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Centros de datos: Cómo funcionan y cómo están cambiando

[18/01/2021] Un centro de datos es una instalación física que las empresas utilizan para albergar sus aplicaciones e información crítica para el negocio. A medida que van pasando de instalaciones on premises centralizadas a implementaciones Edge y servicios de nube pública, es importante pensar a largo plazo sobre cómo mantener su confiabilidad y seguridad.

¿Qué es un centro de datos?

Los centros de datos a menudo se denominan como algo singular, pero en realidad están compuestos por una serie de elementos técnicos. Estos se pueden dividir en tres categorías:

  • Cómputo: La memoria y la potencia de procesamiento para ejecutar las aplicaciones, generalmente proporcionada por servidores de alta gama
  • Almacenamiento: Los datos empresariales importantes generalmente se almacenan en un centro de datos, en medios que van desde cintas hasta unidades de estado sólido, con múltiples backups
  • Redes: Interconexiones entre los componentes del centro de datos y el mundo exterior, incluidos routers, switchers, controladores de entrega de aplicaciones y más

Estos son los componentes que TI necesita para almacenar y administrar los recursos más críticos, que son vitales para las operaciones continuas de una organización. Debido a esto, la confiabilidad, la eficiencia, la seguridad y la evolución constante de los centros de datos suelen ser una prioridad máxima. Tanto el software como las medidas de seguridad del hardware son imprescindibles.

Además del equipo técnico, un centro de datos también requiere una cantidad significativa de infraestructura de instalaciones para mantener el hardware y el software en funcionamiento. Esto incluye subsistemas de energía, fuentes de alimentación ininterrumpidas (UPS, por sus siglas en inglés), sistemas de ventilación y enfriamiento, generadores de backup y cableado para conectarse a operadores de red externos.

Arquitectura del centro de datos

Cualquier empresa de tamaño significativo probablemente tendrá varios centros de datos, posiblemente en varias regiones. Esto le da a la organización flexibilidad para realizar un backup de su información y protegerse de desastres naturales, como inundaciones y tormentas; o desastres provocados por el hombre, como amenazas terroristas. La arquitectura del centro de datos puede requerir algunas de las decisiones difíciles porque hay opciones casi ilimitadas. Algunas de las consideraciones clave son:

  • ¿La empresa requiere centros de datos en espejo?
  • ¿Cuánta diversidad geográfica se requiere?
  • ¿Cuál es el tiempo necesario para recuperarse en caso de un corte de energía?
  • ¿Cuánto espacio se requiere para la expansión?
  • ¿Debería arrendar un centro de datos privado o utilizar un servicio administrado/de ubicación conjunta?
  • ¿Cuáles son los requisitos de ancho de banda y energía?
  • ¿Existe un carrier preferido?
  • ¿Qué tipo de seguridad física se requiere?

Las respuestas a estas preguntas pueden ayudarle a determinar cuántos centros de datos construir y dónde. Por ejemplo, una empresa de servicios financieros en Manhattan probablemente requiera operaciones continuas, ya que cualquier corte de energía podría costar millones. Es probable que la empresa decida construir dos centros de datos en las proximidades, como Nueva Jersey y Connecticut, que son sitios espejo el uno del otro. Entonces, todo un centro de datos podría cerrarse sin pérdida de operaciones, porque la empresa podría ejecutar solo uno de ellos.

Sin embargo, es posible que una pequeña empresa de servicios profesionales no necesite acceso instantáneo a la información, y puede tener un centro de datos principal en sus oficinas y contar con un backup de la información en un sitio alternativo, en cualquier lugar del país, todas las noches. En caso de un corte de energía, iniciaría un proceso para recuperar la información, pero no tendría la misma urgencia que una empresa que se basa en datos en tiempo real para obtener una ventaja competitiva.

Aunque frecuentemente los centros de datos son asociados con empresas y proveedores de nube de escala web, en realidad las empresas de cualquier tamaño pueden tener un centro de datos. Para algunas pymes, el centro de datos podría ser una habitación ubicada en su espacio de oficina.

Estándares de la industria

Para ayudar a los líderes de TI a comprender qué tipo de infraestructura implementar, en el 2005, el American National Standards Institute (ANSI) y la Telecommunications Industry Association (TIA) publicaron estándares para centros de datos, donde se definieron cuatro niveles discretos con pautas de diseño e implementación. Un centro de datos de nivel 1 es básicamente una habitación de servidores modificada, mientras que un centro de datos de nivel 4 tiene los niveles más altos de confiabilidad y seguridad del sistema.

Actualmente, igual que todo lo relacionado con la tecnología, los centros de datos están experimentando una transición significativa, y el centro de datos del mañana se verá considerablemente diferente al que la mayoría de las organizaciones conocen hoy.

Las empresas se están volviendo cada vez más dinámicas y distribuidas, lo que significa que la tecnología que impulsa los centros de datos debe ser ágil y capaz de aumentar en escala. A medida que la virtualización de servidores se ha vuelto más popular, la cantidad de tráfico que se mueve lateralmente a través del centro de datos (este-oeste) ha eclipsado el tráfico tradicional cliente-servidor, que entra y sale (norte-sur). Esto está causando estragos en los administradores de centros de datos a medida que intentan satisfacer las demandas de esta era de TI.

Estas son tecnologías clave que harán que los centros de datos evolucionen de ambientes estáticos y rígidos, que están frenando a las empresas, a instalaciones fluidas y ágiles capaces de satisfacer las demandas de una industria digital.

La computación de borde y los microcentros de datos

La computación de borde es un paradigma cada vez más popular, en el que gran parte del trabajo computacional que tradicionalmente se habría realizado en un centro de datos centralizado ocurre más cerca del borde (Edge) de la red, donde se recopilan los datos. Eso significa menos demora para las aplicaciones que necesitan una acción casi en tiempo real, y una reducción en la cantidad necesaria de ancho de banda de datos. Los microcentros de datos son unidades compactas que pueden recopilar, procesar, analizar y almacenar datos físicamente cerca de los dispositivos que los recopilan y colocan on site, hace posible la computación de borde. Los microcentros de datos se implementan para admitir una serie de usos, incluidas las redes 5G, los lanzamientos de la Internet de las cosas y las redes de entrega de contenido.

Existen varios proveedores en el campo de los microcentros de datos, algunos con experiencia en otras áreas adyacentes como la IaaS o los servicios de colocación. Los microcentros de datos se venden a menudo (pero no siempre) como dispositivos ensamblados previamente, y los "micro cubren una amplia gama de tamaños -pueden variar desde un solo bastidor de 19 pulgadas hasta un contenedor de envío de 40 pies-, y la administración puede estar a cargo del proveedor o de un proveedor de servicios gestionados por medio de outsourcing.

El rol de la nube

Históricamente, las empresas tenían la opción de construir sus propios centros de datos o utilizar un proveedor de alojamiento o un socio de servicios administrados. Seguir las últimas rutas cambió la propiedad y la economía de administrar un centro de datos, pero los largos plazos de entrega requeridos para implementar y administrar la tecnología aún permanecían. El auge de la infraestructura como servicio (IaaS, por sus siglas en inglés) de proveedores en la nube, como Amazon Web Services y Microsoft Azure, ha brindado a las empresas una opción en la que pueden abastecer un centro de datos virtual en la nube con solo unos pocos clics del mouse. En el 2019, por primera vez, las empresas gastaron más anualmente en servicios de infraestructura en la nube que en hardware de centros de datos físicos, y más de la mitad de los servidores vendidos se destinaron a los centros de datos de los proveedores de la nube.

Sin embargo, el centro de datos on premises local no desaparecerá pronto. En una encuesta del 2020, realizada por el Uptime Institute, el 58% de los encuestados afirmó que la mayoría de sus cargas de trabajo permanecían en los centros de datos corporativos, y citaron la falta de visibilidad en las nubes públicas y la responsabilidad por el tiempo de actividad como una razón para resistirse al cambio.

Muchas organizaciones están obteniendo lo mejor de ambos mundos mediante el uso de un enfoque de nube híbrida, en el que algunas cargas de trabajo se descargan en una nube pública mientras que otras, que requieren más control práctico o seguridad, aún se ejecutan en el centro de datos local.

Redes definidas por software (SDN, por sus siglas en inglés)

Una empresa digital solo puede ser tan ágil como su componente menos ágil -y ese componente es a menudo la red. Una SDN puede aportar un nivel de dinamismo nunca experimentado.

Infraestructura hiperconvergente (HCI, por sus siglas en inglés)

Uno de los desafíos operativos de los centros de datos es tener que improvisar la combinación adecuada de servidores, almacenamiento y redes para soportar aplicaciones exigentes. Luego, una vez que se implementa la infraestructura, las operaciones de TI deben descubrir cómo incrementar su escala rápidamente sin interrumpir la aplicación. HCI simplifica eso, al proporcionar un dispositivo fácil de implementar, basado en hardware básico, que puede aumentar en escala al agregársele más nodos a la implementación. Existen ofertas de HCI de varios proveedores de alto perfil.

HCI puede ofrecer una serie de ventajas sobre los centros de datos tradicionales, incluida su capacidad de crecimiento, la integración en la nube y una configuración y administración más sencillas. Los primeros casos de uso de HCI giraban en torno a la virtualización del escritorio, pero la tecnología ahora ocupa una serie de nichos, incluidas las implementaciones de oficinas remotas/sucursales, ambientes de prueba y desarrollo, backup y recuperación de datos, y registro y analítica.

Contenedores, microservicios, mallas de servicio

Con frecuencia, el desarrollo de aplicaciones se ve ralentizado por el tiempo que lleva abastecer la infraestructura en la que se ejecuta. Esto puede obstaculizar significativamente la capacidad de una organización para pasar a un modelo DevOps. Los contenedores son un método de virtualización de un ambiente de ejecución completo, que les permite a los desarrolladores ejecutar aplicaciones y sus dependencias en un sistema autónomo. Los contenedores son muy livianos y se pueden crear y destruir rápidamente, por lo que son ideales para probar cómo se ejecutan las aplicaciones en determinadas condiciones.

Las aplicaciones en contenedores a menudo se dividen en microservicios individuales, cada uno de los cuales encapsula una pequeña y discreta parte de la funcionalidad, que interactúa entre sí para formar una aplicación completa. El trabajo de coordinar esos contenedores individuales recae en una forma arquitectónica conocida como malla de servicios, y aunque la malla de servicios hace mucho trabajo para abstraer la complejidad de los desarrolladores, necesita su propio cuidado y mantenimiento. La información de administración y automatización de la malla de servicios debe integrarse en su sistema integral de administración de redes del centro de datos, especialmente a medida que las implementaciones de contenedores se vuelven más numerosas, complejas y estratégicas.

Microsegmentación

Los centros de datos tradicionales tienen toda la tecnología de seguridad en el núcleo, por lo que a medida que el tráfico se mueve en dirección norte-sur, pasa por las herramientas de seguridad y protege el negocio. El aumento del tráfico este-oeste significa que el tráfico pasa por alto los firewalls, los sistemas de prevención de intrusiones y otros sistemas de seguridad y permite que el malware se propague muy rápidamente. La microsegmentación es un método para crear zonas seguras dentro de un centro de datos donde los recursos pueden aislarse unos de otros para que, si ocurre una infracción, el daño se minimice. La microsegmentación se suele realizar en software, lo que la hace muy ágil.

Memoria express no volátil (NVMe, por sus siglas en inglés)

Todo es más rápido en un mundo que se está digitalizando cada vez más, y eso significa que los datos deben moverse más rápido. Los protocolos de almacenamiento tradicionales, como la interfaz de sistema informático pequeño (SCSI) y el accesorio de tecnología avanzada (ATA), existen desde hace décadas y están llegando a su límite. NVMe es un protocolo de almacenamiento diseñado para acelerar la transferencia de información entre sistemas y unidades de estado sólido, mejorando enormemente las tasas de transferencia de datos.

Y NVMe no solo se limita a conectarse a chips de memoria de estado sólido: NVMe over Fabrics (NVMe-oF) permite la creación de redes de almacenamiento súper rápidas con latencias que compiten con el almacenamiento de conexión directa.

Computación GPU

Las unidades de procesamiento central (CPU, por sus siglas en inglés) han impulsado la infraestructura del centro de datos durante décadas, pero la Ley de Moore se enfrenta a limitaciones físicas. Además, las nuevas cargas de trabajo, como la analítica, el aprendizaje automático y la IoT, están impulsando la necesidad de un nuevo tipo de modelo informático que supere lo que pueden hacer las CPUs. Las unidades de procesamiento de gráficos (GPUs, por sus siglas en inglés), que antes solo se usaban para juegos, funcionan de manera fundamentalmente diferente, ya que pueden procesar muchos subprocesos en paralelo.

Como resultado, las GPU están encontrando un lugar en el centro de datos moderno, que tiene cada vez más la tarea de asumir tareas de inteligencia artificial y redes neuronales. Esto dará lugar a una serie de cambios en la forma en que se diseñan los centros de datos, desde cómo están conectados a la red hasta cómo se enfrían.

Los centros de datos siempre han sido fundamentales para el éxito de empresas de casi todos los tamaños y eso no cambiará. Sin embargo, la cantidad de formas de implementar un centro de datos y las tecnologías habilitadoras están experimentando un cambio radical. Para ayudar a construir una hoja de ruta hacia el futuro centro de datos, recuerde que el mundo se está volviendo cada vez más dinámico y distribuido. Las tecnologías que aceleran ese cambio son las que se necesitarán en el futuro y aquellas que no lo hagan probablemente permanecerán por un tiempo, pero serán cada vez menos importantes.

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