pero no hacerlo es desastroso Es menos probable que notemos si un diseño es bueno o malo si logra satisfacer nuestras necesidades. Sin embargo, los centros de datos son instalaciones complejas que pueden volverse inmanejables rápidamente sin un diseño bien planificado. Sin él, comprometerás la eficiencia de tu sistema de computación en la nube, dispositivos de almacenamiento y sistemas de redes, todos clave para impulsar las operaciones empresariales. Comienza a optimizar el flujo de datos entre centros de datos y activos de infraestructura con soluciones de redes de centros de datos. Este artículo fue escrito originalmente en 2023. Ha sido actualizado con nueva información.