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Data Center I: Classificações e Normas de Data Centers

 

Segundo Paulo Sérgio Marin [6] foi publicado em 2005 uma norma norte-americana ANSI que define as classificações de Data Center em função da disponibilidade e redundância.

 

Existe a norma ANSI/BICSI-002 (Data Center Design and Implementation Best Practices) Projeto de Data Center e Melhores Práticas de Implementação, publicada em março de 2011, com cinco classificações de disponibilidade de Data Center, F0 a F4 sendo a F0 a classe mais básica e a F4 a classe mais tolerante as falhas [6].

 

A norma que se aplica na infraestrutura de um Data Center, de acordo com a sua disponibilidade e a sua redundância é a ANSI/TIA 942 (Telecommunications Infrastructure Standard for Data Center) Infraestrutura de Telecomunicações para Data Centers que atualmente é a norma mais utilizada e é a única que aplica o conceito de Tiers (desenvolvido pelo The Uptime Institute) para a classificação de Data Centers.

 

Classificação Segundo a TIA 942

 

Segundo Manoel Veras [7], pela norma ANSI/TIA 942, existem regras aplicáveis para a classificação do Data Center em quatro níveis independentes de Tiers, são eles:

  • Redundância;
  • Telecomunicação;
  • Arquitetura e estrutural;
  • Elétrica;
  • Mecânica.

 

Classificações de redundâncias

 

A norma ANSI/TIA-942 estabelece nomenclaturas para as definições da redundância dos Data Centers, utilizando como base a classificação Tier. As classificações são as seguintes [6]:

  • Data Center “N”, sem nenhum tipo de redundância.
  • Data Center “N+1”, existe pelo menos uma redundância, por exemplo: nobreak, gerador, link redundante, etc.
  • Data Center “N+2”, existe uma redundância a mais, por exemplo: o Data Center será suprido na falta de energia por um nobreak e um gerador, sendo assim duas redundâncias. Podendo se estender para os outros equipamentos, links, refrigeração, sistema de prevenção de incêndios, etc.
  • Data Center “2N”, neste caso seria uma redundância completa, por exemplo: duas empresas de distribuição de energia (sendo que essas empresas devem vir de diferentes subestações) para alimentar o Data Center.
  • Data Center “2(N+1)” existe uma redundância para cada equipamento, utilizando o exemplo anterior, seria necessário um nobreak ou gerador para cada uma das empresas de energia.

 

Topologia Segundo a TIA 942

 

De acordo com Manoel Veras [7], a topologia de um Data Center pode ser descrita de várias formas, pode-se basear na norma TIA 942 que é um padrão para este tipo de ambiente.

 

De acordo com informações obtidas do site da empresa Furukawa [8], as principais áreas presentes em um Data Center são:

  • Entrace Room (ER): espaço de interconexão do cabeamento estruturado do Data Center e o cabeamento proveniente da telecomunicação.
  • Main Distribution Area (MDA): local onde se encontra a conexão central do Data Center e de onde se distribui o cabeamento estruturado, incluindo roteadores e backbone.
  • Horizontal Distribution Area (HDA): área utilizada para conexão com a área de equipamentos, incluindo o cross conect horizontal, equipamentos intermediários, LAN (Local area network), SAN (Storage Area Networks) e KVM (Keyboard, Video, Mouse) switches.
  • Zone Distribution Area (ZDA): ponto de interconexão opcional do cabeamento horizontal. Fica entre HDA e o EDA, provê flexibilidade no Data Center.
  • Equipment Distribution Area (EDA): área destinada para os equipamentos terminais (servidores, storages, unidades de fita), inclui também os Racks, gabinetes e equipamentos de comunicação de dados ou voz.

 

A figura 1 apresenta um diagrama básico com os espaços de um Data Center e como esses espaços são relacionados entre si.

 

Figura 1: Diagrama Básico de um Data Center

Fonte: http://portal.furukawa.com.br/arquivos/i/itm/itmax/1184_guiaderecomendaaaao.pdf

 

Tier 1 – Básico

 

Com informações da empresa Furukawa [8], no modelo básico da classificação -Tier 1 - não existe redundância nas rotas físicas e lógicas. Prevê um nível mínimo de distribuição de carga com pouca ou nenhuma redundância. Neste caso uma falha ou uma parada para manutenção pode ocasionar a interrupção parcial ou total da operação. Deve prever no projeto um sistema de acondicionamento de ar simples ou múltiplo, com capacidade de resfriamento das principais áreas, porém sem redundância.

Segundo Manoel Veras [7], os potenciais pontos de falha dessa classificação são:

  • Falta de energia da concessionaria no Data Center ou mesmo na central operadora de telecomunicações.
  • Falha nos equipamentos da operadora de telecomunicação.
  • Falha nos roteadores, switches quando não forem redundantes.
  • Quaisquer eventos catastróficos na interligação ou nas áreas: ER, MDA, HDA, ZDA e EDA.

 

Tier 1 possui uma disponibilidade de 99.671% e pode ter um downtime (tempo que o sistema não está operacional)de 28,8 horas/ano sem redundância energética ou refrigeração [9].

 

Tier 2 – Componentes Redundantes

 

De acordo com a Furukawa [8], no Tier 2 os equipamentos de telecomunicações do Data Center e também os equipamentos da operadora de telecomunicação, assim como os comutadores LAN-SAN, devem ter os seus módulos redundantes. O cabeamento do backbone principal LAN e SAN das áreas de distribuição para os comutadores devem ter cabeamento redundante, par metálico ou fibra.

 

Devem ter duas caixas de acesso de telecomunicação e dois caminhos de entrada até a ER com no mínimo 20 metros.

 

No Tier 2 é necessário prover módulos UPS (Uninterruptible Power Supply) redundantes para N+1 e também um sistema de gerador elétrico para suprir a carga, não é necessário redundância na entrada do serviço de distribuição de energia. O sistema de ar condicionado deve ser projetado para ter o funcionamento contínuo de 24x7x365, com no mínimo a redundância de N+1.

 

Segundo Manoel Veras [7], possíveis pontos de falha dessa classificação são:

  • Falhas no sistema de refrigeração ou de energia podem ocasionar falhas nos outros componentes do Data Center.

 

O Tier 2 possui uma disponibilidade de 99.749%, pode ter um downtime de 22 horas/ano e redundância parcial em energia e refrigeração [9].

 

Tier 3 – Sistema Auto Sustentado

 

Para a Furukawa [8], um Data Center Tier 3 deve ser atendido por no mínimo duas empresas de telecomunicações, tendo como pré-requisito que os cabos venham por rotas distintas. Para uma melhor redundância é necessário ter duas ER com no mínimo 20 metros de separação, não podendo compartilhar equipamentos de telecomunicações e devem estar em zonas de proteção contra incêndios, sistemas de energia e ar condicionado distintos. Devem prover caminhos redundantes entre a ER, as salas MDA e as salas HDA. A conexão entre as salas devem ser feitas via fibra ou pares metálicos redundantes. Prover pelo menos a redundância elétrica N+1.

 

Segundo Manoel Veras [7], há somente um possível ponto de falha para essa classificação:

  • Qualquer evento critico ou catastrófico na MDA e HDA irá interromper os serviços do Data Center.

 

O Tier 3 possui uma disponibilidade de 99.982%, pode ter um downtime de 1.6 horas/ano e 72 horas de proteção contra interrupção de energia [9].

 

Tier 4 – Alta Tolerância a Falhas

 

Para um Data Center com alta tolerância a falhas, a Furukawa recomenda [8] no Tier 4, que todo o cabeamento do backbone seja redundante, além disso, devem ser protegidos por dutos fechados. Os equipamentos ativos, roteadores, modens da operadora e comutadores LAN/SAN devem ser redundantes. É recomendada a criação de uma MDA secundária, desde que fiquem em zonas contra incêndio separadas. Já o cabeamento da HDA deve ser feito por dois caminhos: um pela MDA principal e outro pela MDA secundária.

 

Deve-se prover uma disponibilidade elétrica de “2(N+1)”, sendo duas empresas públicas de energia a partir de diferentes subestações para redundância.

 

Segundo Manoel Veras [7], o potencial ponto de falha dessa classificação é:

  • Caso não exista uma MDA e HDA secundária, pode vir a parar o sistema se a MDA ou HDA primária falhar.

 

O Tier 4 possui uma disponibilidade de 99.995%, pode ter um downtime de 0.4horas/ano e 96 horas de proteção contra interrupção de energia [9].

 

A tabela 1 mostra a comparação entre os quatro Tiers, podendo ressaltar alguns quesitos principais desta comparação, como por exemplo, o primeiro ano de implantação, o consumo de energia e a disponibilidade do Data Center [17].

 

Tabela 1: Comparação do Tier

FEATURES

TIER 1:

BASIC

COMPONENTS

TIER II:

REDUNDANT

MAINTAINABLE

TIER III:

CONCURRENTLY

TOLERANT

TIER IV:

FAULT

TOLERANT

Number of Delivery paths Only 1 Only 1 1 Active
1 Passive
2 Active
Redundant Components N N + 1 N + 1 2 (N+1)
Support Space to Raised Floor Ratio 20% 30% 80-90% 100%
Initial Watts/m2 60-90 120-150 120-180 150-240
Ultimate Watts/m2 60-90 120-150 300-450 450 +
Raised Floor Height 30cm 45cm 80-90cm 80-90cm
Floor Loading kg/m2 415 488 732 732+
Utility Voltage 208V, 480V 208V, 480V 12-15kV 12-15kV
Months to Implement 3 3 to 6 15 to 20 15 to 20
Year First Deployed 1965 1970 1985 1995
Annual IT Downtime Due to Site 28,8 hrs 22,0 hrs 1,6 hrs 0,4 hrs
Site Availability 99,671% 99,749% 99,982% 99,995%

Fonte: http://lautankencana.com/data-center-solutions