Cablare un data center - considerazioni pratiche per un installatore

Il termine data center può assumere diversi significati. Alcuni sostengono che il data center è il locale che ospita i server, altri hanno un'idea diversa. Se qualche tempo fa il termine identificava poco più di una stanza protetta per il server, attualmente, sulla base di un'evoluzione tecnologica e lavorativa sempre più basata sullo scambio di dati, il termine si può meglio esprimere come "mission critical data center". I modelli di business hanno attraversato un ciclo completo, partendo dai data center centralizzati per arrivare a quelli distribuiti e ritornare quindi alla prima soluzione. Le aziende sanno bene quanto la gestione dei dati rappresenti un elemento strategico e hanno quindi compiuto notevoli sforzi per garantirne la disponibilità, la sicurezza e la ridondanza.

Il concetto di data center si è inoltre evoluto all'interno del proprio modello di business. Le aziende che forniscono storage ridondante ed esternalizzato ad altre società stanno realizzando impianti ai massimi livelli tecnologici su scala globale. Al cuore di queste realizzazioni vi è l'infrastruttura IT: il presente documento intende descrivere le infrastrutture e i componenti di un data center. Sia che un'azienda implementi tutti o solo alcuni di questi componenti, un elemento resterà sempre e comunque centrale: il sistema di cablaggio. Questa guida alla progettazione ha lo scopo di fornire un piano di sviluppo di base per il vostro data center.

Le tendenze di mercato

Secondo l'ultima ricerca condotta da Infonetics Research sul mercato nord-americano dei data center, la crescita prevista dei valori combinati relativi a fornitura e servizi per i data center si posizionerà intorno al 47% (da 10,6 miliardi di dollari a 15,6 miliardi di dollari) per gli anni che vanno dal 2003 al 2007. Per una qualsiasi organizzazione i data center possono arrivare a rappresentare il 50% del budget IT. Essi dovranno ospitare applicazioni ERP (Enterprise Resource Planning), applicazioni di tipo e-commerce, SCM (Supply Chain Management), CAD/CAM, multimediali, di convergenza video/voce/dati, B2B (Business to Business), oltre ovviamente alle tipiche applicazioni da ufficio. I meccanismi di comunicazione possono variare, ma gli elementi critici relativi al corretto scambio dei dati rimangono costanti. IT Week riporta che un'indagine condotta lo scorso anno dalla società di analisi Infonetics su 80 grandi società US ha rivelato che queste sono soggette a 501 ore di fuori servizio della rete l'anno, il che costa loro quasi il 4% del fatturato, ovvero parecchi milioni di dollari. In un'altra ricerca, la società di analisi Gartner ha valutato che un'azienda tipica con una media di 87 ore di fuori servizio l'anno può registrare perdite di oltre 3,6 milioni di dollari.

Non è difficile comprendere che il fuori servizio si traduce immediatamente in una pesante perdita economica. Le aziende che forniscono componenti ed apparati per data center sono particolarmente sensibili a questo argomento e hanno compiuto notevoli progressi nel fornire soluzioni affidabili per le crescenti richieste di storage.

Componenti di un Data Center

I Data Center includono sistemi di networking ad elevata velocità ed alte prestazioni in grado di gestire traffico per SAN (Storage Area Networks), NAS (Network Attached Storage), server farm di gestione file/applicazioni/web e altri componenti collocati in ambienti controllati. Il controllo ambientale si riferisce al rilevamento e controllo di umidità, allagamenti, degli impianti elettrici, termici, anti-incendio e naturalmente anti-intrusione. La comunicazione in ingresso e uscita dal data center viene realizzata tramite collegamenti a livello WAN, CAN/MAN e LAN in una varietà di configurazioni sulla base delle diverse necessità. Un data center correttamente progettato garantirà disponibilità, accessibilità, scalabilità e affidabilità 24 ore al giorno per 7 giorni la settimana, per 365 giorni l'anno, fatto salvo ogni eventuale intervento di manutenzione programmata.

Non vi sono particolari differenze rispetto ai valori tipici richiesti dagli operatori telefonici, che operano con affidabilità pari al 99.999%. Esistono due tipologie di data center: quelli di tipo corporate/aziendale (CDC) e gli Internet Data Center (IDC). I CDC vengono normalmente gestiti e mantenuti dall'azienda stessa, mentre gli IDC sono gestiti da ISP (Internet Service Provider). Questi ultimi forniscono siti web, co-location e altri servizi dati quali la gestione della posta elettronica in outsourcing per le aziende. I data center vengono controllati tramite un NOC (Network Operations Centre) che può essere interno o gestito da una terza parte. Il NOC è il primo luogo in cui si evidenziano eventuali problemi ed il punto di partenza per eventuali azioni correttive. I NOC vengono normalmente presidiati durante tutte le ore di attività del data center. Nei data center operativi 24 ore al giorno per 7 giorni la settimana, l'attività del NOC è continua. I sistemi di monitoraggio degli apparati segnaleranno al NOC gli eventuali problemi di surriscaldamento, interruzioni e guasti dei componenti tramite una serie di trigger configurabili su ciascun apparato o tramite un software di monitoraggio esterno che gestisce tutto il parco macchine.

Pianificazione - Guida alla progettazione di un Data Center

La pianificazione di un data center è divenuta una specialità nel mondo della progettazione. Numerose società di progettazione presentano un esperto in materia (RCDD - Registered Communications Distribution Designer) nella propria struttura o come consulente per avere supporto sulle soluzioni d'apparato che non competono agli specialisti del settore elettrotecnico o meccanico. L'apparato di un data center presenta specifiche ad hoc relativamente ai parametri termici , di raffreddamento, di assorbimento elettrico e di ingombro. Un data center tipico è fondamentalmente costituito dai seguenti componenti:

Infrastruttura di calcolo e di rete (cablaggio in rame/fibra e apparati elettronici)
NOC e sistemi di comunicazione e monitoraggio del NOC
Sistemi di alimentazione elettrica (UPS e generatori)
Sistemi di controllo ambientale, di ventilazione e condizionamento
Sistemi antincendio (inclusi sistemi di soppressione ad idrocarburi alogenati e senza acqua)
Sicurezza, controllo e registrazione accessi
Interruttori di protezione (anti-fulminazione in alcuni casi)
Sistemi di illuminazione
Locali dotati di altezza minima di 2.5m
Sistemi di messa a terra
Armadi e cabinet per apparati
Canalizzazione: pavimenti sopralevati e/o vassoi portacavi
Circuiti e apparati operatori pubblici
Apparati per telecomunicazioni
Spazi operativi intorno a rack, apparati, pannelli di terminazione

I data center devono essere attentamente progettati prima della realizzazione dell'edificio, per garantire la conformità con tutte le normative e gli standard vigenti. I requisiti di progettazione devono includere la scelta del sito ed il relativo posizionamento, gli spazi, la potenza disponibile, il condizionamento, la qualità ambientale, l'eliminazione dei fattori di rischio e le eventuali espansioni successive. Per poter valutare tutti questi requisiti, il progettista deve ben conoscere i componenti che verranno posizionati nel data center, inclusi gli apparati, il cablaggio, i computer, i rack, ecc. Deve quindi essere valutato il numero di utenti, il tipo di applicazioni e le relative piattaforme, le unità rack necessarie per il montaggio degli apparati e la crescita successiva prevista.

Valutare la crescita e le modifiche a livello tecnologico può essere una sorta di previsione attraverso una sfera di cristallo. Con la combinazione di postazioni di storage, applicative, piattaforme server e componenti elettronici in crescita esponenziale, la pianificazione diventa un fattore critico per un data center, così come il cablaggio lo è per una rete di comunicazione. Il data center prenderà vita e sarà in grado di fare fronte alla crescita e alla modifica degli apparati, degli standard e delle richieste pur rimanendo gestibile e naturalmente affidabile. I data center di dimensioni maggiori vengono progettati a livelli o zone (talvolta su piani diversi), ciascuno dei quali o delle quali esegue funzioni diverse, in genere su livelli diversi di sicurezza. Una ridondanza può realizzarsi tra diversi livelli o zone geografiche in funzione delle necessità degli utenti.

L'evoluzione degli apparati

Per limitare gli ingombri e mantenere bassi i costi all'interno dei data center, per un certo periodo di tempo sono apparsi sul mercato switch detti KVM. Gli switch KVM (Keyboard, Video and Mouse) permettono tramite un'unica tastiera, monitor e mouse il controllo di server multipli o dei recenti blade server. Le ultime versioni di questi switch consentono un controllo remoto e/o locale.

Le SAN (Storage Area Networks) e le soluzioni NAS (Network Attached Storage) hanno permesso di realizzare la condivisione dei dischi tra server o attraverso la rete, fornendo un'alternativa più semplice e rapida alle vecchie tecnologie di mirroring. Gli apparati possono essere collegati tramite Fibre Channel, SCSI, o mediante un cablaggio di rete classico. I prodotti basati su IP trovano ampi spazi di espansione, consentendo una comunicazione IP diretta o mediante tunnelling IP tra i dispositivi di storage e i componenti di rete. Ciò rende queste soluzioni assai più scalabili ed affidabili di quelle che le hanno precedute. Per ulteriori informazioni sulle SAN (Storage Area Networks), sul sito www.siemon.com è disponibile un White Paper specifico su tali tecnologie.

Un altro vantaggio nel mondo dei Data Center è la riduzione degli ingombri dell'elettronica e di conseguenza degli spazi occupati. Ciò si evidenzia in modo particolare negli apparati di switching, nei server, negli UPS ed in numerosi altri componenti, ad es. i blade switch a chassis singolo possono sostituire le precedenti soluzioni in cui ciascuno switch era preposto ad una specifica funzione. Inoltre i server e gli appliance server montati su rack sono di dimensioni inferiori rispetto ai vecchi sistemi con funzioni equivalenti.

Considerazioni sui sistemi di cablaggio per i Data Center

Il gruppo TIA TR-42.1.1 ha l'obiettivo di sviluppare lo "Standard per l'infrastruttura di telecomunicazioni per i Data Center Internet". Questo gruppo si occupa delle tipologie e delle prestazioni del cablaggio in rame e fibra oltre agli aspetti dell'infrastruttura IT che consente a tali realizzazioni di implementare con facilità le nuove tecnologie. Sebbene questo standard sia stato pubblicato prima delle specifiche per 10GBASE-T, i metodi di progettazione sono validi anche per le nuove tecnologie. Recentemente TIA/EIA ha ufficializzato il documento TIA/EIA-942 "Standard per l'infrastruttura di telecomunicazioni per i Data Center", che considera i requisiti di flessibilità, scalabilità, affidabilità e gestione degli spazi" (fonte www.tiaonline.org). Gli enti normativi NEC (National Electric Code), nell'Articolo 645 "Information Technology Equipment" e la NFPA (National Fire Protection Association), nel documento NFPA-75 "Standard per la protezione dell'Information Technology" hanno trattato questi importanti argomenti. Questi standard definiscono le linee guida, con elementi specifici di progettazione che varieranno per ciascun data center e per gli apparati in esso contenuti. Gli elementi da considerare come applicabili per ciascun data center sono i seguenti:

Sistemi aperti basati su standard
Prestazioni elevate e larga banda con possibilità di crescita successiva
Supporto per soluzioni di storage (ad es. Fibre channel, SCSI o NAS)
Supporto per applicazioni convergenti con possibile espansione
Elevata qualità, affidabilità e scalabilità
Ridondanza
Alta capacità e densità
Flessibilità ed espandibilità con facile accesso per spostamenti, aggiunte e modifiche
Sistemi BAS, voce, video, CCTV e altri sistemi a bassa tensione
Sistemi di sicurezza e monitoraggio incorporati

Il cablaggio può essere in rame (UTP, F/UTP, S/FTP) o fibra ottica (SM/MM) in base all'interfaccia dell'apparato al quale viene connesso. In molti casi sarà utilizzata una combinazione dei vari mezzi trasmissivi. È nel migliore interesse dell'utente finale eseguire durante la prima implementazione un cablaggio che possa coprire espansioni di rete successive. Il prezzo può essere negoziato in base al progetto con conseguente risparmio di denaro. Anche gli spostamenti, le aggiunte e le modifiche possono essere costose, aumentando il rischio di disattivare componenti critici. Le normali pratiche consentono di far correre fibre dark (non utilizzate) insieme alle fibre che porteranno il servizio. Gli apparati possono essere attivi o passivi.

Canalizzazioni

I Data Center sono caratterizzati da un'elevata concentrazione di apparati e reti. Questa elevata concentrazione richiede un'alta densità di cablaggio. Le canalizzazioni consistono tipicamente di una combinazione di accessi sotto pavimento sopraelevato e su vassoi portacavi. I pavimenti sopralevati garantiscono un basso impatto estetico, una buona gestione delle temperature ed un rapido accesso ai cavi, che dovrebbero essere posati in canaline con setti di separazione per i cavi destinati all'alimentazione, all'antincendio e all'intrusione, che si trovino nello stesso ambiente. I cavi destinati all'alimentazione possono essere posati anche in tubazioni o canaline, mantenendo comunque le distanze previste dagli standard. Le canalizzazioni fanno sì che la pressione dell'aria sia mantenuta costante nel Data Center, facilitano futuri spostamenti, aggiunte e modifiche e garantiscono che i cavi siano adeguatamente supportati, eliminando la possibilità di danni o riduzione delle prestazioni.

La canalizzazione e la gestione del cablaggio in fibra ottica nel Data Center deve essere garantito da un sistema dedicato, che permetta un instradamento sicuro e protetto dei patchcord in fibra, dei pigtail e dei cavi di dorsale tra i telai di distribuzione delle fibre, i pannelli, i cabinet di giunzione e i sistemi di terminazione. Le fibre sono soggette specifiche di stress meccanico e curvature diverse rispetto al rame, dovendo trasportare segnali ottici e non elettrici. È quindi necessaria una corretta pianificazione per garantire loro uno spazio adeguato.

Cassetti e rack

È importante un corretto dimensionamento degli spazi di terminazione e permutazione. L'identificazione dell'apparato e del numero di unità rack utilizzate determinerà il numero di rack necessari per l'installazione. L'apparato montato su rack è espresso in xRU, con x indicante il numero di unità rack (1-3/4" spazio rack). Alcuni apparati alloggiano anche buffer o vani aria per la separazione da altri apparati. I rack sono standardizzati su una larghezza di montaggio di 19". Sono disponibili versioni e cabinet di dimensioni maggiori. Tutti i rack sono adeguatamente etichettati come tutti gli apparati in essi contenuti. Tutti i rack e i cabinet dovranno essere correttamente identificati, così come ciascun componente al loro interno, prestando attenzione a non etichettare gli spazi con

informazioni che potrebbero costituire un rischio per la sicurezza. Nella maggior parte dei settori industriali è ora previsto che le reti siano completamente documentate e che la documentazione sia aggiornata. TIA-942 consiglia l'uso di un sistema a griglia in modo tale che ogni cabinet possa essere identificato dalla sua posizione sul pavimento. I cassetti e i rack devono contenere i cavi necessari e devono essere dotati di passacavi. I cassetti e i rack devono essere posizionati ad una distanza di 1.2m dalla parete retrostante, con uno spazio minimo di 1m sul davanti. Se l'apparato è alloggiato in un rack, deve essere previsto uno spazio di accessibilità di 1.8m. I codici ANSI TIA/EIA e NEC vanno consultati per un adeguato posizionamento di tutti i componenti all'interno del data center. Nei pavimenti sopraelevati, il posizionamento dei cassetti e dei rack deve considerare anche il layout delle piastrelle per evitare situazioni "prive di sbocchi". I cabinet occupano posizioni diverse in funzione delle proprie dimensioni e dei requisiti di passaggio dell'aria, ma solitamente nella parte anteriore del cabinet viene mantenuta una distanza di 1.2m (due piastrelle) e nella parte posteriore lo spazio lasciato libero dal cabinet stesso più una piastrella intera.

Sistemi di cablaggio per i data center

La famiglia 10Gip di Siemon offre la linea più completa di soluzioni di cablaggio per data center a 10Gb/s, inclusi i sistemi di cablaggio in rame 10G 6A UTP, 10G 6A F/UTP e TERA di Categoria 7, così come soluzioni in fibra ottica XGLO. Tutte le soluzioni 10Gip sono complete di cavi, connettività, accessori per area di lavoro, rack e passacavi. Tutti e quattro i sistemi sono inoltre supportati da soluzioni trunk pre-terminate Siemon, progettate specificatamente per una rapida implementazione nei data center.

I tre sistemi di cablaggio in rame Siemon end-to-end di tipo 10GBASE-T rappresentano le tre soluzioni di cablaggio riconosciute all'interno di IEEE 802.3an: la Categoria 6A UTP, la Categoria 6A F/UTP (schermata) e la Categoria 7 S/FTP (schermata). La soluzione di cablaggio ottico XGLO di Siemon risponde agli standard IEEE 802.3ae per il cablaggio in fibra ottica 10Gb/s. La decisione di sviluppare quattro distinti sistemi si basa su fattori di mercato globale e su studi tecnici. Numerose ricerche, misure e modelli realizzati presso i laboratori Siemon hanno rivelato che nessuna soluzione singola è in grado di soddisfare i requisiti degli standard e le diverse esigenze di un mercato globale.