데이터 센터는 애플리케이션과 서비스를 구축, 실행, 제공하고, 이러한 애플리케이션 및 서비스와 연관된 데이터를 저장 및 관리하기 위한  IT 인프라를 보관하는 물리적 방, 건물 또는 시설입니다.

데이터 센터는 최근 몇 년 동안 한 회사만 사용할 수 있도록 기존 IT 인프라를 보관하는 사적으로 소유되고 엄격하게 통제되는 온프레미스 시설에서 여러 회사 또는 고객이 공동으로 사용하도록 가상화된 IT 인프라를 보관하는 클라우드 서비스 제공업체가 소유한 원격 시설 또는 시설들의 네트워크로 진화했습니다.

데이터 센터 시설의 유형은 다양하며, 워크로드와 비즈니스 요구 사항에 따라 한 회사가 두 가지 이상의 유형을 사용할 수도 있습니다.

엔터프라이즈(온프레미스) 데이터 센터

이 데이터 센터 모델의 경우 모든 IT 인프라와 데이터가 온프레미스에 호스팅됩니다. 많은 기업들은 정보 보안에 대한 더 큰 통제력을 갖고, 유럽연합의 GDPR(General Data Protection Regulation) 또는 미국의 HIPAA(Health Insurance Portability and Accountability Act)와 같은 규정을 더 쉽게 준수할 수 있다고 생각하기 때문에 자체 온프레미스 데이터 센터를 선택합니다. 엔터프라이즈 데이터 센터에서는 회사가 모든 배포, 모니터링, 관리 작업을 담당합니다.

퍼블릭 클라우드 데이터 센터

클라우드 데이터 센터(클라우드 컴퓨팅 데이터 센터라고도 부름)는 인터넷 연결을 통해 다수의 고객(다수부터 수백만 명의 고객)이 공동으로 사용할 수 있도록 IT 인프라 리소스를 보관합니다.

최대 규모 클라우드 데이터 센터(하이퍼스케일 데이터 센터라고 부름) 중 다수가 Amazon Web Services(AWS), Google Cloud Platform, IBM Cloud, Microsoft Azure, Oracle Cloud Infrastructure와 같은 주요 클라우드 서비스 제공업체에 의해 운영됩니다. 대부분의 선도적인 클라우드 제공업체들은 전 세계에 여러 개의 하이퍼스케일 데이터 센터를 운영하고 있습니다. 일반적으로 클라우드 서비스 제공업체는 클라우드 고객(그리고 클라우드 고객의 고객)에게 더 가까이 위치한 소규모의 엣지 데이터 센터를 운영합니다. 빅데이터 분석, 인공지능(AI) 및 콘텐츠 제공 애플리케이션과 같은 데이터 집약적인 실시간 워크로드의 경우, 엣지 데이터 센터는 레이턴시를 최소화하여 전반적인 애플리케이션 성능과 고객 경험을 향상하는 데 도움을 줄 수 있습니다.

관리형 데이터 센터와 코로케이션 시설

관리형 데이터 센터와 코로케이션 시설은 IT 인프라의 일부 또는 전부를 온프레미스에서 배포 및 관리하는 데 필요한 공간, 직원 또는 전문 지식이 없지만, 이 인프라를 퍼블릭 클라우드 데이터 센터의 공유된 리소스를 사용하여 호스팅하길 원하지 않는 조직을 위한 옵션입니다.

관리형 데이터 센터의 경우 고객사는 전용 서버, 스토리지 및 네트워킹 하드웨어를 데이터 센터 제공업체로부터 임대하고, 데이터 센터 제공업체는 고객사를 위해 실행, 모니터링 및 관리를 담당합니다.

코로케이션 시설의 경우, 고객사는 모든 인프라를 소유하며, 시설 내에서 이를 호스팅하기 위한 전용 공간을 임대합니다. 기존의 코로케이션 모델에서는 고객사만 하드웨어에 액세스할 수 있고 고객사가 하드웨어 관리를 전적으로 책임집니다. 이는 개인정보 보호와 보안 측면에서 이상적이지만, 종종 실용적이지 않습니다. 특히 운영 중단 또는 긴급 상황이 발생한 경우 그렇습니다. 요즘에는 대부분의 코로케이션 제공업체가 원하는 고객에게 관리 및 모니터링 서비스를 제공합니다.

관리형 데이터 센터와 코로케이션 시설은 중소기업(SMB)를 위한 원격 데이터 백업 및 재해 복구 기술을 보관하는 데 종종 사용됩니다.

대부분의 최신 데이터 센터(심지어 사내 온프레미스 데이터 센터도)는 모든 애플리케이션 또는 워크로드가 자체적인 전용 하드웨어에서 실행되는 기존의 IT 아키텍처에서 CPU, 스토리지, 네트워킹과 같은 물리적 하드웨어 리소스가 가상화되는 클라우드 아키텍처로 진화했습니다. 가상화를 통해 이러한 리소스를 물리적 한계로부터 추상화하여 여러 애플리케이션과 워크로드에 필요한 만큼 할당할 수 있는 용량으로 축적할 수 있습니다.

또한 가상화는 인간의 개입 없이 프로비저닝, 구성, 실행, 관리 및 프로그래밍적으로 '스핀다운'할 수 있는 인프라인 소프트웨어 정의 인프라(software-defined infrasturucture, SDI)를 가능하게 합니다.

클라우드 아키텍처와 SDI를 함께 사용하면 데이터 센터와 사용자에게 다음과 같은 많은 장점이 제공됩니다.

• 컴퓨팅, 스토리지, 네트워킹 리소스 활용도 최적화. 가상화를 활용하면 기업 또는 클라우드는 사용되지 않는 유휴 용량을 최소화하면서 최소한의 하드웨어로 최대의 고객을 지원할 수 있습니다.

• 애플리케이션과 서비스의 빠른 배포. SDI 자동화를 이용하면 셀프 서비스 포털을 통해 요청하는 것만큼 새 인프라 프로비저닝이 쉬워집니다.

• 확장성. 가상화된 IT 인프라는 기존 IT 인프라보다 확장하기가 훨씬 더 쉽습니다. 온프레미스 데이터 센터를 사용하는 기업들조차도 필요시 워크로드를 클라우드로 버스팅하여 온디맨드 방식으로 용량을 추가할 수 있습니다.

• 서비스 및 데이터 센터 솔루션의 다양성. 기업과 클라우드는 동일한 인프라를 통해 사용자에게 IT를 소비하고 제공하는 다양한 방법을 제공할 수 있습니다. 이러한 방법의 예로는 IaaS(infrastructure as a service), PaaS(platform as a service),  SaaS(software as a service)가 있으며, 워크로드 요구 사항에 따라 적절한 방법을 선택하면 됩니다. 이러한 서비스는 프라이빗 데이터 센터에서 제공되거나, 프라이빗 클라우드, 퍼블릭 클라우드, 하이브리드 클라우드또는 멀티클라우드 환경 중 하나의 클라우드 솔루션으로 제공될 수 있습니다.

• 클라우드 네이티브 개발. 강력한 오픈 소스 생태계와 더불어 컨테이너화 와 서버리스 컴퓨팅을 활용하면 DevOps 주기와 애플리케이션 현대화를 지원하고 가속화할 수 있을 뿐만 아니라 한 번 개발 후 어디나 배포할 수 있는 앱을 만들 수 있습니다.

서버

서버는 최종 사용자 디바이스에 애플리케이션, 서비스, 데이터를 제공하는 강력한 컴퓨터입니다. 데이터 센터 서버는 폼 팩터가 여러 가지입니다.

• 랙마운트 서버는 (타워 또는 데스크탑 서버와 비교하여) 공간을 절약하기 위해 랙 안에 서로를 겹쳐 쌓아올리도록 설계된 넓고 편평한 독립형 서버(작은 피자 상자 크기임)입니다. 각 랙마운트 서버에는 일반적인 프로세서, 메모리, 스토리지와 함께 자체 전원공급장치, 냉각 팬, 네트워크 스위치, 포트가 있습니다.

   

• 블레이드 서버는 훨씬 더 많은 공간을 절약하도록 설계되었습니다. 각 블레이드에는 프로세서, 네트워크 컨트롤러, 메모리 그리고 때로는 스토리지가 포함됩니다. 블레이드는 여러 블레이드를 넣을 수 있고 섀시 내의 모든 블레이드를 위한 전원공급장치, 네트워크 관리 및 기타 리소스를 포함한 섀시에 맞게 제작됩니다.

   

• 메인프레임은 랙마운트 또는 블레이드 서버가 있는 방 전체와 맞먹는 일을 할 수 있는 여러 프로세서가 있는 고성능 컴퓨터입니다. 가상화 가능한 최초의 컴퓨터인 메인프레임은 수십억 건의 계산과 트랜잭션을 실시간으로 처리할 수 있습니다.

폼 팩터는 데이터 센터의 가용 공간, 서버에서 실행 중인 워크로드, 가용 전원, 비용과 같은 여러 가지 요인에 따라 선택됩니다.

스토리지 시스템

대부분의 서버는 DAS(direct-attached storage)라고 부르는 로컬 스토리지 용량을 어느 정도 포함합니다. 이러한 로컬 스토리지로 자주 사용되는 데이터(핫 데이터)를 CPU 가까이에 둘 수 있습니다.

다른 데이터 센터 스토리지 구성 두 가지로는 NAS(network-attached storage)와 SAN(storage area network)이 있습니다.

NAS는 표준 이더넷 연결을 통해 여러 개의 서버에 데이터 스토리지와 데이터 액세스를 제공합니다. NAS 디바이스는 일반적으로 여러 개의 스토리지 미디어(하드 디스크 드라이브(HDD) 및/또는 솔리드 스테이트 드라이브(SSD))가 있는 전용 서버입니다.

NAS와 마찬가지로 SAN은 공유 스토리지를 지원하지만, SAN은 데이터를 위해 별도의 네트워크를 사용하며, 더 복잡하게 조합된 여러 개의 스토리지 서버와 스토리지 관리 소프트웨어로 구성되어 있습니다.

단일 데이터 센터는 DAS, NAS, SAN이라는 모든 세 가지 스토리지 구성뿐만 아니라 파일 스토리지, 블록 스토리지 및 오브젝트 스토리지 유형을 사용할 수 있습니다.

네트워킹

다양한 스위치, 라우터, 광섬유로 구성된 데이터 센터 네트워크는 서버 간에(이스트/웨스트 트래픽이라고 부름), 서버로 또는 서버에서 클라이언트로(노스/사우스 트래픽이라고 부름) 네트워크 트래픽을 운반합니다.

위에서 언급했듯이, 데이터 센터의 네트워크 서비스는 일반적으로 가상화됩니다. 이를 통해 특정 보안 통제 조치 또는 서비스 수준 계약(SLA)을 충족하기 위해 네트워크의 물리적 인프라를 기반으로 구축된 소프트웨어 정의 오버레이 네트워크를 생성할 수 있습니다.

전원 공급 및 케이블 관리

데이터 센터는 모든 수준에서 상시 가동되어야 합니다. 대부분의 서버는 이중 전원공급장치를 사용합니다. 배터리 기반의 무정전 전원공급장치(UPS)는 전원 서지와 단기적 정전으로부터 시스템을 보호합니다. 더 심각한 정전이 발생하면 강력한 발전기가 사용될 수 있습니다.

다양한 케이블로 수천 개의 서버를 연결해야 하므로 케이블 관리는 데이터 센터 설계 시 중요한 관심사입니다. 케이블이 서로 너무 가까우면 혼선이 발생하여 데이터 전송률과 신호 전송에 부정적 영향을 끼칠 수 있습니다. 또한, 너무 많은 케이블을 함께 묶어두면 과도한 열을 발생시킬 수 있습니다. 케이블을 효율적이고 안전한 방식으로 연결하려면 데이터 센터 건축 및 확장 시 반드시 건물 코드와 산업 표준을 고려해야 합니다.

이중화 및 재해 복구

데이터 센터 다운타임은 데이터 센터 제공업체와 그 고객에게 많은 비용을 초래합니다. 따라서 데이터 센터 운영자와 설계자는 시스템의 복원력을 향상하기 위해 온갖 노력을 다 기울입니다. 이러한 조치의 예로는 스토리지 미디어 장애 발생 시 데이터 손실 또는 손상을 방지하기 위해 RAID(redundant arrays of independent disks)를 사용하거나, 기본 냉각 시스템에 장애가 발생해도 서버가 최적의 온도로 가동되도록 하는 데이터 센터 냉각 인프라를 백업하는 것 등이 있습니다.

많은 대규모 데이터 센터 제공업체는 자연 재해 또는 정치적 소요 사태가 한 지역에서 일어날 경우 다른 지역으로 운영을 페일오버하여 중단 없는 서비스를 제공할 수 있도록 지리적으로 구분된 지역에 데이터 센터를 위치시켰습니다.

 Uptime Institute(ibm.com 외부 링크)는 데이터 센터의 이중화와 복원력을 평가하기 위해 4계층 시스템을 사용합니다.

• 계층 I—무정전 전원공급장치(UPS), 24/7 냉각과 같은 기본적인 이중화 역량 구성요소를 제공하여 사무실 환경 또는 그 밖의 환경에서 IT 운영을 지원합니다.

   

• 계층 II—운영 중단으로로부터 안전을 보호하고 향상하기 위해 발전기와 에너지 저장 디바이스 등 추가적인 중복 전원 및 냉각 서브시스템을 추가합니다.

   

• 계층 III—다른 데이터 센터와의 차별화를 위해 중복적 구성요소를 추가합니다. 계층 III 시설은 장비 유지보수 또는 교체가 필요한 경우 운영을 중단할 필요가 없습니다.

   

• 계층 IV—장비 중 하나에 장애가 발생한 경우 IT 운영에 영향이 없도록 물리적으로 격리된 독립적 중복 역량 구성요소를 여러 개 구현하여 내결함성을 추가합니다.

환경 조절

데이터 센터는 하드웨어를 손상시키거나 파괴하여 많은 비용을 초래하거나 파국을 불러오는 다운타임으로 이어질 수 있는 환경적 요인(대부분의 요인들은 상호 연관되어 있음)을 통제하도록 설계해야 하고, 이를 위한 장비를 갖춰야 합니다.

• 온도: 대부분의 데이터 센터는 서버와 기타 하드웨어가 적절한 온도 범위 안에서 작동하도록 공기 냉각과 액체 냉각을 조합하여 활용합니다. 공기 냉각은 기본적으로 에어 컨디셔닝을 말합니다. 구체적으로 말하자면, 서버실 전체 또는 특정 행 또는 랙의 서버를 위한 CRAC(computer room air conditioning)를 말합니다. 액체 냉각 기술은 액체를 직접 프로세스에 펌핑합니다. 또는 어떤 경우에는 서버를 냉각수에 담급니다. 데이터 센터 제공업체는 에너지 효율성과 지속 가능성을 높이기 위해 점점 더 액체 냉각으로 관심을 돌리고 있습니다. 액체 냉각은 공기 냉각보다 전력과 물을 더 적게 필요로 합니다.

• 습도: 습도가 높으면 장비에 녹이 슬 수 있습니다. 습도가 낮으면 정전기 서지의 위험이 높아질 수 있습니다(아래 참조). 습도 조절 장비로는 앞서 언급한 CRAC 시스템, 적절한 환기 장치 및 습도 센서 등이 있습니다.

   

• 정전기: 25볼트의 정전 방전만으로도 장비나 데이터를 손상시킬 수 있습니다. 데이터 센터 시설에는 정전기를 모니터링하고 이를 안전하게 방전시키는 장비가 갖춰져 있습니다.

   

• 화재: 당연히 데이터 센터에는 화재 예방 장비가 갖춰져 있어야 하고, 이러한 장비를 정기적으로 테스트해야 합니다.