Un centro de datos es una sala, edificio o instalación física que alberga infraestructura de TI para crear, ejecutar y entregar aplicaciones y servicios, además de almacenar y gestionar los datos asociados con dichas aplicaciones y servicios.

Durante los últimos años, los centros de datos han pasado de ser instalaciones en local, de propiedad privada, con controles estrictos, que albergaban infraestructura de TI tradicional para uso exclusivo de una compañía, a ser instalaciones remotas o redes de instalaciones de propiedad de proveedores de servicios cloud que albergan infraestructura de TI virtualizada para uso común de varias empresas y clientes.

Existen diferentes tipos de instalaciones de centro de datos; una misma compañía puede utilizar más de un tipo, en función de las cargas de trabajo y la necesidad de negocio.

Centros de datos empresariales (en local)

En este modelo de centro de datos, toda la infraestructura de TI y los datos se alojan en local. Muchas empresas optan por tener sus propios centros de datos en local porque sienten que tienen más control sobre la seguridad de la información y pueden cumplir más fácilmente las normativas, como el Reglamento general de protección de datos (GDPR) de la Unión Europea o la Health Insurance Portability and Accountability Act (Ley de Portabilidad y Responsabilidad de Seguros Médicos, HIPAA) de EE. UU. En un centro de datos empresariales, la compañía es responsable de todas las tareas de despliegue, supervisión y gestión.

Centros de datos de cloud público

Los centros de datos en cloud (también llamados centros de datos de cloud computing) albergan recursos de infraestructura de TI de uso compartido entre varios clientes, desde decenas hasta millones, a través de una conexión a Internet.

Muchos de los centros de datos en cloud más grandes, llamados centros de datos de hiperescala, están dirigidos por proveedores de servicios cloud, como Amazon Web Services (AWS), Google Cloud Platform, IBM Cloud, Microsoft Azure y Oracle Cloud Infrastructure. De hecho, la mayoría de los proveedores de cloud más importantes dirigen varios centros de datos de hiperescala en distintas partes del mundo. Por lo general, los proveedores de servicios cloud mantienen centros de datos periféricos más pequeños ubicados más cerca de los clientes del cloud (y de los clientes de los clientes del cloud). Para las cargas de trabajo con un alto nivel de uso de datos, como la analítica de big data, la inteligencia artificial (IA) y las aplicaciones de entrega de contenido, los centros de datos periféricos pueden minimizar la latencia y mejorar así el rendimiento general de la aplicación y la experiencia del cliente.

Centros de datos gestionados e instalaciones de coubicación

Los centros gestionados y las instalaciones de coubicación son opciones adecuadas para las organizaciones que no tienen el espacio, el personal o la experiencia necesarios para desplegar y gestionar su infraestructura de TI en local de forma parcial o total, pero que prefieren no alojar esa infraestructura mediante los recursos compartidos de centro de datos de cloud público.

En un centro de datos gestionados, la compañía cliente alquila servidores, almacenamiento y hardware de red dedicados del proveedor del centro de datos, y el proveedor del centro de datos se encarga de la administración, la supervisión y la gestión para la compañía cliente.

En una instalación de coubicación, la compañía cliente es la propietaria de toda la infraestructura y alquila un espacio dedicado para alojarla dentro de la instalación. En el modelo de coubicación tradicional, la compañía cliente tiene acceso exclusivo al hardware y total responsabilidad por su gestión; esta opción es ideal para la privacidad y la seguridad, pero no suele ser práctica, sobre todo durante interrupciones o emergencias. Hoy en día, la mayoría de los proveedores de coubicación ofrecen servicios de gestión y supervisión para los clientes que los desean.

Los centros de datos gestionados y las instalaciones de coubicación se utilizan para alojar tecnología de copia de seguridad y recuperación tras desastre de datos remotos para pequeñas y medianas empresas (pymes).

La mayoría de los centros de datos modernos, incluso los centros de datos locales internos, han evolucionado desde la arquitectura de TI tradicional, en la que cada aplicación o carga de trabajo se ejecuta en su propio hardware dedicado, hasta la arquitectura en cloud, en la que los recursos de hardware físico (CPU, almacenamiento, redes) están virtualizados. La virtualización permite abstraer estos recursos de sus límites físicos y agruparlos en una capacidad que se puede asignar a varias aplicaciones y cargas de trabajo en cualquier cantidad requerida.

La virtualización también habilita una infraestructura definida por software (SDI), que se puede suministrar, configurar, ejecutar, mantener y desacelerar mediante programación, sin intervención humana.

La combinación de arquitectura cloud y SDI ofrece muchas ventajas a los centros de datos y a sus usuarios, incluidas las siguientes:

• Uso óptimo de los recursos de cálculo, almacenamiento y redes. La virtualización permite que las empresas o los clouds presten servicio al máximo posible de usuarios con el mínimo posible de hardware, y con el mínimo posible de capacidad sin usar o desocupada.

• Rápido despliegue de aplicaciones y servicios. Gracias a la automatización de SDI, suministrar nueva infraestructura es tan fácil como hacer una solicitud a través de un portal de autoservicio.

• Escalabilidad. La infraestructura de TI virtualizada es mucho más fácil de escalar que la infraestructura de TI tradicional. Incluso las empresas que utilizan centros de datos en local pueden añadir capacidad bajo demanda enviando cargas de trabajo al cloud cuando sea necesario.

• Variedad de servicios y soluciones de centro de datos. Las empresas y los clouds ofrecen a los usuarios diversas formas de consumir y entregar TI, y todas desde la misma infraestructura. Las diferentes opciones dependen de las demandas de carga de trabajo, e incluyen infraestructura como servicio (IaaS), plataforma como servicio (PaaS) y software como servicio (SaaS). Estos servicios se pueden ofrecer en un centro de datos privado o bien como soluciones en cloud en un entorno de cloud privado, cloud público, cloud híbrido o multicloud. 

• Desarrollo nativo en cloud.  La contenerización y la informática sin servidor, junto con un sólido ecosistema de código abierto, habilitan y aceleran los ciclos de DevOps y la modernización de aplicaciones, así como las aplicaciones que se desarrollan una vez y se despliegan en cualquier lugar.

Servidores

Los servidores son sistemas potentes que suministran aplicaciones, servicios y datos a los dispositivos de los usuarios finales. Los servidores de centro de datos están disponibles en varios factores de forma:

• Servidores montados en bastidor: son servidores autónomos planos, del tamaño de una pequeña caja de pizza, diseñados para apilarse unos encima de otros en un bastidor, para ahorrar espacio (con respecto a un servidor local o torre). Todos los servidores de montaje en bastidor tienen su propia fuente de alimentación, ventiladores de refrigeración, interruptores de red y puertos, junto con el procesador, la memoria y el almacenamiento habituales.

   

• Servidores blade: están diseñados para ahorrar aún más espacio. Cada blade contiene procesadores, controladores de red, memoria y, en algún momento, almacenamiento; están hechos para encajar en un chasis que aloja varios blades y contiene la fuente de alimentación, la gestión de red y otros recursos para todos los blades del chasis.

   

• Mainframes: son sistemas de alto rendimiento con varios procesadores que pueden hacer el trabajo de toda una sala de servidores blade o montados en bastidor. Los mainframes, los primeros sistemas virtualizables, pueden procesar miles de millones de cálculos y transacciones en tiempo real.

La elección de factor de forma depende de muchos factores, incluido el espacio disponible en el centro de datos, las cargas de trabajo que se ejecutan en los servidores, la potencia disponible y el coste.

Sistemas de almacenamiento

La mayoría de los servidores incluyen alguna funcionalidad de almacenamiento local —llamado almacenamiento adjunto directo (DAS)— para que los datos usados con frecuencia (datos calientes) permanezcan cerca de la CPU.

El almacenamiento adjunto de red (NAS) y la red de área de almacenamiento (SAN) son otras dos de las configuraciones de centro de datos.

NAS proporciona almacenamiento de datos y acceso a datos a varios servidores a través de una conexión Ethernet estándar. El dispositivo NAS suele ser un servidor dedicado con varios soportes de almacenamiento; unidades de disco duro (HDD) y/o unidades de estado sólido (SSD).

Al igual que NAS, una SAN permite el almacenamiento compartido, pero usa una red separada para los datos y consiste en una combinación más compleja de varios servidores de almacenamiento, servidores de aplicación y software de gestión de almacenamiento.

Un único centro de datos puede utilizar tres configuraciones de almacenamiento (DAS, NAS y SAN), así como los tipos de almacenamiento de archivos, almacenamiento en bloque y almacenamiento de objetos. 

Redes

La red de los centros de datos, que consta de varios tipos de conmutadores, direccionadores y fibra óptica, transporta tráfico de red a través de los servidores (llamado tráfico este/oeste), y con origen/destino en los servidores y a los clientes (llamado tráfico norte/sur).

Como ya se ha mencionado anteriormente, los servicios de red de un centro de datos suelen estar virtualizados. Este factor permite crear redes de superposición definidas por software, creadas sobre la infraestructura física de la red, para adaptarse a acuerdos de nivel de servicio (SLA) o controles de seguridad específicos.

Suministro de energía y gestión de cables

Los centros de datos deben estar siempre activos, en todos los niveles. La mayoría de los servidores disponen de fuentes de energía duales. Los sistemas de alimentación ininterrumpible (UPS) de batería protegen contra sobretensiones y cortes de energía breves. Se pueden activar generadores potentes si se produce alguna interrupción de energía más grave.

Con miles de servidores conectados por varios cables, la gestión de cables es una cuestión importante que tener en cuenta en el diseño del centro de datos. Si los cables están demasiado próximos entre sí, se pueden originar comunicaciones cruzadas, que pueden afectar negativamente a las velocidades de transferencia de datos y la transmisión de señales. Además, si se juntan demasiados cables, se puede generar un calor excesivo. La construcción y la ampliación del centro de datos se deben realizar de conformidad con los códigos de edificación y los estándares del sector para garantizar que el cableado sea eficiente y seguro.

Redundancia y recuperación tras desastre

El coste del tiempo de inactividad de los centros de datos es muy elevado para los proveedores y sus clientes, y los operadores y arquitectos de centro de datos hacen todo lo posible para aumentar la resiliencia de sus sistemas. Entre las medidas que aplican, se incluyen desde matrices redundantes de discos independientes (RAID), para proteger contra la corrupción o la pérdida de datos en caso de fallos de soporte de almacenamiento, hasta infraestructuras de refrigeración de centro de datos de reserva, que mantienen los servidores en marcha a temperaturas óptimas, incluso si falla el sistema de refrigeración primario.

Muchos de los grandes proveedores de centros de datos tienen centros de datos ubicados en distintas regiones geográficas, de modo que si ocurre un desastre natural o una disrupción política en una región, se puedan migrar las operaciones a una región diferente para no interrumpir los servicios.

El Uptime Institute (enlace externo a ibm.com) utiliza un sistema de cuatro niveles para clasificar la redundancia y la resiliencia de los centros de datos:

• Nivel I: proporciona componentes básicos de capacidad de redundancia, como un sistema de alimentación ininterrumpible (UPS) y refrigeración 24/7, para dar soporte a las operaciones de TI de un entorno de oficina o más.

   

• Nivel II: añade subsistemas adicionales de energía y refrigeración redundantes, como generadores y dispositivos de almacenamiento de energía, para mejorar la seguridad frente a las interrupciones.

   

• Nivel III: añade componentes redundantes como diferenciador clave de otros centros de datos. No hace falta apagar las instalaciones de nivel III cuando los equipos necesitan mantenimiento ni cuando hay que sustituirlos.

   

• Nivel IV: añade tolerancia a fallos mediante la implementación de varios componentes de capacidad redundante, físicamente aislados e independientes, de modo que cuando falla una parte del equipo no se produce ningún impacto en las operaciones de TI.

Controles ambientales

Los centros de datos deben estar diseñados y equipados para controlar los factores ambientales, que en su mayor parte están interrelacionados, que pueden dañar o destruir hardware y originar tiempos de inactividad catastróficos o de muy alto coste.

• Temperatura: la mayoría de los centros de datos emplean alguna combinación de refrigeración por aire y refrigeración líquida para mantener en marcha los servidores y otro hardware en los intervalos de temperatura apropiados. La refrigeración por aire consiste, básicamente, en dirigir aire acondicionado —más concretamente, aire acondicionado para salas de ordenadores (CRAC)— a toda la sala de servidores, o a filas o bastidores específicos de servidores. Las tecnologías de refrigeración líquida bombean líquido directamente a los procesadores, o en algunos casos sumergen los servidores en refrigerante. Los proveedores de centros de datos recurren cada vez más a la refrigeración líquida para aumentar la eficiencia energética y mejorar la sostenibilidad, ya que requieren menos electricidad y menos agua que la refrigeración por aire.

• Humedad: la alta humedad puede provocar que los equipos se oxiden, y la baja humedad puede aumentar el riesgo de sobretensión de electricidad estática (véase a continuación). Los equipos de control de humedad incluyen los sistemas CRAC ya mencionados, una ventilación apropiada y sensores de humedad.

   

• Electricidad estática: basta una descarga estática de 25 voltios para dañar un equipo o corromper los datos. Las instalaciones de centro de datos están equipadas con equipos que supervisan la electricidad estática y la descargan de manera segura.

   

• Incendios: por razones obvias, los centros de datos deben estar equipados con equipos contraincendios, que se deben probar periódicamente.