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

Los centros de datos han evolucionado en los últimos años desde instalaciones locales de propiedad privada y estrictamente controladas que albergan infraestructura de TI tradicional para uso exclusivo de una empresa, a instalaciones remotas o redes de instalaciones propiedad de proveedores de servicios en la nube que albergan infraestructura de TI virtualizada para el uso compartido de múltiples empresas y clientes.

Hay diferentes tipos de instalaciones de centros de datos, y una sola empresa puede usar más de un tipo, según las cargas de trabajo y las necesidades comerciales.

Centros de datos empresariales (en las instalaciones)

En este modelo de centro de datos, toda la infraestructura de TI y los datos se alojan en las instalaciones. Muchas empresas eligen tener sus propios centros de datos en las instalaciones porque sienten que tienen más control sobre la seguridad de la información y pueden cumplir más fácilmente con regulaciones 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 empresarial, la empresa es responsable de todas las tareas de implementación, supervisión y gestión.

Centros de datos de nube pública

Los centros de datos en la nube (también llamados centros de datos de computación en la nube) albergan recursos de infraestructura de TI para uso compartido por múltiples clientes, desde decenas hasta millones de clientes, a través de una conexión a Internet.

Muchos de los centros de datos en la nube más grandes, llamados centros de datos de hiperescala, están a cargo de los principales proveedores de servicios en la nube, como Amazon Web Services (AWS), Google Cloud Platform, IBM Cloud, Microsoft Azure y Oracle Cloud Infrastructure. De hecho, la mayoría de los principales proveedores de nube ejecutan varios centros de datos de hiperescala en todo el mundo. Por lo general, los proveedores de servicios en la nube mantienen centros de datos de borde más pequeños ubicados más cerca de los clientes de la nube (y de los clientes de los clientes de la nube). Para cargas de trabajo con más carga de datos en tiempo real, como analítica de big data, inteligencia artificial (IA) y aplicaciones de entrega de contenido, los centros de datos de borde pueden ayudar a minimizar la latencia, mejorando el rendimiento general de la aplicación y la experiencia del cliente.

Centros de datos gestionados e instalaciones de colocación

Los centros de datos gestionados y las instalaciones de colocación son opciones para las organizaciones que no tienen el espacio, el personal o la experiencia para implementar y gestionar parte o la totalidad de su infraestructura de TI en las instalaciones, pero prefieren no alojar esa infraestructura utilizando los recursos compartidos de un centro de datos de nube pública.

En un centro de datos gestionado, la empresa cliente alquila servidores dedicados, almacenamiento y hardware de red del proveedor del centro de datos, y el proveedor del centro de datos se encarga de la gestión, el control y la gestión de la empresa cliente.

En una instalación de colocación, la empresa cliente posee toda la infraestructura y alquila un espacio dedicado para alojarla dentro de la instalación. En el modelo de colocación tradicional, la empresa cliente tiene acceso exclusivo al hardware y la responsabilidad total de gestionarlo. Esto es ideal para la privacidad y la seguridad, pero a menudo no es práctico, especialmente durante interrupciones o emergencias. Hoy en día, la mayoría de los proveedores de colocación ofrecen servicios de gestión y supervisión para los clientes que los desean.

Los centros de datos gestionados y las instalaciones de colocación se utilizan a menudo para albergar tecnología remota de copia de seguridad de datos y recuperación de desastres para pequeñas y medianas empresas (PYMES).

La mayoría de los centros de datos modernos, incluso los centros de datos internos en las instalaciones, han evolucionado de la arquitectura de TI tradicional, donde cada aplicación o carga de trabajo se ejecuta en su propio hardware dedicado, a la arquitectura de la nube, en la que los recursos físicos de hardware (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 múltiples aplicaciones y cargas de trabajo en cualquier cantidad que requieran.

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 de nube y SDI ofrece muchas ventajas a los centros de datos y sus usuarios, incluidas las siguientes:

• Utilización óptima de los recursos informáticos, de almacenamiento y de red. La virtualización permite que las empresas o las nubes presten servicio a la mayoría de los usuarios utilizando la menor cantidad de hardware y con la menor capacidad inactiva o sin usar.

• Implementación rápida de aplicaciones y servicios. La automatización de SDI hace que el suministro de nueva infraestructura sea tan fácil como realizar 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 las instalaciones pueden agregar capacidad a pedido al enviar cargas de trabajo a la nube cuando sea necesario.

• Variedad de servicios y soluciones de centro de datos. Las empresas y las nubes pueden ofrecer a los usuarios una variedad de formas de consumir y entregar TI, todo desde la misma infraestructura. Las elecciones se realizan en función de las demandas de la 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 como soluciones de nube en un entorno de nube privada, nube pública, nube híbrida o multinube.

   

• Desarrollo nativo de la nube. La contenerización y la computación sin servidor, junto con un sólido ecosistema de código abierto, habilitan y aceleran los ciclos de DevOps y la modernización de aplicaciones, además de permitir el desarrollo de aplicaciones que se implementan una vez en cualquier lugar.

Servidores

Los servidores son potentes computadoras que entregan aplicaciones, servicios y datos a los dispositivos de los usuarios finales. Los servidores del centro de datos vienen en varios factores de forma:

• Los servidores de montaje en bastidor son servidores independientes anchos y planos, del tamaño de una pequeña caja de pizza, diseñados para apilarse unos encima de otros en un bastidor, para ahorrar espacio (en comparación con un servidor local o de torre). Cada servidor de montaje en bastidor tiene su propia fuente de alimentación, ventiladores de refrigeración, conmutadores de red y puertos, junto con el procesador, la memoria y el almacenamiento habituales.

   

• Los servidores blade están diseñados para ahorrar aún más espacio. Cada blade contiene procesadores, controladores de red, memoria y, en ocasiones, almacenamiento. Están hechos para encajar en un chasis que alberga varios blades y contiene la fuente de alimentación, la gestión de red y otros recursos para todos los blades del chasis.

   

• Los mainframes son computadoras de alto rendimiento con múltiples procesadores que pueden hacer el trabajo de una sala completa de servidores blade o de montaje en bastidor. Los mainframes, las primeras computadoras virtualizables, pueden procesar miles de millones de cálculos y transacciones en tiempo real.

La elección del 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 energía disponible y el costo.

Sistemas de almacenamiento

La mayoría de los servidores incluyen alguna capacidad de almacenamiento local, denominada almacenamiento adjunto directo (DAS), para permitir que los datos utilizados con más frecuencia (datos activos) permanezcan cerca de la CPU.

Otras dos configuraciones de almacenamiento del centro de datos incluyen almacenamiento conectado a la red (NAS) y una red de área de almacenamiento (SAN).

NAS proporciona almacenamiento de datos y acceso a datos a múltiples servidores a través de una conexión Ethernet estándar. El dispositivo NAS suele ser un servidor dedicado con múltiples medios 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 una SAN usa una red separada para los datos y consta de una combinación más compleja de varios servidores de almacenamiento, servidores de aplicaciones y software de administración de almacenamiento.

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

Redes

La red del centro de datos, que consta de varios tipos de conmutadores, routers y fibra óptica, transporta el tráfico de red a través de los servidores (llamado tráfico este/oeste) y hacia/desde los servidores a los clientes (llamado tráfico norte/sur).

Como se indicó anteriormente, los servicios de red de un centro de datos suelen estar virtualizados. Esto permite la creación de redes superpuestas definidas por software, construidas sobre la infraestructura física de la red, para acomodar controles de seguridad específicos o acuerdos de nivel de servicio (SLA).

Fuente de alimentación y gestión de cables

Los centros de datos deben estar siempre activos, en todos los niveles. La mayoría de los servidores cuentan con fuentes de alimentación duales. Los sistemas de alimentación ininterrumpida (UPS) alimentados por batería protegen contra subidas de tensión y breves cortes de energía. Los generadores potentes pueden activarse si ocurre un corte de energía más severo.

Con miles de servidores conectados por varios cables, la gestión de cables es una preocupación importante en el diseño del centro de datos. Si los cables están demasiado cerca uno del otro, pueden causar interferencias, lo que puede afectar negativamente las tasas de transferencia de datos y la transmisión de señales. Además, si se juntan demasiados cables, pueden generar un calor excesivo. La construcción y expansión del centro de datos debe considerar los códigos de construcción y los estándares de la industria para garantizar que el cableado sea eficiente y seguro.

Redundancia y recuperación de desastres

El tiempo de inactividad del centro de datos es costoso para los proveedores de centros de datos y sus clientes, y los operadores y arquitectos de centros de datos hacen todo lo posible para aumentar la capacidad de recuperación de sus sistemas. Estas medidas incluyen todo, desde arreglos redundantes de discos independientes (RAID) para proteger contra la pérdida o corrupción de datos en caso de fallas en los medios de almacenamiento, hasta la infraestructura de enfriamiento del centro de datos de respaldo que mantiene los servidores funcionando a temperaturas óptimas, incluso si falla el sistema de enfriamiento principal.

Muchos grandes proveedores de centros de datos tienen centros de datos ubicados en regiones geográficamente distintas, de modo que si ocurre un desastre natural o una interrupción política en una región, las operaciones pueden transferirse por error a una región diferente para servicios ininterrumpidos.

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

• Nivel I: proporciona componentes básicos de capacidad de redundancia, como fuente de alimentación ininterrumpida (UPS) y refrigeración las 24 horas del día, los 7 días de la semana, para respaldar las operaciones de TI en un entorno de oficina o más.

   

• Nivel II: agrega subsistemas adicionales de energía y enfriamiento redundantes, como generadores y dispositivos de almacenamiento de energía, para mejorar la seguridad contra las interrupciones.

   

• Nivel III: agrega componentes redundantes como un diferenciador clave de otros centros de datos. Las instalaciones de Nivel III no requieren paradas cuando el equipo necesita mantenimiento o reemplazo.

   

• Nivel IV: agrega tolerancia a fallas mediante la implementación de varios componentes de capacidad redundantes independientes y físicamente aislados, de modo que cuando una pieza del equipo falla, no hay impacto en las operaciones de TI.

Controles ambientales

Los centros de datos deben estar diseñados y equipados para controlar los factores ambientales, la mayoría de los cuales están interrelacionados, que pueden dañar o destruir el hardware y provocar tiempos de inactividad costosos o catastróficos.

• Temperatura: la mayoría de los centros de datos emplean alguna combinación de refrigeración por aire y refrigeración líquida para mantener los servidores y otro hardware funcionando en los rangos de temperatura adecuados. La refrigeración por aire es básicamente aire acondicionado, específicamente, aire acondicionado de sala de computadoras (CRAC) dirigido a toda la sala de servidores, o en 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 lograr una mayor eficiencia energética y sustentabilidad: requiere menos electricidad y menos agua que la refrigeración por aire.

• Humedad: la alta humedad puede hacer que el equipo se oxide, la baja humedad puede aumentar el riesgo de sobretensiones de electricidad estática (vea más abajo). El equipo de control de humedad incluye los sistemas CRAC antes mencionados, ventilación adecuada y sensores de humedad.

   

• Electricidad estática: tan solo 25 voltios de descarga estática para dañar el equipo o corromper los datos. Las instalaciones del centro de datos están equipadas con equipos para supervisar la electricidad estática y descargarla de manera segura.

   

• Incendios: por razones obvias, los centros de datos deben estar equipados con equipos de prevención de incendios y deben probarse regularmente.