data center

Projeto de Projeto de DatacentersDatacenters

Prof. Rafael Guimarães, [email protected]

AgendaAgenda

• Introdução aos datacenters– O que são, desafios, tipos

• Considerações de projeto• Áreas funcionais de um datacenter• Cabeamento horizontal e backbone• Organização de racks e refrigeração• Classificação de datacenters em tiers• Técnicas de identificação

– Racks, cabos, conexões

• Datacenter verde

O que é um O que é um datacenterdatacenter??

• É uma edificação, ou parte de uma edificação, cuja função primária é hospedar uma sala de computadores e suas áreas de suporte.– Hospeda equipamentos e dados de missão

crítica!

DesafiosDesafios• Desafios de um datacenter

– Garantir disponibilidade de aplicações/sistemas (SLA)

– Hospedar sistemas complexos e heterogêneos

– Garantir níveis de serviço para tempo de resposta

– Manipular grandes quantidade de dados (disponíveis e backups)

– Manter conformidade com normas regulatórias e de segurança

– Acompanhar alterações nos requisitos de negócio

– Aplicar práticas “verdes” e de redução de consumo de energia

Tipos de Tipos de datacenterdatacenter

• Existem basicamente dois tipos:– Datacenter corporativo

• Possuído e operado por corporações privadas, institutos e órgãos governamentais

• Suportado por equipe de TI própria ou contratados

– Datacenter de Internet• Possuído e operado por operadores de telecom e

provedores de serviços• Provê terceirização de TI

Considerações de projetoConsiderações de projeto

• Coordenação de todos os aspectos de projeto é crítica:– Sistema de cabeamento de telecomunicações

– Projeto de piso de equipamentos

– Projetos elétricos

– Projeto arquitetônico

– Ar-condicionado

– Segurança

– Iluminação

Processo de projetoProcesso de projeto

• Processo de projeto recomendado:– Estimar as necessidades dos equipamentos à

capacidade total

– Antecipar crescimento futuro do datacenter

– Prover todos os requisitos para arquitetos e engenheiros

– Criar um projeto de piso de equipamentos

– Projetar sistema de cabeamento de telecomunicações

Áreas funcionaisÁreas funcionais

• 5 áreas funcionais propostas pela norma TIA-942:– Sala de entrada (ER)

– Área de distribuição principal (MDA)

– Área de distribuição horizontal (HDA)

– Área de distribuição de zona (ZDA) opcional

– Área de distribuição para equipamentos (EDA)

• Idealmente salas separadas, o que não é prático para maioria das organizações– Pode ser consolidado em áreas pré-definidas


• Sala de entrada (ER)– Demarcação de ponto de provimento de acesso

– Equipamento de terminação para cabos de provedor de acesso

– Interface entre cabeamento do datacenter e cabeamento do edifício

– Caminho para todos os cabos de entrada

– Pode ser localizada dentro ou fora da sala de computadores


• Área de distribuição principal (MDA)– Ponto central de distribuição

– Inclui as conexões principais (MC)

– Pode incluir conexões horizontais (HC)

– Roteadores e switches núcleo para LAN/SAN e PBX

– Localizado dentro da sala de computadores

– Deve haver pelo menos uma MDA


• Área de distribuição horizontal (HDA)– Suporta todo o cabeamento para a área de

distribuição de equipamentos

– Inclui as conexões horizontais (HC)

– Switches para os equipamentos na EDA estão aqui

– Localizado dentro da sala de computadores

– Mínimo de uma HAD por andar


• Área de distribuição de zona (ZDA)– Ponto de interconexão opcional com o

cabeamento horizontal

– Localizada entre HAD e EDA

– Permite reconfiguração frequente e flexibilidade

– Deve servir no máximo 288 conexões para evitar congestionamento de cabos

– Não deve possuir nenhum equipamento ativo


• Zona de distribuição para equipamentos (EDA)– Espaço para equipamentos – servidores,

mainframes, storage etc

– Cabeamento horizontal termina aqui em patch panels

– Cabeamento ponto-a-ponto entre equipamentos é permitido

Cabeamento horizontalCabeamento horizontal

• Topologia de cabeamento horizontal

Cabeamento horizontalCabeamento horizontal

• Cabeamento entre HAD e EDA incluindo cabos horizontais, patch cords etc

Cabeamento Cabeamento backbonebackbone

Cabeamento Cabeamento backbonebackbone

• Cabeamento entre ER, MDA e HAD• Deve permitir reconfigurações de rede e

crescimento futuro

Topologia reduzidaTopologia reduzida

• Redução da topologia de datacenter– Consolidação de ER, MDA e HDA

– Aplicável à maioria das empresas

Passagem de cabosPassagem de cabos

• O cabeamento do datacenter deve seguir a norma ANSI/TIA-596-B

• Os cabos não deve passar por espaços públicos a não ser quando protegidos por passagens seguras

• Acessos para manutenção, caixas de junção e caixas de distribuição devem ser trancadas e monitoradas


• Sala de entrada (ER)– Cabos deve passar por baixo do piso (elevado)

– Cada provedor de acesso deve possuir ao menos um conduíte de 4’’

– Deve seguir a norma ANSI/TIA-569-B

Passagem de cabosPassagem de cabos• Por baixo do piso (elevado)

– Cabeamento por baixo do piso deve passar por calhas ventiladas para evitar bloqueio do fluxo de ar

– Calhas devem ser instaladas em múltiplas camadas

– Mais barato do que cabeamento aéreo se o piso for elevado

– Deve prover capacidade de crescimento

– Separar fibras de cabos de cobre e de cabos de energia


• Cabeamento aéreo– Calhas devem ser instaladas em múltiplas

camadas (3 camadas)• Camada inferior: cabeamento de cobre• Camada intermediária: fibra• Camada superior: cabos de energia

– Calhas devem ser suportadas pelo teto

RacksRacks

• Posicionamento de racks– Corredor quente / corredor frio alternados

– Corredores frios são a frente e corredores quentes a traseira dos racks

– Se houver piso elevado• Cabos de energia passam pelos corredores frios• Cabos de dados passam pelos corredores quentes

RefrigeraçãoRefrigeração

• 9 soluções– Cada solução tem

sua aplicação ideal

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Refrigeração para pisos fixosRefrigeração para pisos fixos

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Refrigeração para pisos fixosRefrigeração para pisos fixos

Fonte: www.apcdistributors.com

Refrigeração para pisos elevadosRefrigeração para pisos elevados

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Refrigeração para pisos elevadosRefrigeração para pisos elevados

Fonte: www.apcdistributors.com

RefrigeraçãoRefrigeração

• Sistemas de condução de calor/frio por dutos

TiersTiers

• A norma TIA-942 define 4 tiers (“níveis”) para datacenters:– Relacionados com os níveis de disponibilidade

da infraestrutura

– As classificações de tiers foram definidas originalmente pelo Uptime Institute

– Sistemas críticos podem ter diferentes classificações

– Classificações podem cair à medida que a carga do datacenter aumenta com o tempo

TiersTiers

• Tier I – Básico– Caminho único para distribuição de energia e de

refrigeração

– Sem componentes redundantes

– Não necessita ter piso elevado

– Suscetível a interrupção devido a atividades planejadas ou não planejadas

– 28,8h anuais fora do ar

TiersTiers

• Tier II – Componentes redundantes– Caminho único para distribuição de energia e de

refrigeração

– Componentes redundantes

– Possui piso elevado

– Um pouco menos suscetível a interrupções do que o Tier I


TiersTiers

• Tier III – Manutenibilidade concorrente– Múltiplos caminhos para distribuição de energia e

de refrigeração – apenas um caminho ativo


– Permite a realização de qualquer atividade programada relacionada com infraestrutura sem interrupção da operação


TiersTiers

• Tier IV – Tolerante a falhas– Múltiplos caminhos ativos para distribuição de

energia e de refrigeração


– Todos os componentes de hardware devem possuir duas fontes de alimentação

– Suporta pelo menos uma falha ou evento não programado que não cause impacto crítico


TiersTiers

• Tier IV – Redundância de fornecimento de energia

TiersTiersTier Características de negócio Efeito no projeto do sistema

I•Tipicamente empresas pequenas•Presença online limitada•Pequena dependência de TI•Tempo fora do ar é tolerado

•Vários pontos únicos de falha•Sem gerador se UPS suporta 8min•Geralmente não suporta mais de 10min de falta de energia

II•Parte da receita se obtém online•Múltiplos servidores•Sistema de telefonia é vital•Dependente de email•Tolerante a paradas programadas

•Alguma redundância no fornecimento de energia e sistema de refrigeração•Gerador de backup•Pode suportar 24h sem energia•Sala de dados formal separada as outras áreas

III•Presença global•Maior parte da receita é obtida online•Sistema telefônico VoIP•Alta dependência de TI•Alto custo por tempo parado

•Sistemas de energia e refrigeração redundantes•Provedores de serviços redundantes•Pode suportar 72h sem energia•Permite manutenção concorrente•Planejamento cuidadoso da escolha do local

IV•Negócio de vários milhões•Maioria da receita de transações eletrônicas•Modelo de negócios dependente de TI•Custo extremamente alto por tempo parado

•2N sistemas de energia e refrigeração•Pode suportar 96h sem energia•Critério rígido de escolha do local•Equipe de manutenção 24/7 no local

Identificação de setoresIdentificação de setores

• O piso deve seguir a matriz do próprio datacenter

• Use duas letras e dois dígitos numéricos para cada pedaço de 60cm x 60cm do piso– Ou cada módulo do piso elevado

– AA, AB, AC, …, AZ, BA, BB, BC, …

– Similar à batalha naval

Identificação de setoresIdentificação de setores

• Localização de um rack– Se houver mais de um andar, colocar o número

de andar como prefixo: 2AJ05

Identificação de Identificação de patch panelspatch panels

• Usar letras (A,B,C,...) de cima para baixo


• Conexões do patch panel– Rack, seguido do patch panel seguido das portas


• Cabos e patch cords– Devem possuir indicações de ambas as

terminações nas duas pontas do cabo

DatacenterDatacenter verde verde

• Por muitos anos, questões ambientais foram consideradas preocupações para poucos

• Para CEOs– Consumo de energia e preocupações ambientais

assumem novo significado ao bloquear a capacidade de crescimento da empresa

• Para CIOs– Necessidade de encontrar

maneiras de ampliar acapacidade das operaçõespara atender exigências donegócio

Datacenter Datacenter verdeverde

• Custos de energia em ascensão• Equipamentos de TI pressionando infraestrutura

de energia e resfriamento– Crise operacional e econômica pode estar em

vias de acontecer

• Eficiência energética passa a integrar lista de parâmetros operacionais junto com disponibilidade, confiabilidade e desempenho.

• Transição para um datacenter verde e a otimização da eficiência operacional podem ser tarefas complexas


• Tornar-se verde é uma necessidade que as empresas terão que incorporar o quanto antes se quiserem sobreviver economicamente

• Desafios para os CIOs– Surgimento de servidores mais rápidos,

dispositivos de armazenamento mais baratos e equipamentos de rede mais flexíveis

• Demandam cada vez mais energia!

– Evolução dos servidores de alta densidade (blades), aumentou densidade térmica

• Sobrecarregam sistemas de refrigeração


• Custos de eletricidade e refrigeração representam até 44% do TCO de um datacenter

• Custo para fornecer energia e resfriar servidores durante 3 anos é atualmente 1,5x maior do que custo de compra de softwares para servidores

• O problema atual não é só pagar pelos servidores, é ter verba para pagar pela energia e resfriamento

• Algumas empresas não conseguem instalar novos servidores pois não há energia adicional, seja qual for o preço

Datacenter Datacenter verdeverde• Demanda por energia para servidores duplicou

de 2000 para 2005• Energia utilizada para servidores, resfriamento e

infraestrutura de apoio foi responsável por 1,2% de todo o uso de eletricidade nos EUA neste período

• Nos EUA diversas fornecedoras de energia oferecem descontos em contrapartida a uma maior eficiência energética por parte dos consumidores

• Na Austrália, grandes consumidores devem apresentar plano de avaliação e ação

DatacenterDatacenter verde verde• Para caminhar em direção a um datacenter verde:

– Mudanças energéticas e de resfriamento

– Virtualização

– Hardware e software eficientes em termos de energia

– Iniciativas de gerenciamento de energia e cargas de trabalho

Datacenter Datacenter verdeverde• Passos iniciais para datacenter verde

– Avaliação de melhores práticas– Auditoria energética

• Certamente aparecerão inúmeras oportunidades para melhoria da eficiência energética– Grandes projetos de infraestrutura

• Upgrade de resfriadores• Upgrade do sistema de UPS

– Melhorias simples e baratas• Bloqueio de aberturas p/ cabos para impedir saída de ar frio• Remoção de bloqueios de cabos sob o piso que impeçam

circulação de ar• Desligamento de servidores sem carga de trabalho• Desligamento de unidades de ar-condicionado em áreas

refrigeradas em excesso


• Aplicar enfoque modular no projeto futuro com relação à energia e resfriamento– Necessidades do negócio provavelmente irão

mudar ao longo do tempo

– Permitir fácil expansão ou modificação

Datacenter Datacenter verdeverde• Melhorias no layout de racks e salas podem contribuir

com investimento inicial baixo– Organizar equipamentos de TI em configuração de

corredor quente e corredor frio

– Posicionar equipamento de forma a tornar possível o controle do fluxo de ar entre alas quentes e frias

• O ar quente não deve circular novamente pelas entradas de resfriamento dos equipamentos de TI

– Utilizar opções complementares de resfriamento de baixo custo – água ou outros refrigeradores

– Aumentar eficiência de resfriamento com trocadores de calor de porta traseira ou sistemas de racks embutidos para dissipar calor


• Estudos da IBM demonstraram que servidores blade reduzem as necessidades de energia e resfriamento em 25% a 40%– Além da economia de espaço!

• Virtualização pode melhorar a eficiência energética do datacenter– Menos servidores são necessários

– Diferença de consumo/calor de entre servidores utilizados 100% do tempo ou 15% é pequena

– Servidores sem uso podem ser desligados

BibliografiaBibliografia• ANIXTER. Datacenter Infrastructure Resource Guide.

Glenview: Anixter, 2008.• CHALASANI, Sri. TIA-942: Data center standards. 2010.• FURUKAWA. Guia de recomendação para um data

center. Curitiba: Furukawa, 2009.• IBM. O Datacenter verde. Somers: IBM, 2007.• TELECOMMUNICATIONS Industry Association.

TIA-942: Telecommunications Infrastructure Standard for Data Centers. Arlington: TIA, 2005.

• http://www.fiberoptics4sale.com/wordpress/cabling-a-data-center-to-tia-942-standard/

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