Existen 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 (on premises)

En este modelo de centro de datos, toda la infraestructura de TI y los datos se alojan en on premises. Muchas empresas optan por tener sus propios centros de datos on premises 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 (RGPD) 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 despliegue, monitoreo y gestión.

Centros de datos en la nube pública

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

Muchos de los mayores centros de datos en nube (denominados centros de datos a hiperescala) son gestionados por grandes 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 la nube gestionan varios centros de datos a 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). Para cargas de trabajo de uso intensivo en datos en tiempo real, como analytics de big data, inteligencia artificial (IA) y aplicaciones de entrega de contenido, los centros de datos periféricos pueden ayudar a minimizar la latencia, lo cual mejora 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 desplegar y gestionar parcial o totalmente su infraestructura de TI on premises, pero prefieren no alojar esa infraestructura empleando 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 administración, el monitoreo y la gestión para 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 plena responsabilidad 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 monitoreo para los clientes que los desean.

Los centros de datos gestionados y las instalaciones de colocación se emplean a menudo para albergar 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 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 proporcionan aplicaciones, servicios y datos a los dispositivos de los usuarios finales. Los servidores para centros de datos se presentan en varios factores de forma:

• Los servidores de montaje en rack son servidores independientes anchos y planos (del tamaño de una caja pequeña de pizza) diseñados para apilar unos encima de otros en un rack, para ahorrar espacio (frente a un servidor de torre o de escritorio). Cada servidor montado en rack 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 diseñados 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 montados en rack. Las primeras computadoras virtualizables, los mainframes, pueden procesar miles de millones de cálculos y transacciones en tiempo real.

La elección del factor de forma depende de muchos aspectos, incluido el espacio disponible en el centro de datos, las cargas de trabajo que se ejecutan en los servidores, la potencia disponible y el costo.

Sistemas de almacenamiento

La mayoría de los servidores incluyen alguna capacidad de almacenamiento local, llamada almacenamiento de conexión directa (DAS), para permitir que los datos de uso más frecuente (hot data) 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).

Un 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) o unidades de estado sólido (SSD).

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

Un único centro de datos puede emplear las tres configuraciones de almacenamiento (DAS, NAS y SAN), así como tipos de almacenamiento de archivos, almacenamiento de bloques y almacenamiento de objetos.

Redes

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 (tráfico este/oeste) y hacia/desde los servidores a los clientes (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 adaptarse a 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 baterías protegen contra sobretensiones y cortes breves de energía. Los generadores potentes pueden activarse si ocurre un corte de energía más grave.

Con miles de servidores conectados por diversos cables, la gestión del cableado es una preocupación importante en el diseño de los centros de datos. Si los cables están demasiado cerca unos de otros, pueden provocar interferencias, lo que puede afectar negativamente la velocidad de transferencia de datos y la transmisión de señales. Además, si se empaquetan demasiados cables juntos, pueden generar calor excesivo. La construcción y ampliación de centros de datos deben tener en cuenta los códigos de construcción y las normas de la industria para garantizar que el cableado sea eficiente y seguro.

Redundancia y recuperación ante desastres

El tiempo de inactividad de los centros de datos es costoso para los proveedores y sus clientes, y los operadores y arquitectos de centros de datos hacen todo lo posible por aumentar la resistencia de sus sistemas. Estas medidas incluyen desde matrices redundantes de discos independientes (RAID) para protegerse contra la pérdida o corrupción de datos en caso de fallo de los medios de almacenamiento, hasta una infraestructura de refrigeración de reserva 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 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 a una región diferente para servicios ininterrumpidos.

El Uptime Institute (enlace externo a ibm.com) emplea 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 sistema de alimentación ininterrumpida (UPS) y refrigeración las 24 horas del día, los 7 días de la semana, para dar soporte a las operaciones de TI en un entorno de oficina o de otro tipo.
   

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

• Nivel III: agrega componentes redundantes como diferenciador clave de otros centros de datos. Las instalaciones de nivel III no requieren apagados 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 falla un equipo, no haya 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 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 a filas o racks 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 humedad elevada puede provocar la oxidación del equipo; la baja humedad puede aumentar el riesgo de sobretensiones de electricidad estática (ver 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 hacen falta para dañar el equipo o corromper los datos. Las instalaciones del centro de datos disponen de equipamiento para monitorear la electricidad estática y descargarla de manera segura.

Incendio. Por razones obvias, los centros de datos deben contar con equipamiento de prevención de incendios y deben probarse de manera regular.