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.