데이터 센터는 애플리케이션 및 서비스를 구축, 실행 및 제공하기 위한 IT 인프라를 수용하는 물리적 공간, 건물 또는 시설입니다. 또한 이러한 애플리케이션 및 서비스와 관련된 데이터를 저장하고 관리합니다.
데이터 센터는 한 회사가 독점적으로 사용하기 위해 기존의 IT 인프라를 수용하는 개인 소유의 엄격하게 통제된 온프레미스 시설로 시작되었습니다. 최근에는 클라우드 서비스 제공업체(CSP)가 소유한 원격 시설이나 시설 네트워크로 발전했습니다. 이러한 CSP 데이터 센터에는 여러 회사와 고객이 공동으로 사용할 수 있는 가상화된 IT 인프라가 있습니다.
데이터 센터의 역사는 1940년대로 거슬러 올라갑니다. 1945년 펜실베니아 대학교에서 완공된 미군의 전기 수치 적분기 및 컴퓨터(ENIAC)는 거대한 기계를 보관할 전용 공간이 필요했던 데이터 센터의 초기 사례입니다.
수년에 걸쳐 컴퓨터는 크기 효율성이 향상되어 물리적 공간을 덜 필요로 하게 되었습니다. 1990년대에는 마이크로컴퓨터가 등장하면서 IT 운영에 필요한 공간이 크게 줄어들었습니다. 오래된 메인프레임 컴퓨터실을 채우기 시작한 이 마이크로컴퓨터는 "서버"라고 불려지기 시작했고, 그 컴퓨터실은 "데이터 센터"로 불려졌습니다.
2000년대 초반 클라우드 컴퓨팅이 등장하면서 기존 데이터 센터 환경이 크게 변화했습니다. 클라우드 서비스를 통해 조직은 인터넷을 통해 온디맨드 방식으로 컴퓨팅 리소스에 액세스하고 사용량 기반 요금제로 필요에 따라 유연하게 확장 또는 축소할 수 있습니다.
2006년, Google은 오리건주 더 댈러스에 최초의 하이퍼스케일 데이터 센터를 설립했습니다. 이 하이퍼스케일 시설은 현재 130만 평방피트 규모의 공간을 점유하고 있으며 근무 중인 데이터 센터 운영직 직원이 약 200명에 달합니다.1
McKinsey & Company의 연구에 따르면 이 산업은 2030년까지 매년 10%씩 성장할 것으로 예상되며, 전 세계적으로 신규 시설 건설에 대한 지출은 490억 달러에 달할 것으로 예상됩니다.2
데이터 센터 시설에는 다양한 유형이 있으며, 워크로드 및 비즈니스 요구 사항에 따라 한 회사에서 두 가지 이상의 유형을 사용할 수도 있습니다.
엔터프라이즈(온프레미스) 데이터 센터
이 데이터 센터 모델은 모든 IT 인프라와 데이터를 온프레미스에서 호스팅합니다. 많은 기업이 온프레미스 데이터 센터를 선택합니다. 이들은 정보 보안을 더 잘 제어할 수 있으며 유럽연합의 일반 개인정보 보호 규정(GDPR) 또는 건강 보험 양도 및 책임에 관한 법률(HIPAA)과 같은 규정을 더 쉽게 준수할 수 있습니다. 회사는 엔터프라이즈 데이터 센터의 모든 배포, 모니터링 및 관리 작업을 담당합니다.
퍼블릭 클라우드 데이터 센터 및 하이퍼스케일 데이터 센터
클라우드 데이터 센터(클라우드 컴퓨팅 데이터 센터라고도 함)는 인터넷 연결을 통해 수십 명에서 수백만 명에 이르는 여러 고객이 공유할 수 있는 IT 인프라 리소스를 제공합니다.
하이퍼스케일 데이터 센터라고 불리는 대규모 클라우드 데이터 센터의 대부분은 Amazon Web Services(AWS), Google Cloud Platform, IBM Cloud 및 Microsoft Azure과 같은 주요 클라우드 서비스 제공업체(CSP)가 운영합니다. 이러한 기업은 전 세계 모든 지역에 주요 데이터 센터를 보유하고 있습니다. 예를 들어, IBM은 전 세계 여러 지역에서 60개 이상의 IBM Cloud Data Center를 운영하고 있습니다.
하이퍼스케일 데이터 센터는 기존 데이터 센터보다 규모가 크며 수백만 평방피트를 커버할 수 있습니다. 일반적으로 최소 5,000대의 서버와 수 마일의 연결 장비를 포함하며, 때로는 60,000평방피트에 달하는 대규모 데이터 센터도 있습니다.
클라우드 서비스 제공업체는 일반적으로 클라우드 고객(및 클라우드 고객의 고객)과 더 가까운 곳에 소규모의 엣지 데이터 센터(EDC)를 유지 관리합니다. 엣지 데이터 센터는 애플리케이션을 최종 사용자에게 더 가깝게 제공하는 분산 컴퓨팅 프레임워크인 엣지 컴퓨팅의 기반을 형성합니다. 엣지 데이터 센터는 빅데이터 분석, 인공 지능(AI), 머신 러닝(ML) 및 콘텐츠 전송과 같은 데이터 집약적인 실시간 워크로드에 이상적입니다. 이는 지연 시간을 최소화하여 전반적인 애플리케이션 성능과 고객 경험을 개선하는 데 도움이 됩니다.
관리형 데이터 센터 및 코로케이션 시설
관리형 데이터 센터 및 코로케이션 시설은 온프레미스에서 IT 인프라를 관리할 공간, 직원 또는 전문 지식이 부족한 조직을 위한 옵션입니다. 이러한 옵션은 퍼블릭 클라우드 데이터 센터의 공유 리소스를 사용하여 인프라를 호스팅하지 않으려는 기업에 이상적입니다.
관리형 데이터 센터에서 클라이언트 회사는 제공업체로부터 전용 서버, 스토리지 및 네트워킹 하드웨어를 임대하고, 제공업체는 클라이언트 회사의 관리, 모니터링 및 관리를 처리합니다.
코로케이션 시설에서는 고객사가 모든 인프라를 소유하고 시설 내에서 호스팅할 수 있는 전용 공간을 임대합니다. 기존 코로케이션 모델에서는 고객사가 하드웨어에 단독으로 액세스하고 하드웨어 관리에 대한 전적인 책임을 집니다. 이 모델은 개인정보 보호 및 보안에 이상적이지만, 특히 정전이나 긴급 상황에서는 실용적이지 않은 경우가 많습니다. 오늘날 대부분의 코로케이션 제공업체는 원하는 고객을 위해 관리 및 모니터링 서비스를 제공합니다.
기업들은 종종 중소기업(SMB)을 위한 원격 데이터 백업 및 재해 복구(DR) 기술을 구축하기 위해 관리형 데이터 센터와 코로케이션 시설을 선택합니다.
사내 온프레미스 데이터 센터를 포함한 대부분의 최신 데이터 센터는 기존 IT 아키텍처에서 발전했습니다. 이제는 전용 하드웨어에서 각 애플리케이션 또는 워크로드를 실행하는 대신 CPU, 스토리지 및 네트워킹과 같은 물리적 리소스가 가상화된 클라우드 아키텍처를 사용합니다. 가상화를 통해 이러한 리소스를 물리적 한계에서 벗어나 여러 애플리케이션과 워크로드에 필요한 양만큼 할당할 수 있는 용량으로 풀링할 수 있습니다.
또한 가상화는 소프트웨어 정의 인프라(SDI)를 가능하게 하며, 이러한 인프라는 사람의 개입 없이 프로그래밍 방식으로 프로비저닝, 구성, 실행, 유지 관리 및 '스핀 다운'할 수 있습니다.
이러한 가상화는 네트워킹, 스토리지, 컴퓨팅과 같은 인프라 요소를 가상화하여 서비스로 제공하는 서버 관리 개념인 소프트웨어 정의 데이터 센터 (SDDC)와 같은 새로운 데이터 센터 아키텍처로 이어졌습니다. 이 기능을 통해 조직은 물리적 변경 없이 각 애플리케이션 및 워크로드에 대한 인프라를 최적화할 수 있으며, 이를 통해 성능을 개선하고 비용을 제어할 수 있습니다. 서비스형 데이터 센터 모델은 더욱 보편화될 것으로 예상되며, IDC는 2026년까지 기술 구매자의 65%가 이러한 모델을 우선시할 것으로 예측하고 있습니다.3
클라우드 아키텍처와 SDI의 결합은 데이터 센터와 사용자에게 다음과 같은 많은 이점을 제공합니다.
- 컴퓨팅, 스토리지 및 네트워킹 리소스 활용 최적화
- 애플리케이션 및 서비스의 신속한 배포
- 확장성
- 다양한 서비스 및 데이터 센터 솔루션
- 클라우드 네이티브 개발
기업이나 클라우드는 가상화를 통해 리소스를 최적화하고 최소한의 하드웨어와 사용하지 않거나 유휴 상태인 용량으로 가장 많은 사용자에게 서비스를 제공할 수 있습니다.
SDI 자동화를 사용하는 경우 셀프 서비스 포털을 통해 요청하기만 하면 새로운 인프라를 프로비저닝할 수 있습니다.
가상화된 IT 인프라는 기존 IT 인프라보다 훨씬 쉽게 확장할 수 있습니다. 온프레미스 데이터 센터를 사용하는 기업도 필요할 때 워크로드를 클라우드로 버스트하여 필요에 따라 용량을 추가할 수 있습니다.
기업과 클라우드는 IT를 소비하고 제공하는 다양한 방법을 동일한 인프라에서 사용자에게 제공할 수 있습니다. 워크로드 수요에 따라 서비스형 인프라(IaaS), 서비스형 플랫폼(PaaS), 서비스형 소프트웨어(SaaS) 중에서 선택할 수 있습니다. CSP는 프라이빗 온프레미스 데이터 센터에서 사용하거나 프라이빗 클라우드, 퍼블릭 클라우드, 하이브리드 클라우드 또는 멀티 클라우드 환경에서 클라우드 솔루션으로 사용할 수 있는 서비스를 제공합니다.
다른 데이터 솔루션에는 데이터 센터로 사용하도록 설계된 사전 엔지니어링된 시설인 모듈식 데이터 센터가 포함되며, 사전에 배관이 설치되어 있고 필요한 냉각 장비가 장착되어 있습니다.
컨테이너화 및 서버리스 컴퓨팅은 강력한 오픈 소스 에코시스템과 함께 DevOps 주기 및 애플리케이션 현대화를 지원 및 가속화할 뿐만 아니라, 한 번만 배포하면 어디서든 앱을 개발할 수 있습니다.
서버
서버는 최종 사용자의 장치에 애플리케이션, 서비스 및 데이터를 제공하는 강력한 컴퓨터입니다. 데이터 센터 서버는 다음과 같은 여러 가지 폼 팩터로 제공됩니다.
- 랙 마운트 서버는 작은 피자 상자 크기의 넓고 평평한 독립형 서버입니다. 타워형 또는 데스크톱 서버에 비해 공간을 절약하기 위해 랙에 서로 겹쳐서 쌓습니다. 각 랙 마운트 서버는 자체 전원 공급 장치, 냉각 팬, 네트워크 스위치 및 포트 외에도 일반적인 프로세서, 메모리 및 스토리지를 갖추고 있습니다.
- 블레이드 서버는 공간을 더 많이 절약할 수 있도록 설계되었습니다. 각 블레이드에는 프로세서, 네트워크 컨트롤러, 메모리 및 경우에 따라 스토리지가 포함되어 있습니다. 여러 블레이드를 수용하는 섀시에 맞게 제작되었으며 섀시의 모든 블레이드에 대한 전원 공급 장치, 네트워크 관리 및 기타 리소스를 포함합니다.
- 메인프레임은 여러 개의 프로세서가 탑재된 고성능 컴퓨터로, 랙 마운트 또는 블레이드 서버의 전체 공간에서 작업을 수행할 수 있습니다. 가상화 가능한 최초의 컴퓨터인 메인프레임은 수십억 건의 계산과 트랜잭션을 실시간으로 처리할 수 있습니다.
서버 폼 팩터의 선택은 데이터 센터의 사용 가능한 공간, 서버에서 실행 중인 워크로드, 사용 가능한 전력 및 비용 등 다양한 요인에 따라 달라집니다.
스토리지 시스템
대부분의 서버에는 가장 자주 사용하는 데이터(핫 데이터)를 CPU에 가깝게 유지할 수 있도록 일부 로컬 스토리지 기능(직접 연결 스토리지, DAS)이 포함되어 있습니다.
다른 두 가지 데이터 센터 스토리지 구성에는 네트워크 연결 스토리지(NAS)와 Storage area network(SAN)가 있습니다.
NAS는 표준 이더넷 연결을 통해 여러 서버에 대한 데이터 스토리지 및 데이터 액세스를 제공합니다. NAS 장치는 일반적으로 하드 디스크 드라이브(HDD) 또는 솔리드 스테이트 드라이브(SSD)와 같은 다양한 스토리지 미디어가 있는 전용 서버입니다.
SAN은 NAS와 마찬가지로 공유 스토리지를 지원하지만 데이터에 별도의 네트워크를 사용하며 여러 스토리지 서버, 애플리케이션 서버 및 스토리지 관리 소프트웨어가 더 복잡하게 혼합되어 있습니다.
하나의 데이터 센터에서 DAS, NAS 및 SAN의 세 가지 스토리지 구성과 File Storage, Block Storage 및 Object Storage 유형을 모두 사용할 수 있습니다.
네트워킹
데이터 센터 네트워크 토폴로지는 인프라, 서버와 구성 요소 간의 연결, 데이터 흐름 등 데이터 센터 네트워크 장치의 물리적 레이아웃과 상호 연결을 의미합니다.
데이터 센터 네트워크는 스위치, 라우터, 광섬유 등 다양한 네트워크 장비로 구성되어 서버 간 트래픽(동서 트래픽이라고 함)과 서버와 클라이언트 간 트래픽(남북 트래픽이라고 함)을 네트워크로 연결합니다.
위에서 언급한 것처럼 데이터 센터에는 일반적으로 가상화된 네트워크 서비스가 있습니다. 이를 통해 네트워크의 물리적 인프라 위에 구축된 소프트웨어 정의 오버레이 네트워크를 생성하여 특정 보안 제어 또는 서비스 수준 계약(SLA)을 수용할 수 있습니다.
데이터 센터는 서버와 스토리지 시스템 간, 인바운드 및 아웃바운드 네트워크 트래픽 간의 통신을 위해 고대역폭 연결이 필요합니다. 하이퍼스케일 데이터 센터의 경우 대역폭 요구 사항은 Gbps(초당 기가비트)에서 Tbps(초당 테라비트)까지 다양할 수 있습니다.
전원 공급 장치 및 케이블 관리
데이터 센터는 모든 수준에서 상시 가동되어야 합니다. 대부분의 서버는 이중 전원 공급 장치를 갖추고 있습니다. 배터리로 구동되는 무정전 전원 공급 장치(UPS)는 전력 서지 및 일시적인 정전으로부터 보호합니다. 더 심각한 정전이 발생하면 강력한 발전기가 작동할 수 있습니다.
다양한 케이블이 수천 대의 서버를 연결하기 때문에 케이블 관리는 데이터센터 설계에서 중요한 문제입니다. 케이블 선이 서로 너무 가까우면 혼선이 발생하여 데이터 전송 속도와 신호 전송에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 또한 너무 많은 케이블이 한데 뭉쳐 있으면 과도한 열이 발생할 수 있습니다. 데이터 센터 구축 및 확장은 효율적이고 안전한 케이블 연결을 보장하기 위해 건축 법규 및 산업 표준을 고려해야 합니다.
이중화 및 재해 복구
데이터 센터 다운타임은 데이터 센터 공급업체와 고객에게 많은 비용을 초래합니다. 데이터 센터 운영자와 설계자는 시스템의 복원력을 높이기 위해 많은 노력을 기울입니다. 이러한 조치에는 스토리지 미디어 장애 시 데이터 손실 또는 손상을 방지하기 위한 독립 디스크의 이중화 어레이(RAID)가 포함됩니다. 다른 조치로는 기본 냉각 시스템에 장애가 발생하더라도 서버를 최적의 온도로 유지하는 백업 데이터 센터 냉각 인프라가 있습니다.
많은 대규모 데이터 센터 제공업체는 지리적으로 다른 지역에 데이터 센터를 보유하고 있습니다. 한 지역에서 자연재해나 정치적 혼란이 발생하면 다른 지역으로 장애 조치하여 서비스를 중단 없이 운영할 수 있습니다.
Uptime Institute는 4계층 시스템을 사용하여 데이터 센터의 중복성과 복원력을 평가합니다.4
- 계층 I: 무정전 전원 공급 장치(UPS) 및 24시간 연중무휴 냉각과 같은 기본적인 이중화 용량 구성 요소를 제공하여 사무실 환경 또는 그 이상의 IT 운영을 지원합니다.
- 계층 II: 발전기 및 에너지 저장 장치와 같은 여분의 전원 및 냉각 하위 시스템을 추가하여 중단에 대한 안전성을 향상시킵니다.
- 계층 III: 다른 데이터 센터와 차별화되는 핵심 요소로 이중화 구성 요소를 추가합니다. 계층 III 시설은 장비 유지 보수 또는 교체가 필요할 때 가동을 중단할 필요가 없습니다.
- 계층 IV: 물리적으로 격리된 여러 개의 독립적인 이중화 용량 구성 요소를 구현하여 내결함성을 추가함으로써 장비에 장애가 발생해도 IT 운영에 영향을 미치지 않도록 합니다.
환경 제어
데이터 센터는 하드웨어를 손상시키거나 파괴하고 비용이 많이 들거나 치명적인 다운타임을 초래할 수 있는 상호 관련된 환경 요인을 제어하도록 설계 및 설비되어 있습니다.
- 온도: 대부분의 데이터 센터는 서버와 기타 하드웨어가 적절한 온도 범위 내에서 작동하도록 유지하기 위해 공기 냉각과 액체 냉각을 함께 사용합니다. 공기 냉각은 에어컨, 특히 컴퓨터실 에어컨(CRAC)을 말합니다. CRAC는 전체 서버실 또는 서버의 특정 행 또는 랙을 대상으로 합니다. 액체 냉각 기술은 액체를 직접 프로세서로 펌핑하거나 때로는 서버를 냉각수에 담그기도 합니다. 데이터 센터 제공업체들은 공기 냉각보다 전기와 물을 덜 필요로 하는 액체 냉각으로 에너지 효율과 지속가능성을 높이기 위해 점점 더 많이 전환하고 있습니다.
- 습도: 습도가 높으면 장비가 녹슬 수 있고, 습도가 낮으면 정전기 서지 위험이 높아질 수 있습니다. 습도 제어 장비에는 CRAC 시스템, 적절한 환기 및 습도 센서가 포함됩니다.
- 정전기: 25볼트 정도의 정전기 방전만으로도 장비나 데이터가 손상될 수 있습니다. 데이터 센터 시설에는 정전기를 모니터링하고 안전하게 방전하는 장비가 있습니다.
- 화재: 당연히 데이터 센터에는 정기적으로 테스트되는 화재 예방 장비가 포함되어야 합니다.
데이터 센터에는 민감한 정보와 비즈니스 크리티컬 애플리케이션이 포함되어 있으므로 물리적 데이터 센터와 멀티클라우드 환경을 아우르는 포괄적인 보안 전략이 필요합니다.
데이터 센터 보안 조치에는 하드웨어 및 저장 장치의 물리적 보안과 관리 및 액세스 제어가 포함됩니다. 또한 소프트웨어 애플리케이션의 보안과 조직의 정책 및 절차에 대해서도 다룹니다. 예를 들어 하이퍼스케일 데이터 센터에는 사이버 보안 강화를 위한 특수 방화벽과 기타 프로토콜이 필요합니다.
데이터 센터 관리에는 조직이 프라이빗 데이터 센터의 운영, 보안 및 규정 준수를 유지하는 데 필요한 작업과 도구가 포함됩니다. 이러한 작업을 수행하는 담당자를 데이터 센터 관리자라고 합니다.
데이터 센터 관리자는 소프트웨어 및 하드웨어 업그레이드, 일반적인 청소 또는 서버의 물리적 배치 결정과 같은 일반적인 유지 관리를 수행합니다. 또한 데이터 센터에 해를 끼치는 모든 위협이나 이벤트에 대해 사전 예방적 또는 사후 대응적 조치를 취합니다.
기업의 데이터 센터 관리자는 데이터 센터 인프라 관리(DCIM) 솔루션을 사용하여 전반적인 관리를 간소화하고 IT 성능을 최적화할 수 있습니다. 이러한 소프트웨어 솔루션은 데이터 센터 관리자가 모든 데이터 센터 요소를 실시간으로 모니터링, 측정, 관리 및 제어할 수 있는 중앙 집중식 플랫폼을 제공합니다. 여기에는 온프레미스 IT 구성 요소부터 난방, 냉방 및 조명과 같은 시설에 이르기까지 모든 것이 포함됩니다.
비즈니스의 지속가능성은 환경, 사회, 거버넌스(ESG) 관행에서 매우 중요한 부분입니다. Gartner에 따르면 비즈니스 리더의 87%가 향후 몇 년간 지속가능성에 더 많은 투자를 할 계획이라고 합니다.5 이를 위해 데이터 센터의 환경적 영향을 줄이는 것은 기후 변화에 대응하기 위한 전 세계적인 노력의 광범위한 비즈니스 목표와도 일치합니다.
오늘날 AI 기반 워크로드의 확산은 데이터 센터의 성장을 주도하고 있습니다. Goldman Sachs Research는 데이터 센터 전력 수요가 2030년까지 160% 증가할 것으로 예상합니다.5
전력 사용을 줄여야 할 필요성으로 인해 엔터프라이즈 조직은 하이퍼스케일 데이터 센터에 전력을 공급하기 위해 재생 에너지 솔루션을 추진하고 있습니다. 이러한 상황은 에너지 사용을 최적화하고 환경에 미치는 영향을 최소화하기 위해 IT 인프라를 수용하고 에너지 효율적인 기술을 사용하는 시설인 그린 데이터 센터 또는 지속 가능한 데이터 센터의 성장으로 이어졌습니다.
데이터 센터에서 가상화, 에너지 효율적인 하드웨어 및 재생 가능한 에너지원과 같은 기술을 수용함으로써 조직은 에너지 사용을 최적화하고 낭비를 줄이며 비용을 절감할 수 있습니다. 인증은 데이터 센터 내에서 지속 가능한 관행을 인정하고 장려하는 데 중추적인 역할을 합니다. 주목할만한 인증 및 협회로는 에너지 및 환경 설계 리더십(LEED), Energy Star 및 Green Grid가 있습니다.
IBM Cloud는 전 세계에 글로벌 데이터 센터를 보유하고 있어 지역별 요구 사항을 신속하게 충족할 수 있도록 지원합니다.
IBM Storage는 데이터를 안전하게 보호하고 쉽게 액세스할 수 있도록 지원하여 더 빠르고 정보에 입각한 의사 결정을 내릴 수 있도록 지원합니다.
IBM Cloud for VMware Solutions를 사용하면 VMware 워크로드를 클라우드로 원활하게 마이그레이션하고 현대화할 수 있습니다. 이 기능을 사용하면 기존 투자를 활용하여 동일한 수준의 액세스, 보안 및 제어를 유지하면서 일관된 VMware 환경을 제공할 수 있습니다.
IBM Turbonomic은 지능형 리소스 할당, 용량 계획 및 자동화된 성능 보증을 통해 최신 데이터 센터 관리 기능을 제공합니다.
IBM Cloud with Red Hat은 시장을 선도하는 보안, 엔터프라이즈 확장성, 개방형 혁신을 제공하여 클라우드와 AI의 잠재력을 최대한 발휘할 수 있도록 지원합니다.
각주
모든 링크는 ibm.com 외부에 있습니다.
1 "Google: The Dalles, OR Data Center," DataCenters.com.
2 "Investing in the rising data center economy," McKinsey & Company, 2023년 1월 17일.
3 "IDC FutureScape: Worldwide Future of Digital Infrastructure 2023 Predictions," Mary Johnston Turner, IDC, 2022년 12월 9일.
4 "Tier Classification System," Uptime Institute.
5 "AI is poised to drive 160% increase in data center power demand," Goldman Sachs Research, 2024년 5월 14일.