Puesta a tierra, creación de un Data Center

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE SAN JUAN DEL RÍO

 

REDES DE TELECOMUNICACIONES

Puesta a tierra, creación de un Data Center

INGENIERÍA EN

TECNOLOGÍAS DE LA INFORMACIÓN Y LA COMUNICACIÓN, ÁREA SISTEMAS INFORMÁTICOS

9° CUATRIMESTRE

PRESENTA:

T.S.U. GONZALES VACA HUGO

T.S.U. LÓPEZ VERDE JUAN DANIEL

T.S.U. MARQUINA ACEVEDO CARLOS MAURILIO

T.S.U. CRUZ PIGEON ELSON MIGUEL

T.S.U. VICTORIANO MARTÍNEZ JOSÉ ALFREDO

MAESTRO HÉCTOR SALDAÑA BENITES

ASESOR M.G.T.I. ALEJANDRO CESAR VALENCIA GARCÍA

SAN JUAN DEL RÍO, QRO.

Tipo de centro de datos (EIA, TIA, 942)

El estándar TIA 942 provee una serie de recomendaciones y Guide Lines (directrices), para el diseño e instalación de infraestructuras de Data Centers (centros de cómputo), que son los lugares donde se colocan racks, servidores, equipo de comunicaciones, etc.

La intención es que sea utilizado por los diseñadores que necesitan un conocimiento acabado del facility planning (servicios de planificación), el sistema de cableado y el diseño de redes.

Este estándar está aprobado por TIA (Telecomunications Industry Association) y ANSI (American National Standards Institute).

El estándar TIA 942 y la categorización de Tiers en Latinoamérica llevan al replanteamiento de las necesidades de infraestructura para la instalación de un Data Center.

Ventajas

Las principales ventajas del diseño de centros de datos de conformidad con la norma TIA 942 incluyen:

• La nomenclatura estándar
• El funcionamiento a prueba de fallos
• Sólida protección contra las catástrofes naturales o manufacturadas.
• La fiabilidad a largo plazo
• Capacidad de expansión y escalabilidad.

Infraestructura de soporte

Según el estándar TIA-942, la infraestructura de soporte de un Data Center debe estar compuesto por cuatro subtemas como lo son:

• Telecomunicaciones
• Arquitectura
• Sistema eléctrico

Sistema mecánico

Subsistemas

Áreas funcionales

De acuerdo con la TIA 942 un centro de datos debe incluir las siguientes áreas funcionales:

• Una o más entradas al cuarto
• Área de distribución principal
• Una o más áreas de distribución horizontal
• Área de equipo de distribución
• Zona de distribución
• El cableado horizontal y el backbone

TIER

• El concepto de Tier indica el nivel de fiabilidad de un centro de datos asociados a cuatro niveles de disponibilidad definidos.
• A mayor número en el Tier, mayor disponibilidad, y por lo tanto mayores costes asociados en su construcción y más tiempo para hacerlo.
• En su anexo G y basado en recomendaciones del Uptime Institute, establece cuatro niveles (tiers) en función de la redundancia necesaria para alcanzar niveles de disponibilidad de hasta el 99.995%.

TIER

Nivel III Mantenimiento Concurrido

• 99,982 % de disponibilidad.
• Permite la actividad planeada sin alterar el funcionamiento de los equipos, pero eventos no planificados pueden causar trastornos.
• Múltiples pasos de energía y enfriamiento, pero con solo un camino activo, incluye componentes redundantes (N + 1).
• Toma de 15 a 20 meses para aplicar.

Justificación

TIER III: Centro de datos Concurrentemente Mantenibles

Con Tier III ofrece una disponibilidad del 99,98%.

Con esta configuración, existe la posibilidad de programar periodos de mantenimiento sin que afecten a la continuidad del servicio en los servidores. Sin embargo, estos data centers no están protegidos de cortes en caso de incidencia en los distintos componentes de la infraestructura. En otras palabras, los data centers de nivel Tier III no tienen redundancia completa.

Un Data center con TIER III además de cumple los requisitos de TIER II, tiene niveles importantes de tolerancia a fallos al contar con todos los equipamientos básicos redundados incluido el suministro eléctrico, permitiéndose una configuración Activo / Pasivo.

Todos los servidores cuenta con doble fuente (idealmente) y en principio el Data center no requiere paradas para operaciones de mantenimiento básicas.

Componentes redundantes (N+1)

Conectados  múltiples líneas de distribución eléctrica y de refrigeración, pero únicamente con una activa. Es requisito también que pueda realizar el upgrade a TIER IV sin interrupción de servicio.

Servicios del Data Center

El servicio que se ofrece a los usuarios de Internet  es el Hosting es un sistema para poder almacenar información, imágenes, vídeo, o cualquier contenido accesible vía web.

Conexiones y componentes del servidor

Equipo a instalar (servidores, switch, storage, minor, racks)

Aire acondicionado, ventilación

Sistemas de enfriamiento

Refrigeración por impulsión de aire frío por falso suelo

Este es el tipo de climatización que se va tener en el data center para mantener temperaturas aceptables para el funcionamiento de toda la electrónica. El aire frío se reparte en todo el Room Server, lo que mejorara enormemente la eficiencia energética del data center.

Concepto pasillo frío, pasillo caliente.

La impulsión por suelo alcanza su máxima eficacia al mantener dos microclimas separados: uno con el aire frío requerido por los servidores, que es impulsado por el falso suelo y otro de aire caliente para su disipación y escape.

En este tipo de  fronteras, los caminos del aire se mezclan, dando como resultado mayor coste asociado a la refrigeración a pesar de contar con sistemas mucho más eficientes.

Este tipo de diseño, que alinea las cabinas de datos y servidores en filas alternas, está presente en las instalaciones críticas de todo el mundo y es ampliamente considerado como imprescindible en la refrigeración de los data center.

Refrigeración

Elementos de refrigeración

-  Chiller (Enfriadora) indoor-outdoor -  CRAC / Aire Acondicionado

-       Elementos de conducción/circulación de aire

Métricas

-  Velocidad de descarga ( ³/min) -  Presión bajo suelo

El análisis de cableado estructurado y el diagrama de red

Calculo de energía

PUE: Es uno de los parámetros más comunes para evaluar el desempeño eléctrico de un Data Center, (Power Usage Effectiveness): métrica que mide el valor de la eficiencia eléctrica en relación al consumo eléctrico total. Fue establecido por la organización The Green Grid, en particular por uno de sus directores, Christian Belady, y su fin es establecer un parámetro para identificar qué tan eficiente es el consumo actual de los equipos.

Mientras menor sea el valor PUE, mejor será el aprovechamiento eléctrico, lo que se traduce en menores costos y menores emisiones de CO2, permitiendo reducir la llamada “huella de carbono”.El valor perfecto sería un PUE = 1.0. Este número resulta prácticamente imposible de alcanzar, ya que quiere decir que toda la energía consumida por los equipos es igual a la ingresada en el Data Center para que funcione completamente, y donde la refrigeración, UPS, etcétera, no tuvieron consumo eléctrico. Adicionalmente esta métrica puede subdividirse en 4, para obtener diferentes valores que permitan hacer un análisis más detallado, como se enumeran a continuación:

PUE0: se calcula igual que el PUE, pero se toma el pico del consumo eléctrico sobre el consumo eléctrico de los equipos de IT a la salida de la UPS (ambos en el último año).

PUE1: se calcula igual que el PUE, pero se toma el consumo eléctrico total acumulado sobre el consumo eléctrico de los equipos de IT acumulados a la salida de la UPS, ambos valores medidos en el último año.

PUE2: similar al anterior, pero la carga de los equipos de IT se toma a la salida de la PDU (Power Distribution Unit).

PUE3: similar al anterior, pero la carga de los equipos de IT se mide en la entrada a ellos.

DCiE: Parámetro utilizado en la evaluación de la eficiencia,  derivado del anterior, que mide el porcentaje de eficiencia llamado DCiE (Data Centre infrastructure Efficiency), la cuantificación de DCiE fue creada para entender más fácilmente la eficiencia del Data Center. Por ejemplo, un valor DCiE de 28% equivale a un PUE de 2,8. Por ejemplo, si tenemos una factura por consumo eléctrico de 1.000 dólares, sabremos que 280 dólares fueron los realmente consumidos por los equipos de IT.

\[DCiE=\frac{Consumo Eléctrico IT}{Consumo Eléctrico Total} * 100 =\frac {1}{PUE} * 100\]

WUE: se utiliza para evaluar la eficiencia del consumo de agua en los equipos de refrigeración en relación a la cantidad de kW/h, conocida como por sus siglas WUE (Water Usage Effectiveness), y se define como el uso anual del agua dividido por la cantidad de energía utilizada por el equipamiento TI. Las unidades de WUE son litros por kW consumidos por hora (calculados anualmente)

\[WUE=\frac{Consumo Anual De Agua (Litros)}{Consumo Eléctrico IT (kW/h)}\]

Para más información, pueden consultar el link completo del artículo completo en PDF aquí.

CCF: es una métrica creada por la empresa Upsite, que se utiliza para gestionar la eficiencia de refrigeración en el Data Center, por las siglas de Cooling Capacity Factor. Se calcula mediante el cociente entre la capacidad total de refrigeración sobre la carga de consumo de los dispositivos de IT (a la salida de la UPS) aumentada en un 10% (ese 10% adicional está atribuido otros factores que interfieren en el cálculo, como ser: iluminación, personas, estructura, etc)

\[CCF=\frac{Capacidad Total Refrigeración}{Consumo Eléctrico IT (Salida UPS) *1,1} =\frac {215 kW}{150 kW * 1,1} = 1,3\]

El valor de CCF recomendado es 1,2 or 120%. Lo que significa que la capacidad de refrigeración está funcionando al 120% de la carga TI. Un CCF que oscila entre 1,0 y 1,1 significa que la capacidad de refrigeración redundante es prácticamente nula. Si los valores van de 1,2 a 1,5 es posible que se puedan realizar modificaciones en los sistemas de enfriamiento que permitan ahorrar dinero. Si el valor es superior a 1,5 estamos sin dudas frente a un ambiente donde se pueden hacer muchas mejoras para reducir los costos en enfriamiento. Generalmente la mayoría de los Data Centers entran en esta última categoría.

Ejemplo de cálculo de energía

http://es.calcuworld.com/calculadoras-de-ahorro/calculadora-de-consumo-electrico/

Impacto ahorro energía:

Suposición: 1 kWh = $200 …  1 rack de 10 kW … encendido 24/7

Consumo anual (PUE = 1.8):

10 kW x 24 hrs/día x 365 días/año = 87000 kWh/año … x 1.8 PUE = 157.680 kWh/año x $200/kWh

= $31.536.000 /año

Consumo anual (PUE = 1.6):

10 kW x 24 hrs/día x 365 días/año = 87000 kWh/año … x 1.6 PUE = 140.160 kWh/año x $200/kWh

= $28.032.000/año  AHORRO = 3.5M (11%)

Distribución del consumo

Densidad de potencia eléctrica

Puesta a tierra

Placas

Se usa varios tipos de placas para propósitos de puesta a tierra, pero el único tipo que se considera generalmente como electrodo debe ser sólido y de tamaño sustancial. Las placas tipo enrejado, como se ilustra en la Figura 4-1, se usan para graduar potenciales y no se espera que permitan el paso de niveles de corriente de falla significativos. Se hacen normalmente de una malla de cobre o de acero.

Los electrodos de placa son de cobre o de fierro fundido. Las planchas de fierro fundido tienen un mínimo de 12mm de espesor y son cuadradas de 915 ó 1220 mm por lado. Las planchas de cobre son típicamente cuadradas de 600 mm ó 900 mm de lado y entre 1,6 mm y 3 mm de espesor.

Cuando se usan varias planchas, deben instalarse a cierta distancia para prevenir una interacción. Esta distancia es mínimo de 2 m extendiéndose hasta 9 m.

En el caso de una barra, la fórmula es (BS 7430):

Donde:

R : resistencia de la barra (ohm)

ρ : resistividad del suelo (ohm-metro)

l : longitud de la barra (m)

d : diámetro de la barra (m)

Para un conductor corto, enterrado horizontalmente, la fórmula es (BS 7430):

Donde:

R : resistencia del conductor enterrado horizontalmente (ohm)

l : longitud del conductor (m)

d : diámetro del conductor (m)

h : profundidad de enterramiento (m)

Q : 1,3 para conductores circulares (de sección)

Q : 1,0 para conductores tipo cinta

En DIN VDE 0141 y en CLC TC 112, la fórmula anterior se simplificó a:

Sistema de red o malla

Se trata de un sistema de varilla Cooper well reforzada que se emplea para sistemas eléctricos de carga elevada en instalaciones tipo comercial e industrial.
Consiste en la interconexión de (3) o más varillas dependiendo de la carga, ubicándolas en diferentes puntos de un terreno y derivando de allí el hilo conductor que se distribuye por la instalación eléctrica. La instalación mínima entre varillas debe ser del doble de la longitud de cada una de ellas. Los empalmes deben ser elaborados con soldadura exotérmica. Deben empezar a ser utilizados con cargas iguales y superiores a 7,5 kW. En cada punto de ubicación de cada varilla es indispensable preparar el terreno.

Medición de la resistencia eléctrica del suelo

Para este caso, el valor de la resistividad del suelo se realiza midiendo el valor de corriente producido después de aplicar un voltaje de corriente directa además, de medir la caída de tensión en dos sondas más que deben ubicarse cerca de la primera, equitativamente, una a cada lado de la primera, y, con el valor medido de resistencia, se calcula la resistividad eléctrica del suelo, a una profundidad que depende de la separación a entre los electrodos.
Para realizar las anteriores mediciones, se requiere de un Megger o probador de tierra, el cual posee (4) salidas, de las cuales, (2) son utilizadas para la alimentación de corriente y las otras (2) salidas son utilizadas para medir la caída de tensión en el suelo.

Potencia eléctrica: Elementos

Esquema eléctrico

Métricas de eficiencia

Seguridad y control del data center 

Seguridad Física

Se establece para garantizar quien, cómo, cuándo y porque una persona accede o no al interior del Data Center, para ello se establece una política que rige y norma el acceso y control, basada en estándares ampliamente reconocidos.

¿Quién debe acceder al Data Center?

Evidentemente no todo el personal de una empresa debe tener acceso al Data Center, ni siquiera la mayoría de la personas del Departamento de TI, podrán ingresar alguna vez en su vida a este lugar. Sólo quien este designado por la autoridad competente y porque así lo disponen las funciones inherentes a su cargo podrá acceder al Centro de Datos.

• Algunos de los roles a los que debe garantizárseles la entrada son:
• ·         Administrador de la red
• ·         Administrador de seguridad de TI
• ·         Administrador de Telecomunicaciones
• ·         Administrador de Respaldo
• ·         Técnico Especialista Externo ()
• ·         Auditor de TI

¿Cómo se debe acceder?

En una organización donde están bien definidos los roles y funciones, y a su vez estos son ocupados por diferentes personas,  es necesario controlar con que equipos o dispositivos entran al Data Center, sobre todo para aquellos a los que se les otorgan accesos temporales como el personal externo a la organización. Cada empresa fijará entonces, cuales son los dispositivos y equipos que podrán ingresar y determinará acciones tendientes a garantizar que no se comentan infracciones a las normas y políticas,  que atenten contra el desempeño de la empresa.

¿Cuándo se debe acceder?

Por ser un área extremadamente crítica, se deben fijar estrictos controles que garanticen la continuidad de las operaciones, para ello se deben fijar horarios de entrada los cuales podrán ser de permanente o eventual dependiendo de la labor a realizar.

Acceso permanente

Se otorga al personal que administra el centro de datos: Es un acceso que permite la entrada las 24 horas del día, los 7 días de la semana, los 365 días del año, se le otorga al equipo encargado de mantener operativa todas la funciones del negocios soportadas por las Tecnologías de Información y Comunicación, este acceso se mantendrá hasta tanto no cambie la norma. Cada ingreso debe quedar plenamente identificado mediante el registro de una bitácora diseñada para tal fin. El personal de seguridad y el supervisor de TI deberán tener conocimiento de cada visita que se realice, y los motivos que la ameritaron. 

Eventual:

• •       Programado: Generalmente se produce cuando se va a realizar un procedimiento de mantenimiento preventivo o perfectivo de los equipos de procesamiento de información,

• •       No programado: Ocurre cuando se detecta una falla o alguna situación no prevista que requiere la atención inmediata para evitar que se convierta en un problema de mayor magnitud.

¿Por qué se debe acceder?

La razón principal para entrar en el Data Center es para realizar labores de mantenimiento, monitoreo y control, aun cuando la mayoría de dispositivos puede ser administrado y monitoreado de forma remota, existen procesos manuales que requieren la presencia humana para que se lleven a cabo, el caso más común es el cambio y traslado de los medios de almacenamiento permanente (cintas).

Condiciones de acceso al Data Center

La empresa se reserva el derecho de admisión al Data Center, de su personal, clientes, subcontratistas y visitantes.

Está prohibida la entrada al Data Center de personas bajo las siguientes condiciones:

• Portando armas de fuego, cuchillos o similares.
• Bajo estado de embriaguez o consumiendo bebidas alcohólicas.
• Bajo el efecto de cualquier droga o sustancia alucinógena.
• Portando cámaras fotográficas y filmadoras.
• Con vestimenta inapropiada (pantalones cortos, camisas sin mangas, chancletas).
• Fumando.

Seguridad

Debido a la gran cantidad de información valiosa que se almacena en los servidores hospedados en los CPD, la seguridad es primordial para evitar cualquier tipo de robo de información u otra serie de problemas. Servicios de videovigilancia y presencia de personal las 24 horas del día son algunas medidas que todo centro de datos deben implementar para garantizar la seguridad de los datos de sus clientes.

CONCLUSIONES :

Juan Daniel López Verde: Se denomina centro de procesamiento de datos (CPD) a aquella ubicación donde se concentran los recursos necesarios para el procesamiento de la información de una organización. Dichos recursos consisten esencialmente en unas dependencias debidamente acondicionadas, computadoras y redes de comunicaciones.

Se tuvo que realizar un centro de datos en el cual se pudo observar el tipo de norma que se tenía que utilizar en el data center en este caso se utilizó el TIER 3 el cual es más fácil de utilizar para lo que vamos a utilizar en nuestro data center.

También se realizó un listado de todo el equipo de cómputo que se tenía que utilizar en el data center junto con sus características, precios, cantidades y descripción de cada uno de los equipos que se iban a manejar

Por supuesto también se produjo lo que fue la ventilación del dicho data center esto para que no se calentar el cuarto donde se hospedaría todo el equipo

El sistema de puesta a tierra para cableado estructurado está diseñado para la seguridad de la vida de los usuarios y asegurar una misma referencia eléctrica para todos los sistemas electrónicos contenidos en los diferentes espacios de un edificio o un data center.