Yra įvairių tipų duomenų centrų įrenginių, ir viena įmonė gali naudoti daugiau nei vieno tipo įrenginius, priklausomai nuo darbo krūvio ir verslo poreikių.

Įmonės (vietiniai) duomenų centrai

Šiame duomenų centro modelyje visa IT infrastruktūra ir duomenys talpinami vietoje. Daugelis įmonių renkasi vietinius duomenų centrus. Jos gali geriau kontroliuoti informacijos saugumą ir lengviau laikytis tokių reglamentų kaip Europos Sąjungos Bendrasis duomenų apsaugos reglamentas (BDAR) arba JAV sveikatos draudimo perkeliamumo ir atskaitomybės įstatymas (HIPAA). Įmonė yra atsakinga už visas diegimo, stebėjimo ir valdymo užduotis įmonės duomenų centre.

Viešieji debesijos duomenų centrai ir hiperskalės duomenų centrai

Debesų duomenų centruose (dar vadinamuose debesų kompiuterijos duomenų centrais) saugomi IT infrastruktūros ištekliai, kuriais per interneto ryšį gali naudotis keli klientai – nuo daugybės iki milijonų.

Daugelį didžiausių debesijos duomenų centrų, vadinamų hiperskalės duomenų centrais, valdo pagrindiniai debesijos paslaugų teikėjai (CSP), tokie kaip „Amazon Web Services“ (AWS), „Google Cloud Platform“, „IBM Cloud“ ir „Microsoft Azure“. Šios įmonės turi didelius duomenų centrus kiekviename pasaulio regione. Pavyzdžiui, IBM valdo daugiau nei 60 IBM debesijos duomenų centrų įvairiose pasaulio vietose.

Hiperskalės duomenų centrai yra didesni nei tradiciniai duomenų centrai ir gali tūkstančius kvadratinių metrų. Paprastai juose yra bent 5000 serverių ir kilometrai ryšio linijų, o kartais jie gali siekti net 6000 kvadratinių metrų plotą.

Debesijos paslaugų teikėjai paprastai prižiūri mažesnius, periferinius duomenų centrus (EDC), esančius arčiau debesijos klientų (ir debesijos klientų klientų). Periferiniai duomenų centrai sudaro periferinių skaičiavimų, paskirstytosios skaičiavimo sistemos, kuri priartina programas prie galutinių vartotojų, pagrindą. Periferiniai duomenų centrai idealiai tinka realaus laiko, daug duomenų apdorojantiems darbo krūviams, tokiems kaip didelių duomenų analizė ,  dirbtinis intelektas (DI) ,  mašininis mokymasis (ML) ir turinio teikimas. Jie padeda sumažinti delsą, pagerinti bendrą programų našumą ir klientų patirtį.

Tvarkomi duomenų centrai ir kolokacijos įrenginiai

Valdomi duomenų centrai ir kolokacijos įrenginiai yra alternatyva organizacijoms, kurioms trūksta vietos, personalo ar patirties valdyti savo IT infrastruktūrą vietoje. Šie variantai idealiai tinka tiems, kurie nenori talpinti savo infrastruktūros naudodami bendrinamus viešojo debesies duomenų centro išteklius.

Valdomame duomenų centre kliento įmonė nuomojasi iš teikėjo serverius,  saugyklą ir tinklo įrangą, o teikėjas tvarko kliento įmonės administravimą, stebėjimą ir valdymą.

Kolokacijos centre kliento įmonė valdo visą infrastruktūrą ir nuomojasi specialią erdvę jai talpinti. Tradiciniame kolokacijos modelyje kliento įmonė turi išimtinę prieigą prie aparatinės įrangos ir yra visiškai atsakinga už jos valdymą. Šis modelis idealiai tinka privatumui ir saugumui, tačiau dažnai yra nepraktiškas, ypač sutrikus elektros tiekimui ar esant avarinėms situacijoms. Šiandien dauguma kolokacijos paslaugų teikėjų siūlo valdymo ir stebėjimo paslaugas klientams, kurie jų pageidauja.

Įmonės dažnai renkasi valdomus duomenų centrus ir kolokacijos įrenginius, kad galėtų talpinti nuotolinio duomenų atsarginių kopijų kūrimo ir atkūrimo po avarijų (DR) technologijas mažoms ir vidutinėms įmonėms (MVĮ).

Dauguma šiuolaikinių duomenų centrų, įskaitant ir vidinius, išsivystė iš tradicinės IT architektūros. Užuot paleidę kiekvieną programą ar darbo krūvį specialioje įrangoje, jie dabar naudoja debesijos architektūrą, kurioje virtualizuojami fiziniai ištekliai, tokie kaip procesoriai, saugyklis ir tinklo ištekliai. Virtualizacija leidžia šiuos išteklius išskaidyti iš jų fizinių ribų ir sujungti į pajėgumus, kuriuos galima paskirstyti kelioms programoms ir darbo krūviams bet kokiais reikiamais kiekiais.

Virtualizacija taip pat leidžia naudoti programinės įrangos apibrėžtą infrastruktūrą (SDI) – infrastruktūrą, kurią galima programiškai parengti, konfigūruoti, paleisti, prižiūrėti ir „išjungti“ be žmogaus įsikišimo.

Ši virtualizacija paskatino naujų duomenų centrų architektūrų, tokių kaip programinės įrangos apibrėžti duomenų centrai (SDDC) – serverių valdymo koncepcija, virtualizuojanti tokius infrastruktūros elementus kaip tinklai, saugyklos ir skaičiuojamoji galia, teikdama juos kaip paslaugą. Ši galimybė leidžia organizacijoms optimizuoti infrastruktūrą kiekvienai programai ir darbo krūviui neatliekant fizinių pakeitimų, o tai gali padėti pagerinti našumą ir kontroliuoti išlaidas. Duomenų centrų, teikiamų kaip paslauga, modeliai taps vis labiau paplitę, o IDC prognozuoja, kad iki 2026 m. 65 % technologijų pirkėjų teiks pirmenybę šiems modeliams.

Debesų architektūros ir SDI derinys duomenų centrams ir jų naudotojams suteikia daug privalumų, tokių kaip:

• Optimalus skaičiavimo galios, saugojimo ir tinklo išteklių panaudojimas
• Greitas programų ir paslaugų diegimas
• Mastelio keitimas
• Įvairios paslaugos ir duomenų centrų sprendimai
• Debesijos pagrindu sukurtas programavimas

Optimalus skaičiavimo, saugojimo ir tinklo išteklių panaudojimas

Virtualizacija leidžia įmonėms arba debesų kompiuterijai optimizuoti savo išteklius ir aptarnauti daugiausiai vartotojų su mažiausiu aparatinės įrangos kiekiu ir mažiausiai nenaudojamais arba laisvais pajėgumais.

Greitas programų ir paslaugų diegimas

SDI automatizavimas leidžia sukurti naują infrastruktūrą taip pat paprastai, kaip pateikti užklausą per savitarnos portalą.

Mastelio keitimas

Virtualizuotą IT infrastruktūrą yra daug lengviau plėsti nei tradicinę IT infrastruktūrą. Net įmonės, kurios naudoja vietinius duomenų centrus, gali padidinti pajėgumus pagal poreikį, perkeldamos darbo krūvius į debesį, kai to reikia.

Įvairios paslaugos ir duomenų centrų sprendimai

Gali pasiūlyti vartotojams įvairių būdų, kaip naudoti ir teikti IT, visa tai naudojant tą pačią infrastruktūrą. Pasirinkimai priimami atsižvelgiant į darbo krūvio poreikius ir apima  infrastruktūrą kaip paslaugą (IaaS),  platformą kaip paslaugą (PaaS), programinę įrangą kaip paslaugą (SaaS) ir kt. Duomenų saugyklų teikėjai siūlo šias paslaugas naudoti privačiame vietiniame duomenų centre arba kaip debesijos sprendimus privačioje  debesyje, viešajame debesyje, hibridinėje debesyje arba kelių debesų aplinkoje.

Kiti duomenų sprendimai apima modulinius duomenų centrus – iš anksto suprojektuotus objektus, skirtus naudoti kaip duomenų centrus, kuriuose taip pat yra iš anksto paruošta infrastruktūra ir aprūpinta reikiama aušinimo įranga.

Debesijos pagrindu sukurta programavimas

Konteinerizavimas ir  debesų kompiuterija kartu su tvirta atvirojo kodo ekosistema įgalina ir pagreitina  „DevOps“ ciklus ir  programų modernizavimą, taip pat suteikia galimybę kurti programas, kurias galima diegti bet kur.

Serveriai

Serveriai yra galingi kompiuteriai, teikiantys programas, paslaugas ir duomenis galutinių vartotojų įrenginiams. Duomenų centrų serveriai būna kelių tipų:

• Rack serveriai yra platūs, plokšti, atskiri serveriai, didelės picos dėžutės dydžio. Jie sudedami vienas ant kito tam skirtoje spintoje (stelaže), kad būtų sutaupyta vietos (palyginti su tower tipo serveriu). Kiekvienas rack tipo serveris turi savo maitinimo šaltinį, aušinimo ventiliatorius, tinklo komutatorius ir prievadus, taip pat įprastą procesorių, atmintį ir saugyklą.
• Blade serveriai sukurti taip, kad sutaupytų dar daugiau vietos. Kiekviename blade serveryje yra procesoriai, tinklo valdikliai, atmintis ir kartais saugykla. Jie suprojektuoti taip, kad tilptų į vieną korpusą, kuriame yra keli blade serveriai ir kuriame yra maitinimo šaltinis, tinklo valdymo ir kiti ištekliai aptarnaujantys blade serverius viename korpuse. Tokio tipo serveriai būna maždaug rašomojo stalo stalčių bloko dydžio.
• Mainframes serveriai yra didelio našumo kompiuteriai su keliais procesoriais, galintys atlikti visos patalpos stelažinių arba „blade“ serverių darbą. Mainframes serveriai gali apdoroti milijardus skaičiavimų ir operacijų realiuoju laiku.

Serverio formos faktoriaus pasirinkimas priklauso nuo daugelio veiksnių, įskaitant laisvą vietą duomenų centre, serveriuose vykdomus darbo krūvius, turimą elektros galią ir bendrą kainą.

Duomenų saugojimo sistemos

Daugumoje serverių yra vietinės saugyklos galimybė – tiesiogiai prijungta saugykla (DAS) – kad dažniausiai naudojami duomenys (karšti duomenys) liktų arti procesoriaus.

Dvi kitos duomenų centro saugyklos konfigūracijos apima prie tinklo prijungtą saugyklą (NAS) ir saugyklos srities tinklą (SAN ).

NAS suteikia duomenų saugyklą ir prieigą prie duomenų keliems serveriams per standartinį Ethernet ryšį. NAS įrenginys paprastai yra skirtas serveris su įvairiomis saugojimo laikmenomis, tokiomis kaip standieji diskai (HDD) arba spartesni SSD.

Kaip ir NAS, SAN leidžia naudoti bendrą saugyklą, tačiau duomenims naudojamas atskiras tinklas ir sudėtingesnis kelių saugyklų serverių, programų serverių ir saugyklos valdymo programinės įrangos derinys.

Viename duomenų centre gali būti naudojamos visos trys saugojimo konfigūracijos – DAS, NAS ir SAN – bei failų,  blokų ir objektų saugyklų tipai.

Tinklai

Duomenų centro tinklo topologija reiškia fizinį duomenų centro tinklo įrenginių išdėstymą ir sujungimą, įskaitant infrastruktūrą, ryšius tarp serverių ir komponentų bei duomenų srautą.

Duomenų centro tinklą sudaro įvairi tinklo įranga, pvz., komutatoriai, maršrutizatoriai ir šviesolaidiniai tinklai, kurie perduoda srautą tarp serverių (vadinamas rytų/vakarų srautu) ir į serverius arba iš jų į klientus (vadinamas šiaurės/pietų srautu).

Kaip minėta pirmiau, duomenų centre paprastai naudojamos virtualizuotos tinklo paslaugos. Ši galimybė leidžia kurti programinės įrangos apibrėžtus perdengimo tinklus, sukurtus ant fizinės tinklo infrastruktūros, kad būtų galima taikyti konkrečius saugumo kontrolės mechanizmus arba paslaugų lygio susitarimus (SLA).

Duomenų centrams reikalingi didelio pralaidumo ryšiai, kad būtų galima palaikyti ryšį tarp serverių ir saugojimo sistemų, taip pat tarp įeinančio ir išeinančio tinklo srauto. Hipermastelio duomenų centrams pralaidumo reikalavimai gali svyruoti nuo kelių gigabitų per sekundę (Gbps) iki terabitų per sekundę (Tbps).

Maitinimo šaltinis ir kabelių tvarkymas

Duomenų centrai turi būti nuolat įjungti kiekviename lygmenyje. Daugumoje serverių yra dvigubi maitinimo šaltiniai. Baterijomis maitinami nepertraukiamo maitinimo šaltiniai (UPS) apsaugo nuo įtampos šuolių ir trumpų elektros energijos tiekimo sutrikimų. Jei nutrūksta rimtesnis elektros energijos tiekimas, gali įsijungti elektros generatoriai.

Kabelių valdymas yra svarbus duomenų centro projektavimo aspektas, nes įvairūs kabeliai jungia tūkstančius serverių. Jei kabelių laidai yra per arti vienas kito, jie gali sukelti trukdžius, kurie gali neigiamai paveikti duomenų perdavimo greitį ir signalo perdavimą. Be to, jei per daug kabelių bus supakuota kartu, jie gali sukelti per didelį karštį. Statant ir plečiant duomenų centrą, reikia atsižvelgti į statybos standartus, kad būtų užtikrintas efektyvus ir saugus kabelių tiesimas.

Atleidimas iš darbo ir atkūrimas po nelaimių

Duomenų centrų prastovos brangiai kainuoja duomenų centrų teikėjams ir jų klientams. Duomenų centrų operatoriai ir architektai deda daug pastangų, kad padidintų savo sistemų atsparumą. Šios priemonės apima perteklinius nepriklausomų diskų masyvus (RAID), skirtus apsaugoti nuo duomenų praradimo ar sugadinimo sugedus laikmenai. Kitos priemonės apima atsarginę duomenų centro aušinimo infrastruktūrą, kuri palaiko optimalią serverių temperatūrą, net jei sugenda pagrindinė aušinimo sistema.

Daugelis didelių duomenų centrų teikėjų turi duomenų centrus, esančius geografiškai skirtinguose regionuose. Jei viename regione įvyksta stichinė nelaimė ar politiniai neramumai, operacijos gali būti perduotos kitam regionui, kad paslaugos būtų teikiamos nepertraukiamai.

„ Uptime Institute“ naudoja keturių pakopų sistemą duomenų centrų perteklinei galiai ir atsparumui įvertinti.4

• I pakopa: teikia pagrindinius perteklinio maitinimo komponentus, tokius kaip nepertraukiamo maitinimo šaltinis (UPS) ir visą parą veikiantis aušinimas, skirtus IT operacijoms biuro aplinkoje ar už jos ribų palaikyti.
• II pakopa: Pridedamos papildomos atsarginės energijos ir aušinimo posistemės, pvz., generatoriai ir energijos kaupimo įrenginiai, siekiant pagerinti saugumą nuo sutrikimų.
• III pakopa: Pridedami atsarginiai komponentai, kurie yra pagrindinis skirtumas nuo kitų duomenų centrų. III pakopos įrenginiams nereikia išjungimo, kai reikia atlikti įrangos techninę priežiūrą ar ją pakeisti.
  
• IV pakopa: Padidina atsparumą gedimams, įdiegiant kelis nepriklausomus, fiziškai izoliuotus perteklinius pajėgumų komponentus, kad įrangos gedimui IT operacijos neturėtų jokio poveikio.
  

Aplinkos kontrolė

Duomenų centrai yra suprojektuoti ir įrengti taip, kad būtų galima kontroliuoti tarpusavyje susijusius aplinkos veiksnius, kurie gali sugadinti ar sunaikinti aparatinę įrangą ir sukelti brangias ar katastrofiškas prastovas.

• Temperatūra: Daugumoje duomenų centrų serveriams ir kitai įrangai veikti tinkamame temperatūros diapazone naudojamas oro ir skysčio aušinimas. Oro aušinimas yra oro kondicionavimas, konkrečiai – kompiuterių patalpų oro kondicionavimas (CRAC). CRAC skirtas visai serverių patalpai arba konkrečioms serverių eilėms ar stelažams. Skysčio aušinimo technologijos pumpuoja skystį tiesiai į procesorius arba kartais serverius panardina į aušinimo skystį. Duomenų centrų tiekėjai vis dažniau renkasi skystį, siekdami didesnio energijos vartojimo efektyvumo ir tvarumo, nes jam reikia mažiau elektros energijos ir vandens nei oro aušinimui.
• Drėgmė : Dėl didelės drėgmės įranga gali rūdyti; dėl mažos drėgmės gali padidėti statinės elektros viršįtampių rizika. Drėgmės kontrolės įranga apima oro kondicionavimo sistemas (CRAC), tinkamą vėdinimą ir drėgmės jutiklius.
• Statinė elektra: vos 25 voltų statinė iškrova gali sugadinti įrangą arba duomenis. Duomenų centruose yra įranga, skirta stebėti statinę elektrą ir saugiai ją iškrauti.
• Gaisras: Dėl akivaizdžių priežasčių duomenų centruose turi būti įrengta reguliariai tikrinama priešgaisrinė įranga.