Data Center _ Conceitos Basicos Alex Martins de Oliveira

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Data Center : Conceitos Básicos
Alex Martins de Oliveira
Roteiro
• Conceitos e Projetos
• Disponibilidade, Confiabilidade e Redundância
• Planejamento de Espaços
• Distribuição Elétrica e UPS (Uniterruptable Power 
Supply)
• Climatização
• Cabeamento Estruturado
• Eficiência Energética e Green Data Centers
Roteiro
• Conceitos e Projetos
• Disponibilidade, Confiabilidade e Redundância
• Planejamento de Espaços
• Distribuição Elétrica e UPS (Uniterruptable Power 
Supply)
• Climatização
• Cabeamento Estruturado
• Eficiência Energética e Green Data Centers
Conceitos e Projetos
• Infraestrutura Básica:
• Sala de Computadores (computer room);
• Ar condicionado e controle ambiental;
• Distribuição elétrica e UPS (Uniterruptable Power Supply);
• Automação do edifício;
• Detecção e supressão de incêndio;
• Segurança e controle;
• Espaço de suporte, entre outros.
Conceitos e Projetos
• Portanto, um Data Center não é um CPD.
Conceitos e Projetos
• Tipos de Data Centers
• Enterprise;
• Internet;
• Collocation.
Conceitos e Projetos
• Data Center Enterprise
• Utilizado para atender um único cliente;
• Montados e operados pelo proprietário;
• Em geral apresenta pouca redundância;
• Custo de instalação, operação e manutenção de 
infraestrutura são os fatores de decisão para sua escolha.
Conceitos e Projetos
• Data Center Internet
• Atendem diversos clientes;
• Possuem uma grande densidade de equipamentos críticos de 
TI;
• Possuem maior redundância de componentes e sistemas 
para garantir a continuidade dos negócios;
• A disponibilidade da infraestrutura do data center é o 
principal fator de projeto do site
Conceitos e Projetos
• Data Center Collocation
• Entregam apenas infraestrutura física (espaço, energia, ar 
condicionado, segurança, etc.);
• Clientes são responsáveis por instalação e operação de seus 
equipamentos e sistemas;
• A segurança é um ponto crítico pois todos os clientes 
acessam a sala dos computadores.
Conceitos e Projetos
Tradicional Data Center
Responsável Arquiteto Engenheiro
Foco • Definição dos espaços
• Fluxo de pessoas
• Espaço da computer room e demais
espaços;
• Fluxo de equipamentos críticos de 
TI;
• Começa com o projeto de engenharia 
do site.
Tecnologia de 
TI
• Adequado ao espaço 
comercial;
• Começa após a etapa de 
projeto físico;
• Atende aos requisitos 
específicos dos usuários 
do espaço comercial;
• Desenvolvido em conjunto 
com equipes de TI e 
provedores.
Baseado nos requisitos de:
- Rede
- Servidores
- Conectividade
Requisitos de Engenharia
- Distribuição elétrica
- Climatização
Conceitos e Projetos
• Métodos de projeto
• Método de projeto independente
• Método turn-key
Roteiro
• Conceitos e Projetos
• Disponibilidade, Confiabilidade e Redundância
• Planejamento de Espaços
• Distribuição Elétrica e UPS (Uniterruptable Power 
Supply)
• Climatização
• Cabeamento Estruturado
• Eficiência Energética e Green Data Centers
Disponibilidade, Confiabilidade 
e Redundância
• A disponibilidade de um sistema é o tempo durante o qual ele está em 
operação em relação ao tempo em que ele deve estar em operação;
• A disponibilidade pode ser calculada:
• Disponibilidade = MTBF/(MTBF+MTTR)
• MTBF = Mean time between failure
• MTTR = Mean time to repair
• Para sistemas altamente confiáveis esse número deve estar próximo 
de 1 ou 100%
Disponibilidade, Confiabilidade 
e Redundância
• Mas 100% não existe;
• Na prática esse número deve ser, no mínimo 99,9%(três 
noves;
• A infraestrutura de um data center deve oferecer uma 
disponibilidade mínima de 99,67%;
• Cada nove adicional aumenta a ordem de grandeza em 
um fator de 10. Disponibilidade 9,99% para 9,999%;
• Isso também multiplica por 10 os custos de infraestrutura.
Disponibilidade, Confiabilidade 
e Redundância
• A disponibilidade de um data center será expressa por um 
percentual num período de 1 ano;
Disponibilidade, Confiabilidade 
e Redundância
• Exemplo de cálculo de disponibilidade:
• Sistema Híbrido serial, supondo S1=50% e S2=60%:
Disponibilidade = (S1).(S2) = 0,5x0,6 = 30%
Sistema S1 Sistema S2
Disponibilidade, Confiabilidade 
e Redundância
• Exemplo de cálculo de disponibilidade:
• Sistema Híbrido paralelo, supondo S1=50% e S2=60%:
Disponibilidade = (S1+S2)-(S1.S2) = 80%
Sistema S1
Sistema S2
Disponibilidade, Confiabilidade 
e Redundância
• A confiabilidade pode ser entendida como a distribuição 
do tempo entre falhas de um sistema ou componente 
(MTBF);
• A redundância em data centers pode ser entendida com a 
duplicidade de partes, módulos, encaminhamentos, etc.
• Há uma norma que classifica o data center quanto a 
disponibilidade e redundância;
• ANSI/TIA-942 é a única que aplica o conceito de tier.
Disponibilidade, Confiabilidade 
e Redundância
• ANSI/TIA-942 estabelece o seguinte:
• Os pontos isolados de falhas devem ser eliminados para 
melhorar a redundância e a confiabilidade;
• A redundância aumenta a tolerância a falhas, bem como sua 
capacidade de manutenção;
• A redundância deve ser tratada de forma separada e 
independente para cada subsistema do data center.
• Instituições que certificam data centers no mundo: The 
Uptime Instituto (Estados Unidos) e TUV Rheinland do 
Brasil(organização de origem alemã)
Disponibilidade, Confiabilidade 
e Redundância
• Classificação Tier:
• Data Center tier I: Data Center Básico;
• Data Center tier II: Data Center com componentes 
redundantes;
• Data Center tier III: Data Center com manutenção e 
operação simultâneas;
• Data Center tier IV: Infraestrutura tolerante a falhas.
Disponibilidade, Confiabilidade 
e Redundância
• Data Center tier I: Data Center Básico
• Não apresenta componentes redundantes em sua 
infraestrutura de distribuição elétrica ou ar condicionado;
• Esse tipo de data center deve ser desligado para 
manutenções planejadas e não planejadas.
Disponibilidade, Confiabilidade 
e Redundância
• Data Center tier II: Data Center com componentes 
redundantes
• Possui componentes redundantes, porém com uma única 
infraestrutura de distribuição;
• Nesse caso, para esses componentes redundantes não há 
necessidade de parar a operação para manutenção;
• Para manutenção dos encaminhamentos de distribuição 
ainda é necessário a parada do site;
Disponibilidade, Confiabilidade 
e Redundância
• Data Center tier III: Data Center com manutenção e 
operação simultâneas
• Possui componentes redundantes;
• Vários encaminhamentos de distribuição independentes 
para atender a carga crítica de TI da computer room;
• Todos os componentes críticos de TI devem ter fontes 
redundantes, para serem compatíveis com a infraestrutura;
• Atividades de manutenção planejada podem ser realizadas 
utilizando as capacidades dos componentes e 
encaminhamentos redundantes a fim de garantir a operação 
segura dos componentes remanescentes.
Disponibilidade, Confiabilidade 
e Redundância
• Data Center tier IV: Infraestrutura tolerante a falhas
• Além do que tem no tier III;
• Capacidade de redundância “N” dos componentes e 
encaminhamentos de distribuição(energia e ar) da computer room;
• Capacidade de manter a operação quando os componentes 
redundantes são retirados de serviço por qualquer motivo;
• Componentes e encaminhamentos devem ser capazes de manter a 
operação, mesmo que com risco destes pararem;
• Em caso de incêndio ou outra situação de emergência, a operação 
pode ser interrompida;
• No Brasil não há data center tier IV.
Disponibilidade, Confiabilidade 
e Redundância
Tier Paradas por ano DownTime
Data Center I 2 x 12h para manut. 99,67% (28,8h)
Data Center II 3 x 2h para manut 99,75% (22,00h)
Data Center III - 99,98% (1,6h)
Data Center IV - 99,99% (0,8h)
Tier Paradas por ano DownTime
Data Center I 2 x 12h para manut. 99,67% (28,8h)
Data Center II 3 x 2h para manut 99,75% (22,00h)
Data Center III - 99,98% (1,6h)
Data Center IV - 99,99% (0,8h)
Disponibilidade,Confiabilidade 
e Redundância
Elemento Tier 1 Tier 2 Tier 3 Tier 4
Fonte N N ou(N+1) N+2 2N, mínimo
Componente 
redundante
N N+1 N+1 N+1,mínimo
Ramos de 
distribuição
1 1 1 normal e 1 
alternativo
2 ativos 
simultâneos
Manutenção
simultânea
Não Não Sim Sim
Tolerante a 
falhas
Não Não Não Sim
Custo por kW US$ 10.000 US$ 11.000 US$ 20.000 US$ 22.000
Disponibilidade, Confiabilidade 
e Redundância
• Disponibilidade de data centers de acordo com a 
ANSI/BICSI-002
• Há cinco classes operacionais do site(entre F0 e F4), sendo 
o F0 a classe mais baixa disponibilidade e a F4 a mais alta;
Disponibilidade, Confiabilidade 
e Redundância
ANSI/BICSI-002
Classe DownTime
F0 99,0%(400h)
F1 99,0%(100h e 400h)
F2 99,9%(50h e 90h)
F3 99,99%(4h)
F4 99,999%
Roteiro
• Conceitos e Projetos
• Disponibilidade, Confiabilidade e Redundância
• Planejamento de Espaços
• Distribuição Elétrica e UPS (Uniterruptable Power 
Supply)
• Climatização
• Cabeamento Estruturado
• Eficiência Energética e Green Data Centers
Planejamento de Espaços
• Um dos aspectos mais críticos no projeto de data center.
• As áreas devem ser dimensionadas levando em conta os 
vários subsistemas, tais como:
• Sistemas elétricos(distribuição elétrica);
• Espaços de suporte (sala de impressão, NOC, salas de 
reuniões, sala de baterias, entrada de telecomunicações, 
etc.);
• Sala de computadores.
Planejamento de Espaços
• Exemplo de um diagrama básico com os espaços:
Edifício
Data Center
Sala de Computadores
Sala de operação 
da rede
Sala de ar condicionado
Sala de 
Telecomunicações
Sala de Energia/UPS 
geradores
Automação
Incêndio
Monitoramento
Entrada Telecom Entrada de energia
Planejamento de Espaços
• Considerações sobre a sala de computadores:
• Para o piso elevado deve-se ter uma laje de 14 cm e deve ser 
projetada para uma carga de 732,36 kgf/m2;
• Para data center de alta densidade, deve-se usar uma laje de 20 cm em 
um carga de 1.220,6036 kgf/m2;
• As placas do piso elevado devem ter dimensões de 24 x 24 pol. (0,60 
x 0,60 m), pois essa é a dimensão padrão para equipamentos de TI;
• As paredes devem ser brancas para facilitar a iluminação;
• A iluminação deve ser projetada para oferecer 500 lux;
• O pé direito deve ser de no mínimo 2,60 m.
• A temperatura da sala de equipamentos deve ser entre 18ºC e 27ºC 
com umidades relativas entre 30% e 60% (NBR 14565:2011);
• Já a ANSI/EIA-942 estabelece temperaturas entre 20ºC e 25ºC, com 
umidades relativas entre 40% e 50%.
Planejamento de Espaços
• Considerações sobre a sala de computadores:
• Paginação do piso falso (NBR 14565:2011)
Planejamento de Espaços
• Resumo de recomendações de condições ambientais:
Recomendações Normas
NBR 14565:2011 ANSI/TIA-942
Temperatura ambiental 18ºC a 27ºC 20ºC a 25ºC
Ponto de condensação Entre 5,5º e 15ºC 25ºC
Troca máxima de calor 5ºC/h 5ºC/h
Umidade relativa do ar Entre 30% e 60% Entre 40% e 50%
Medições A cada 3m ao longo da 
linha central dos 
corredores frios e no 
ponto de retorno do ar 
condicionado
Entre 3 e 6m ao longo da 
linha central dos 
corredores frios e nos 
pontos de entrada do ar 
condicionado
Planejamento de Espaços
• Localização geográfica:
• Recomendações das normas NBR 14565:2011,ANSI/BICSI-002 E 
ANSI/TIA-942;
• Local não deve estar sujeito a inundação;
• Evitar locais próximos a cabeceiras de aeroportos;
• Evitar locais próximos sujeitos a abalos sísmicos;
• Evitar Locais próximos a linhas de transmissão elétrica;
• Procurar locais com fácil acesso rodoviário;
• Procurar locais próximos a concessionária de energia;
• Procurar locais próximos a centros de serviços são também recomendados.
Roteiro
• Conceitos e Projetos
• Disponibilidade, Confiabilidade e Redundância
• Planejamento de Espaços
• Distribuição Elétrica e UPS (Uniterruptable Power 
Supply)
• Climatização
• Cabeamento Estruturado
• Eficiência Energética e Green Data Centers
Distribuição Elétrica e UPS 
(Uniterruptable Power Supply)
• Sistema mais crítico de uma data center;
• Para garantir a continuidade da operação, sistemas 
auxiliares de alimentação elétrica são agregados;
• Sistemas auxiliares são os grupos geradores a diesel e os 
sistemas UPS, conhecidos popularmente como no-breaks;
Distribuição Elétrica e UPS 
(Uniterruptable Power Supply)
• Distribuição elétrica no data center(elementos básicos):
• Entrada de alimentação elétrica proveniente da 
concessionária;
• Grupo motor-gerador (referido simplesmente como 
gerador);
• Chaveadores (chaves de comutação);
• Sistema UPS;
• Quadros/Paineis de distribuição (PDU, Power Distribution
Unit)
• Sistema de aterramento.
Distribuição Elétrica e UPS 
(Uniterruptable Power Supply)
Concessionária/
substação
13,2kV –
220/127V
Concessionária/
substação
13,2kV –
220/127V
220/127V AC
UPS
Gerador
Transformador/
PDU
Transformador/
PDU
220/127V AC 220/127V AC
220/127V AC
Distribuição Elétrica e UPS 
(Uniterruptable Power Supply)
• Capacidade e eficiência do sistema elétrico:
• Pensemos num exemplo de data center em que sua 
capacidade seja de 200kW, uma redundância N+1 pode ter 
as seguintes configurações:
• Dois módulos de 200kW;
• Três módulos de 100kW;
• Quatro módulos de 66 kW;
• Cinco módulos de 50 kW.
• Eficiência é calcula por: 
• e1=carga requerida(kW)/potência instalada(kW)
Distribuição Elétrica e UPS 
(Uniterruptable Power Supply)
• Dois módulos de 200kW:
• Ep = (200/400).100(%)=50%
• Três módulos de 100kW:
• Ep = (200/300).100(%)=66%
• Quatro módulos de 66kW:
• Ep = (200/264).100(%)=75%
Distribuição Elétrica e UPS 
(Uniterruptable Power Supply)
• Classificação dos sistemas elétricos:
• N ou requisito básico;
• Redundância N+1;
• Redundância N+2;
• Redundância 2N;
• Redundância 2(N+1).
Roteiro
• Conceitos e Projetos
• Disponibilidade, Confiabilidade e Redundância
• Planejamento de Espaços
• Distribuição Elétrica e UPS (Uniterruptable Power
Supply)
• Climatização
• Cabeamento Estruturado
• Eficiência Energética e Green Data Centers
Climatização
• Considerações iniciais de projeto:
• Tamanho da sala;
• Densidade de carga, kW por gabinete(ou m2);
• Número de unidades CRAC (Computer room Air 
Conditioner);
• Localização da sala no edifício;
• Pé-direito;
• Expansão futura;
• Manutenção;
• Requisitos de confiabilidade.
Climatização
• Os antigos CPDs operavam a temperaturas bastante 
baixa(entre 17º e 20ºC);
• A temperatura de entrada de ar dos equipamentos devem 
estar entre 18 e 27ºC, com uma umidade relativa entre 40 
e 55%;
• A saída de ar quente dos equipamentos aprox. em 38ºC, 
com umidade de 20%;
• A saída do ar frio da unidade CRAC deve estar entre 13 e 
16ºC.
Climatização
• Corredores frios e quentes
Climatização
Unidade Multiplicar por Unidade
kWatts 3410 BUT/h
kWatts 0,283 TR
TR 3,53 kWatts
BTU/h 0,00029 kWatts
1 TR = 12.000 BTU/h
Roteiro
• Conceitos e Projetos
• Disponibilidade, Confiabilidade e Redundância
• Planejamento de Espaços
• Distribuição Elétrica e UPS (Uniterruptable Power
Supply)
• Climatização
• Cabeamento Estruturado
• Eficiência Energética e Green Data Centers
Cabeamento Estruturado
ENI = Interface de Rede Externa
MD = Distribuidor principal
ZD = Distribuidor de zona
LDP = Ponto de distribuição local
EO = Tomada do equipamento
Roteiro
• Conceitos e Projetos
• Disponibilidade, Confiabilidade e Redundância
• Planejamento de Espaços
• Distribuição Elétrica e UPS (Uniterruptable Power
Supply)
• Climatização
• Cabeamento Estruturado
• Eficiência Energética e Green Data Centers
Eficiência Energética e 
Green Data Centers
• Necessidade devido ao grande consumo de energia;
• Conceito de green Data Center ainda não é oficial;
• Conceito baseado na economia de energia, otimização no 
uso da água, ar condicionado, etc;
• A instituição mais avançada no sentido de métrica de 
grenn data center e´o The Green Grid 
(www.thegreengrid.org);
• O TheGreen Grid sugeriu o conceito de PUE (Power 
Usage Effectiveness) e DCE (Datacenter efficiency)
Eficiência Energética e 
Green Data Centers
• PUE é calculado por:
• PUE = Cinfraestrutura/Cti, onde:
• Cinfraestrutura = Carga total da infraestrutura, em kW;
• Cti = Carga total dos equipamentos de TI.
• DCE = (1/PUE)x100%
Eficiência Energética e 
Green Data Centers
• Exemplo:
• Considere um data center com as seguintes 
características, de acordo com a tabela abaixo:
Sistema Carga (kW)
Equipamentos de TI 250
Climatização 350
Iluminação 15
UPS e baterias 70
Carga total do Site 685
Eficiência Energética e 
Green Data Centers
• Exemplo:
• PUE = 685kW/250kW = 2,74
• O valor do PUE deve se aproximar de 1,00 (eficiência de 100%)
• Pesquisas recentes mostram que a maioria dos data centers tem PUE em 
torno de 3,00.
• Uma PUE de 2,74 mostra que a demanda do data center é 2,74 vezes maior 
que a energia necessária para alimentar os equipamentos de TI;
• Se nesse data center forem instalados novos equipamentos de TI cujo 
consumo seja de 10kW, a distribuição elétrica deve ser capaz de fornecer 
27,40 kW (10kW x 2,74)
Eficiência Energética e 
Green Data Centers
• Exemplo:
• Assim a eficiência desse data center é medido por:
• DCE= (250kW/685kW)x100% = 36,49%
Bibliografia
Marin, Paulo Sérgio. Data Centers: Desvendando cada Passo: 
Conceitos, Projeto, Infraestrutura física e Eficiência energética. 
São Paulo. Editora Érica. 2011
Obrigado!