データセンターの施設にはさまざまな種類があり、1社の企業でもワークロードやビジネス上のニーズに応じて、複数の種類を使用する場合もあります。

エンタープライズ（オンプレミス）データセンター

このデータセンター・モデルは、すべてのITインフラストラクチャーとデータをオンプレミスでホストしますが、多くの企業はオンプレミスのデータセンターを選択しています。情報セキュリティーをより細かく制御でき、欧州連合の 一般データ保護規則（GDPR） や医療保険の相互運用性と説明責任に関する法律（HIPAA）などの規制に簡単に準拠できます。同社は、エンタープライズ向けデータセンターにおけるすべてのデプロイメント、監視、管理タスクを担当しています。

パブリッククラウド・データセンターとハイパースケール・データセンター

クラウド・データセンター（別名、クラウド・コンピューティング・データセンター）には、インターネット接続を介して数十人から数百万人までの複数の顧客が共有できるITインフラストラクチャー・リソースが格納されています。

最大規模のクラウド・データセンターの多くは、ハイパースケール・データセンターと呼ばれ、Amazon Web Services（AWS）、Google Cloud Platform、IBM Cloud、Microsoft Azureなどの主要なクラウド・サービス・プロバイダー（CSP）によって運営されています。これらの企業は、世界中のあらゆる地域に大規模なデータセンターを持っています。たとえば、IBMは世界中のさまざまな場所で60を超えるIBM Cloudデータセンターを運営しています。

ハイパースケール・データセンターは従来のデータセンターよりも規模が大きく、数百万平方フィート（数万～数十万平米）の面積をカバーできます。通常、少なくとも5,000台のサーバーと数マイルの接続機器が収容されており、面積は60,000平方フィート（約5570平米）にもなることがあります。

クラウド・サービス・プロバイダーは通常、クラウド・カスタマー（およびクラウド・カスタマーの利用者）の近くに小規模なエッジ・データセンター（EDC）を維持しています。エッジ・データセンターは、アプリケーションをエンド・ユーザーに近づける分散コンピューティング・フレームワークであるエッジコンピューティングの基盤を形成します。エッジ・データセンターは、ビッグデータ分析、人工知能（AI）、機械学習（ML）、コンテンツ配信などのリアルタイムでデータ集約型のワークロードに最適です。これらは、レイテンシーを最小限に抑え、アプリケーション全体のパフォーマンスと顧客体験を向上させるのに役立ちます。

マネージド・データセンターとコロケーション施設

マネージド・データセンターとコロケーション施設は、オンプレミスでITインフラストラクチャーを管理するためのスペース、スタッフ、または専門知識が不足している組織にとってのオプションです。これらのオプションは、パブリッククラウド・データセンターの共有リソースを使用することで、インフラストラクチャーをホストしたくないユーザーに最適です。

マネージド・データセンターでは、クライアント企業はプロバイダーから専用サーバー、ストレージ、ネットワーク ハードウェアをリースし、プロバイダーがクライアント企業の管理、監視、運営を担当します。

コロケーション施設の場合、クライアント企業がすべてのインフラストラクチャーを所有し、施設内の専用スペースをリースしてそのインフラストラクチャーをホストします。従来のコロケーション・モデルでは、クライアント企業がハードウェアへの唯一のアクセス権を持ち、その管理の全責任を負います。これはプライバシーとセキュリティの面では理想的ですが、特に停電や緊急事態が発生した場合は現実的ではないことがよくあります。現在、ほとんどのコロケーション・プロバイダーが、希望するクライアント向けに管理および監視サービスを提供しています。

企業は、中小企業（SMB）向けのリモート・データ・バックアップと災害復旧（DR） テクノロジーを収容するために、マネージド・データセンターとコロケーション施設を選択することがよくあります。

サーバー

サーバーは、アプリケーション、サービス、データをエンドユーザーのデバイスに配信する強力なコンピューターです。データセンターのサーバーには、いくつかのフォーム・ファクターがあります。

• ラックマウント型サーバーは、幅が広くて平らなスタンドアロン型のサーバーで、小さなピザ・ボックスほどの大きさです。ラックに積み重ねて設置してスペースを節約できるように設計されています（タワー型サーバーやデスクトップ・サーバーとの比較）。各ラックマウント型サーバーには、通常のプロセッサー、メモリー、ストレージに加えて、独自の電源、冷却ファン、ネットワーク・スイッチ、ポートが備わっています。
  
• ブレード・サーバーは、さらにスペースを節約できるように設計されています。各ブレードには、プロセッサー、ネットワーク・コントローラー、メモリー、場合によってはストレージが含まれます。これらは、複数のブレードを保持するシャーシに収まるように作られており、シャーシ内のすべてのブレード用の電源、ネットワーク管理、およびその他のリソースが含まれています。
• メインフレームは、複数のプロセッサーを搭載した高性能コンピューターで、ラックマウント型サーバーやブレード・サーバーを部屋いっぱいに並べた場合と同等の処理能力を備えています。初めて仮想化が可能になったコンピューターであるメインフレームは、数十億の計算とトランザクションをリアルタイムで処理できます。

サーバー・フォーム・ファクターの選択は、データセンター内の使用可能なスペース、サーバー上で実行されるワークロード、使用可能な電力とコストなど、多くの要因によって決まります。

ストレージ・システム

ほとんどのサーバーには、DAS（Direct Attached Storage）と呼ばれるローカル・ストレージ機能が組み込まれており、最も頻繁に使用されるデータ（ホット・データ）をCPUの近くに保持できます。

他の2つのデータセンター・ストレージ構成には、ネットワーク接続ストレージ（NAS）とストレージ・エリア・ネットワーク（SAN）が含まれます。

NASは、標準的なイーサネット接続を介して複数のサーバーにデータ・ストレージとデータ・アクセスを提供します。NASデバイスは通常、ハードディスク・ドライブ（HDD）やソリッドステート・ドライブ（SSD） などのさまざまなストレージ・メディアを備えた専用サーバーです。

NASと同様、SANは共有ストレージを可能にしますが、データには別のネットワークを使用し、複数のストレージ・サーバー、アプリケーション・サーバー、およびストレージ管理ソフトウェアのより複雑な組み合わせを伴います。

1つのデータセンターで、DAS、NAS、SANの3つのストレージ構成すべてと、ファイル・ストレージ、ブロック・ストレージ、オブジェクト・ストレージ・タイプが使用される場合があります。

ネットワーキング

データセンターのネットワーク・トポロジーとは、インフラストラクチャー、サーバーとコンポーネント間の接続、データ・フローなど、データセンターのネットワーク・デバイスの物理的なレイアウトと相互接続を指します。

データセンター・ネットワークは、サーバー間のトラフィック（東西トラフィック）とサーバーからクライアントへのトラフィック（南北トラフィック）をネットワーク化するスイッチ、ルーター、光ファイバーなどのさまざまなネットワーク機器で構成されています。

前述のように、データセンターには通常、仮想化されたネットワーク・サービスがあります。この機能により、ネットワークの物理インフラストラクチャー上に構築されたソフトウェア定義のオーバーレイ・ネットワークを作成し、特定のセキュリティー制御やサービス・レベル契約（SLA）に対応できるようになります。

データセンターでは、サーバーとストレージ・システム間、および受信ネットワーク・トラフィックと送信ネットワーク・トラフィック間の通信を可能にするために、高帯域幅の接続が必要です。ハイパースケールデータセンターの場合、帯域幅要件は数ギガビット／秒（Gbps）からテラビット／秒（Tbps）までさまざまです。

電源とケーブルの管理

データセンターは、あらゆるレベルで常時稼働している必要があります。ほとんどのサーバーには、二重電源が装備されています。バッテリー駆動の無停電電源装置（UPS）は、電力サージや短時間停電から設備を保護します。より深刻な停電が発生した場合、強力な発電機が効果を発揮します。

さまざまなケーブルが何千台ものサーバーを接続するため、ケーブル管理はデータセンターの設計において重要な考慮事項です。ケーブル線が互いに近すぎると、クロストークが発生し、データ転送速度や信号伝送に悪影響を与える可能性があります。また、ケーブルを詰め込み過ぎると過剰な熱が発生する可能性もあります。データセンターの構築と拡張では、効率的で安全なケーブル配線を確保するために、建築基準法と業界標準を考慮する必要があります。

冗長性と災害復旧

データセンターのダウンタイムは、データセンター・プロバイダーとその顧客の双方にとってコストがかかるもので、データセンターのオペレーターや設計者はシステムのレジリエンスを高めるために多大な労力を費やしています。これらの対策には、ストレージ・メディアの故障によるデータ損失や破損を防ぐためのRAID（Redundant Arrays of Independent Disks）から、一次冷却システムに障害が発生した場合でもサーバーを最適な温度で稼働させ続けるバックアップ・データセンターの冷却インフラストラクチャーに至るまで、あらゆるものが含まれます。

多くの大手データセンター・プロバイダーは、地理的に離れた地域にデータセンターを設置しているため、ある地域で自然災害や政治的混乱が発生した場合でも、サービスを中断することなく、オペレーションを別の地域にフェイルオーバーできます。

Uptime Institute社は、データセンターの冗長性と復元力を評価する4段階のシステムを使用しています。⁴

• Tier I - 無停電電源装置（UPS）や24時間365日稼働の冷却装置などといった基本的な冗長容量コンポーネントを提供し、オフィス環境やそれ以上のIT運用をサポートします。
  
• Tier II -発電機やエネルギー貯蔵装置などの冗長電源および冷却サブシステムを追加して、中断に対する安全性を向上させます。
  
• Tier III — 他のデータセンターとの差別化を図るため、冗長コンポーネントを追加します。Tier IIIの施設では、設備の保守や交換が必要な場合に操業を停止する必要はありません。
  
• Tier IV-複数の独立した物理的に隔離された冗長容量コンポーネントを導入することでフォールト・トレランスを向上させ、設備に障害が発生してもITオペレーションに影響を与えないようにします。
  

環境制御

データセンターは、ハードウェアを損傷または破壊し、高額な費用や壊滅的なダウンタイムにつながる可能性のある相互に関連する環境要因を制御するように設計および装備されています。

• 温度：ほとんどのデータセンターでは、サーバーやその他のハードウェアを適切な温度範囲で稼働させるために、空冷と液冷を組み合わせた冷却方式を採用しています。空冷は空調で、具体的にはサーバー・ルーム全体、または特定のサーバー列やラックを対象としたコンピューター・ルーム空調（CRAC）を指します。液冷テクノロジーは、プロセッサーに直接液体を送り込むか、場合によってはサーバーを冷却液に浸します。データセンター・プロバイダーは、エネルギー効率と持続可能性を高めるために液冷方式を採用するようになっています。液冷方式は空冷よりも電力と水の必要量が少ないからです。
• 湿度：湿度が高いと装置が錆びる可能性があり、湿度が低いと静電気サージのリスクが高まります。湿度制御装置には、CRACシステム、適切な換気、湿度センサーが含まれます。
• 静電気：わずか25ボルトの静電放電であっても、設備に損傷を与えたり、データが破損したりすることがあります。データセンター施設には、静電気を監視し安全に放電する設備が備えられています。
• 火災：明らかな理由から、データセンターには定期的にテストされる防火設備が備えられている必要があります。