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 empresariales.

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 optan por 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 Ley de Portabilidad y Responsabilidad del Seguro Médico (HIPAA) de EE. UU. En un centro de datos empresarial, la empresa es responsable de todas las tareas de implementación, monitorización y administración.

Centros de datos de nube pública

Los centros de datos en la nube (también llamados centros de datos de cloud computing) 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 mayores centros de datos en nube, llamados centros de datos a hiperescala,están gestionados por grandes proveedores de servicios en 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. Normalmente, los proveedores de servicios en la nube mantienen centros de datos más pequeños, situados más cerca de los clientes de la nube (y de los clientes de los clientes de la nube). En el caso de las cargas de trabajo en tiempo real con uso intensivo de datos, como el análisis de big data, la inteligencia artificial (IA) y las aplicaciones de entrega de contenido, los centros de datos perimetrales pueden ayudar a minimizar la latencia, mejorando el rendimiento general de las aplicaciones 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 organizaciones que no disponen de espacio, personal o experiencia para implementar y gestionar parte o toda 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 específicos, almacenamiento y hardware de red al proveedor del centro de datos, y el proveedor del centro de datos se encarga de la administración, la monitorización y la gestión de la empresa cliente.

En una instalación de colocación, la empresa cliente es propietaria de 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 toda la responsabilidad de gestionarlo; esto es ideal para la privacidad y la seguridad, pero a menudo poco práctico, sobre todo durante interrupciones o emergencias. Hoy en día, la mayoría de los proveedores de colocación ofrecen servicios de gestión y monitorización para los clientes que los deseen.

Los centros de datos gestionados y las instalaciones de colocación se utilizan a menudo para alojar tecnología remota de copia de seguridad de datos y recuperación ante 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 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 la nube, en la que los recursos físicos de hardware (CPU, almacenamiento, redes) se virtualizan. La virtualización permite abstraer estos recursos de sus límites físicos y agruparlos en una capacidad que puede asignarse a múltiples aplicaciones y cargas de trabajo en las cantidades que requieran.

La virtualización también permite una infraestructura definida por software (IDE), es decir, una infraestructura que puede aprovisionarse, configurarse, ejecutarse, mantenerse y "desmantelarse" mediante programación, sin intervención humana.

La combinación de la arquitectura en la nube y SDI ofrece muchas ventajas a los centros de datos y sus usuarios, entre las que se incluyen las siguientes:

• Utilización óptima de los recursos informáticos, de almacenamiento y de redes. La virtualización permite a las empresas o a las nubes atender a la mayoría de los usuarios con la menor cantidad de hardware y con la menor cantidad de capacidad no utilizada o inactiva.
   

• Implementación rápido de aplicaciones y servicios. La automatización de las SDI hace que el aprovisionamiento de nueva infraestructura sea 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 las instalaciones pueden aumentar su capacidad bajo demanda transfiriendo cargas de trabajo a la nube cuando sea necesario.
   

• Variedad de servicios y soluciones para centros 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 opciones se hacen en función 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 como soluciones en la nube en un entorno de nube privada, nube pública, nube híbrida o multinube.
   

• Desarrollo nativo en la nube. La contenerización y la computación sin servidor, junto con un sólido ecosistema de código abierto, permiten y aceleran los ciclos de DevOps y la modernización de aplicaciones, así como permiten aplicaciones que se desarrollan una vez y se implementan en cualquier lugar.

Servidores

Los servidores son potentes ordenadores que entregan aplicaciones, servicios y datos a los dispositivos de los usuarios finales. Los servidores de centros de datos vienen en varios formatos:

• Los servidores de montaje en rack son servidores independientes anchos y planos, del tamaño de una caja de pizza pequeña, diseñados para apilarse unos encima de otros en un bastidor, con el fin de ahorrar espacio (frente a un servidor en torre o de sobremesa). Cada servidor montado en rack tiene su propia fuente de alimentación, ventiladores de refrigeración, conmutadores de red y puertos, además del 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 ordenadores de alto rendimiento con múltiples procesadores que pueden hacer el trabajo de una sala entera de servidores blade o de montaje en rack. Los primeros ordenadores virtualizables, los mainframes, 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 de conexión directa (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 adjunto de 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 varios medios de almacenamiento: unidades de disco duro (HDD) y/o unidades de estado sólido (SSD).

Al igual que el NAS, una SAN permite el almacenamiento compartido, pero una SAN utiliza una red separada para los datos y consiste en una combinación más compleja de múltiples servidores de almacenamiento, servidores de aplicaciones y software de administración de almacenamiento.

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

Networking

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

Como se señaló 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).

Alimentación y gestión de cables

Los centros de datos deben estar siempre activos, a todos los niveles. La mayoría de los servidores cuentan con fuentes de alimentación dobles. Los sistemas de alimentación ininterrumpida (SAI) alimentados por baterías protegen contra las subidas de tensión y los cortes breves de suministro eléctrico. Los potentes generadores pueden entrar en funcionamiento si se produce un apagón más grave.

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 unos de otros, pueden causar diafonía, lo que puede afectar negativamente las velocidades de transferencia de datos y la transmisión de señales. Además, si se empaquetan demasiados cables, pueden generar un calor excesivo. La construcción y expansión del centro de datos debe tener en cuenta los códigos de construcción y los estándares de la industria para garantizar que el cableado sea eficiente y seguro.

Redundancia y recuperación ante desastres

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

Muchos grandes proveedores de centros de datos los tienen situados en regiones geográficamente distintas, de modo que si se produce una catástrofe natural o una interrupción política en una región, las operaciones pueden trasladarse a otra región para ofrecer servicios ininterrumpidos.

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

• Nivel I:proporciona componentes básicos de capacidad de redundancia, como el sistema de alimentación ininterrumpida (SAI) y la 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 allá.
   

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

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

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

Controles ambientales

Los centros de datos deben diseñarse y equiparse 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 otros equipos funcionando en los rangos de temperatura adecuados. La refrigeración por aire es básicamente aire acondicionado, en concreto, aire acondicionado para salas de ordenadores (CRAC) dirigido 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 por su mayor eficiencia energética y sostenibilidad: requiere menos electricidad y menos agua que la refrigeración por aire.

Humedad: una humedad elevada puede provocar la oxidación de los equipos; una humedad baja puede aumentar el riesgo de sobrecargas de electricidad estática (véase 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 los datos dañados. Las instalaciones del centro de datos están equipadas con equipos para controlar la electricidad estática y descargarla de forma segura.

Incendio: por razones obvias, los centros de datos deben estar equipados con equipos de prevención de incendios y deben probarse periódicamente.