Data Centers: tudo que você precisa saber

Você pode não saber, mas é muito provável que você dependa de um data center para realizar as suas tarefas do dia-a-dia. Se você usa serviços de e-mail online, conversa com seus amigos por aplicativos de mensagens instantâneas ou realiza pesquisas de voz no seu celular, você tem um data center em algum lugar do mundo para agradecer.

Como dependemos cada vez mais deles, é interessante ter mais noção de como eles funcionam. Empresas como o Google entendem essa curiosidade e já fizeram vídeos mostrando o interior de seus centros de dados.

No entanto, resolvemos conversar com Luiz Cristiano Soares, gerente de engenharia da Aceco TI, para saber mais sobre esses pilares da economia atual. A empresa  tem especialistas em projetar, construir e manter data centers, e Soares pode compartilhar conosco diversos dados e curiosidades sobre esses processos. Confira:

Dois tipos, três partes

Os data centers podem ser divididos basicamente em dois tipos. O primeiro deles, e o mais comum, são os data centers próprios. São centros de dados menores dedicados a uma empresa ou negócio que precisa de uma infraestrutura própria de tecnologia para gerenciar seu negócio. Em geral, eles são relativamente pequenos, consomem menos energia e, por esse motivo, podem ser instalados de maneira mais fácil (no meio de um prédio comercial, por exemplo, com adaptações da rede elétrica).

O segundo tipo – que acaba chamando mais atenção – são os data centers de nuvem digital, de empresas grandes como Google, Microsoft e Amazon, que vendem a infraestrutura como um serviço para outras empresas. Por esse motivo, eles costumam ser maiores, consumir mais energia, e exigem um espaço bastante específico para sua instalação.

Nos dois casos, porém, o data center é semelhante. Trata-se de um conjunto de computadores especializados (chamados de servidores) interligados em uma rede. O propósito dessa rede pode variar, mas os centros de dados sempre possuem três partes em comum: os servidores, a infraestrutura (de energia, refrigeração, telecomunicações e segurança) e o setor de apoio (manutenção, laboratórios e escritórios).

Servidores

Os computadores que funcionam nos data centers são diferentes dos nossos desktops em diversos aspectos. Essa diferença é baseada nas diferentes maneiras como eles são utilizados: enquanto nossos computadores precisam executar uma série de tarefas diferentes, os servidores normalmente são especializados em uma ou poucas tarefas. Além disso, eles precisam funcionar a toda capacidade sem nunca ser desligados, diferentemente dos desktops tradicionais.

Por esse motivo, eles são construídos de acordo com a tarefa que precisam realizar, e otimizados para poder realizá-la ao longo de muito tempo de maneira durável, sem sofrer falhas. Eles são organizados em racks, estantes de computadores que geralmente são a primeira imagem que vem à mente quando falamos de data centers.

Nos racks, os computadores são ligados entre si por meio de cabos de fibra óptica ou de cobre. Cabos desse tipo também são responsáveis por conectar os racks uns aos outros, de forma a garantir uma comunicação ágil entre eles. Um data center mais modesto pode ter entre 10 a 50 racks de servidores, enquanto os maiores podem chegar a ter centenas deles.

Naturalmente, operar tantos computadores em um só espaço exige uma infraestrutura robusta de energia, telecomunicações e refrigeração, já que os servidores consomem muita energia, se aquecem durante seu funcionamento e precisam estar conectados à internet para poder cumprir suas funções.

Energia

A energia que chega da rede elétrica até os data centers é tratada para se tornar mais adequada para o consumo dos servidores. Como eles precisam estar sempre ligados, é essencial que haja uma fonte constante de energia alimentado-os.

Por isso, os data centers possuem redes redundantes de energia: se uma delas falhar, eles conseguem imediatamente trocar para outra. Uma rede de geradores e no-breaks também é parte da infraestrutura elétrica dos data centers.

Dependendo de seu uso, os servidores podem consumir de 3 kilowatts (três mil watts) de energia por rack nos data centers menores até 12 a 15 kilowatts por rack nos maiores. Considerando que grandes centros de dados podem chegar a ter 600 racks de servidores, o consumo total de energia deles poderia chegar a 9 megawatts (9 milhões de watts).

Um computador doméstico, em comparação, consome cerca de 200 watts apenas, e considera-se que uma usina hidrelétrica que produza 19 megawatts de energia consegue abastecer uma cidade de 150 mil habitantes.

Esse é o principal motivo pelo qual data centers grandes costumam ficar mais distantes dos grandes centros urbanos. Como eles consomem muita energia, é mais viável para as empresas posicioná-los em cidades menores ou em regiões periféricas, onde o custo da energia elétrica é menor. Isso à parte, é perfeitamente possível posicionar um centro de dados de grande porte no meio de uma cidade – embora seja consideravelmente mais caro em termos de energia.

Refrigeração

Os servidores, porém, não são a única coisa que consome energia em um data center. Enquanto trabalham, eles geram calor, e se não forem refrigerados eles podem levar a sala de servidores a temperaturas de mais de 50ºC, o que faz com que eles se desliguem automaticamente para prevenir danos ou incêndios.

Para evitar que isso aconteça, os data centers possuem sistemas redundantes de refrigeração de ar também. Diversos equipamentos de ar condicionado são responsáveis por reduzir a temperatura dos centros de dados a cerca de 24ºC a 25ºC. Isso, no entanto, demanda energia.

Segundo Luiz Soares, a refrigeração consome um total de 40% a 50% da energia consumida pelos racks. Em outras palavras, se os racks de um data center grande consomem 9 megawatts de energia, serão necessários outros 3,6 a 4,5 megawatts para a sua refrigeração.

É fácil perceber que se trata de um acréscimo considerável à conta de energia, e por esse motivo algumas empresas optam por instalar seus data centers em regiões mais frias. Nos países nórdicos como Noruega, Finlândia e Islândia, é possível utilizr um método de refrigeração chamado de “free cooling”.

Em vez de usar equipamentos de ar condicionado para esfriar o ambiente, esse método canaliza o ar do ambiente (que já é frio) para dentro da sala dos servidores. Embora economize na conta, ele também pode trazer desvantagens: ar muito sujo pode contaminar os computadores com a poluição de áreas urbanas próximas, reduzindo a sua vida útil.

Uma possibilidade estudada por empresas para reduzir os custos com refrigeração é instalar os servidores no fundo do mar. A Microsoft, por exemplo, já vem testando essa possibilidade, embora ainda enfrente uma série de desafios.

Telecomunicações

É necessário, no entanto, que os computadores do data center consigam se comunicar com o resto da internet para realizar seu trabalho. Isso significa ter uma rede robusta de telecomunicações para que os dados possam entrar e sair de lá.

Assim como a rede elétrica, a rede de telecomunicações dos data centers é redundante, e muitas vezes vem de mais de uma operadora diferente. Isso permite que o centro de dados continue a funcionar mesmo que uma das operadoras falhe. As redes chegam até o data center – e saem dele – na forma de grossos cabos de fibra óptica que incluem diversas fibras.

Ao chegar no data center, no entanto, a rede não vai diretamente para os servidores. Ela passa antes por uma sala de telecomunicações que possui roteadores e equipamentos que são responsáveis por distribuir as fibras entre os racks. Ela funciona como uma espécie de central dos correios, que recebe os pacotes e cartas e repassa-os para centrais menores que, por sua vez, entregam-nos ao destinatário final.

Em vez de pacotes de correio, no entanto, as salas entregam conexões. Quando você acessa seu e-mail, por exemplo, a informação sai do seu computador, trafega por diversas redes até um data center e passa pela central de telecomunicações de lá, que determina para qual rack você deve ser direcionado para poder entrar em sua caixa de mensagens – de maneira extremamente rápida.

A fibra óptica ainda é a tecnologia mais avançada de transmissão de dados que conhecemos. No entanto, as fibras vêm evoluindo de forma a permitir um trânsito mais rápido de informações. A maneira como a luz viaja dentro das fibras – e as cores de luz utilizadas – permitem que mais dados sejam transmitidos por meio delas. Soares afirma, porém, que o volume de dados movimentados pelos grandes data centers quase nunca são revelados, pois trata-se de uma informação confidencial.

Segurança

Independente de seu uso, os data centers quase sempre armazenam dados confidenciais. Sejam eles os dados de empresas, sejam os de usuários de serviços na nuvem, o acesso a esses dados precisa ser rigorosamente controlado. E isso se reflete na própria arquitetura dos centros de dados.

Empresas com centros de dados de maior porte raramente revelam o endereço de seu data centers. No máximo, elas informam a cidade ou região na qual ele se localiza, para dificultar que pessoas mal-intencionadas tenham acesso ao edifício. A entrada nos data centers tambám costuma ser controlada por esse mesmo motivo

Segundo Soares, o acesso à sala dos servidores de um data center é ainda mais restrito. Podem haver cinco ou mais pontos de controle de acesso entre a entrada do centro de dados e a sala nas quais os computadores ficam. As entradas podem ser controladas por equipamentos como crachás, fechaduras, senhas e mesmo identificações biométricas, e a região geralmente tem monitoramento interno de circuito de câmeras.