Et datasenter (på engelsk datasenter eller datasenter ) eller datasenter er et sted (og en tjeneste) som grupperer utstyr som utgjør informasjonssystemet til et eller flere selskaper ( sentrale datamaskiner , servere , racklagring , nettverk og telekommunikasjonsutstyr, etc. ). Det kan være internt og / eller eksternt for selskapet, operert eller ikke med støtte fra tjenesteleverandører. Det gir IT- tjenester i et kontrollert miljø ( air conditioning ) og sikkerhet (anti- brannsystem , mot tyveri og innbrudd, etc. ), med en nød- og redundant strømforsyning .
Miljøspørsmål er på den ene siden knyttet til deres forbruk av sjeldne eller edle metaller og sjeldne jordarter, og på den andre siden til et økende forbruk av elektrisitet fra alle datasentre, og til deres biprodukt som er spillvarmen , som blir spredt spesielt av serverne og lagringssystemene , men kan være en energigjenoppretting .
Datasentre er ansvarlig for 0,3% av klimagass globale gasser . Datasentre representerer mindre enn 15% av miljøpåvirkningen av digital på global skala, mens brukerutstyr står for to tredjedeler, og nettverket den gjenværende delen. Husk at ifølge den franske foreningen The Shift Project var digital teknologi som helhet ansvarlig for 3,7% av CO 2 -utslippene. verdensomspennende i 2018, sammenlignet med 2,5% i 2013.
Begrepet "datasenter" er oversettelsen av engelsk datasenter / datasenter . Frédéric Bordage , en ekspert på bærekraftig databehandling og digital nøkternhet , foretrekker begrepet "datasenter". Datasenteret inneholder faktisk ikke bare lagringsarrayer av data , men også servere som utfører behandlingene . På den annen side, bortsett fra i logikken med full cloud computing , distribueres data mellom datasentre og brukerterminaler.
Et datasenter er en bygning sikret mot inntrenging og naturlige og teknologiske risikoer, og inneholder forskjellige elektroniske apparater, datamaskiner , lagringssystemer og telekommunikasjonsutstyr . Senteret kan oppta et rom, et gulv eller store bygninger.
Det er servere 1U (kallenavnet "pizzabokser") eller større, " U " som tilsvarer en høydenhet på 4,445 cm (1,75 tommer), stablet i stativer , som er ordnet for å danne enkle rader, noe som gjør det enkelt å bevege seg mellom serverne , både foran og bak. Noen enheter, for eksempel datamaskiner for hovedrammen , har samme størrelse som disse bommene. De blir ofte plassert ved siden av dem.
Før internettboblen ble millioner av kvadratmeter beregnet på å huse slike sentre bygget i håp om at de ville bli okkupert av servere . Siden den gang har konsentrasjonen av sentre fortsatt, med utvikling av spesialiserte sentre som de viktigste utfordringene er å kontrollere klimaanlegg og spesielt strømforbruk. Denne bevegelsen har blitt integrert i bærekraftig databehandling og har som mål å resultere i såkalte økologiske databehandlingssentre som det har dukket opp spesialiserte verktøy for.
Rundt 2008 ble Hyperscale datasentre ( datasenter på minst 250 000 servere, med optimalisert klimaanlegg) opprettet for de voksende behovene til Amazon og Google noterer Bill Carter fra Open Compute -prosjektet (opprettet i 2011 for å tillate Facebook å spare energi forbrukes av serverne).
Betydningen av lagring av data knyttet til en aktivitet og bevegelser av oppkjøp mellom selskaper kan få dem til å skaffe teknologier internt eller til å søke spesialiserte tjenesteleverandører på datasentre, med kapasitet til å sikre interoperabilitet mellom forskjellige datalagre.
Et datasystem (CDI, for ikke å forveksles med et databehandlingssenter , CTI) grupperer sammen servere som lagrer data ved hjelp av lagringsarrayer . De fleste datasentre utfører også operasjoner på disse dataene, så de fungerer også som CTI.
Data og databaser har ofte blitt avgjørende for hvordan virksomheten og samfunnet generelt fungerer. En økende mengde data sies å være personlig eller sensitiv , og det er derfor høye nivåer av sikkerhet og service som kreves av datasentre, for å sikre integriteten og funksjonen til enhetene sine og for å unngå nektelse av tjenesteangrep .
For hvert senter må de sikre god nettverkstilkobling (internett, intranett, etc. ) og høy tilgjengelighet av informasjonssystemet . For å gjøre dette, programvareapplikasjoner administrere viktige oppgaver av kundenes ‘virksomhet’. Disse applikasjonene inkluderer administratorer av databaser , filserverne og applikasjonsserverne .
Den luftkondisjoneopprettholder en jevn temperatur på rundt 20 grader Celsius , vesentlig fordi drift av datasystemer genererer mye varme, og blir feilaktig, over en viss temperatur terskel.
Et moderne datasenter er designet for å optimalisere kjøling av alle serverne, og derfor redusere energikostnaden for installasjonen, og dermed også redusere kostnadene for hosting.
Klimaanlegget testes vanligvis ved mottak av senteret, vanligvis med varmeapparater som genererer varm luft, eller med lastebanker ( monterbar på stativ ) som kan settes inn i brønnene hvis de allerede er til stede.
Air condition organisasjonKjølekompressoren er grunnlaget for kjølesystemer, men de kan inkludere flytende bad for å forbedre effektiviteten.
Databehandlingssentre avgir mye varme (se energieffektivitetsindikator ). De må være kontinuerlig nedkjølt eller herdet. Den energi hentet fra serverne blir mest ofte bortkastet, fordi det slippes ut i miljøet.
På 2010-tallet, eksperimenter som tar sikte på å utvinne disse joule og gjenbruk av dem for lokale eller lokale energi- behov ( oppvarming , oppvarming nettverk ). For eksempel mottar universitetet i Amsterdam gratis vann oppvarmet av Equinix datasenter . I Roubaix er fem OVHcloud- sentre , en fransk vert , vannkjølt og hjelper til med å varme bygninger i nærheten. I Clichy varmer Global Switch opp et tropisk drivhus . I Marne-la-Vallée , fjerner Dalkia fjernvarmenettverket i Paris-Val d'Europe varme fra et datasenter i Priory ZAC for å varme opp et interkommunalt akvatisk senter og til slutt gi "26 GWh varme for å varme opp 600 000 m 2 av tertiære lokaler og utstyr fordelt på 150 hektar ” , dvs. en besparelse på 5400 tonn CO 2per år, tilsvarende utslipp av 5000 kjøretøy. I Sveits varmer IBM opp Uitikon -svømmebassenget .
I Montreal (Canada) blir en "serversilo", så stor som en bybygning, passivt avkjølt og ser varmen gjenopprettes av et kraftverk på taket og distribueres til naboer. Det testes på Hubert-Reeves øko-campus i Technoparc de Montréal ( fr ) .
Disse er spesielt:
Det fysiske miljøet til sentrene er under streng overvåking.
Overvåking av luftkondisjoneringens funksjon, i seg selv avgjørende for at elektronisk utstyr fungerer som det skal.
Nødstrømforsyningen kan leveres via en UPS og en elektrisk generator eller via en roterende gruppe (pause) koblet til en kinetisk akkumulator.
For å forhindre tap av elektrisk kraft, dobles vanligvis alle elektriske komponenter, inkludert reservesystemer. De såkalte essensielle serverne leveres videre av et system som bruker to uavhengige elektriske kilder inne i sentrum.
Sentrene har vanligvis et hevet gulv på 60 cm , laget av avtakbare fliser. Denne plassen tillater gratis luftsirkulasjon, akkurat som det muliggjør ledningskraft og data gjennom forskjellige kabelruter. Imidlertid har datasentre ingen teknisk gulv (strømforsyning fra toppen av stativene, for lettere å støtte tunge hovedramme- elementelementer (IBM z10, etc. ).
De har ofte komplekse brannforebyggende og slukkende systemer. Moderne sentre er ofte utstyrt med to alarmsystemer. Den første oppdager varme partikler som sendes ut av overopphetede komponenter i utstyret, partikler som ofte forårsaker brann. På denne måten er det mulig å eliminere en brannkilde ved kilden (noen ganger er det tilstrekkelig å slukke en sveisesammenstilling for å eliminere risikoen for brann). Et annet system brukes til å aktivere et sett med aktiviteter hvis brannen starter. Disse systemene er også dedikert til en del av databehandlingssenteret. Sammen med gode branndører og andre inneslutningsanordninger er det mulig å kontrollere brannen og slukke den uten å påvirke resten av bygningen.
Konvensjonelle brannslukningsanlegg er like skadelige for elektroniske komponenter som brann, og det er derfor alternative metoder er utviklet. Noen bruker nitrogen , argonitt , FM-200 eller FK-5-1-12 (Novec 1230), mens andre faller tilbake på utslipp av fine partikler av ultrarent vann (dette vannet er ikke ledende, noe som ikke skader elektronisk komponenter).
Sikkerhet er også avgjørende for at slike sentre skal fungere. Fysisk tilgang til disse sentrene er begrenset til autorisert personell, akkurat som videokameraer gjør det mulig å spore folk på stedet. Sikkerhetsvakter sørger også for at senteret er stort eller inneholder informasjon som anses som viktig.
I et dataprosesseringssenter, er omformerne og luftkondisjonering forbruker halvparten av energien fra midten (begynnelsen av det XXI th -tallet). Moderne servere (2012) tåler opptil 45 ° C , men krever en temperatur på 20 til 35 ° C . Til tross for fremgangen med de mer effektive komponentene, har serverne imidlertid en tendens til å være mer og mer kompakte og tette (etter overflaten).
Den energieffektiviteten til serveren og datasenteret er gjenstand for forbedringer, fra deres utforming til deres anvendelse, særlig ved tilpasning av behovet for å kraften i serveren, og fri-kjøling med vann eller luft.
Fra slutten av 2000-tallet til 2012 gikk vi fra 10% til 50% av "virtuelle servere"; disse kan også bidra til å optimalisere styringen av energistrømmer.
Microsoft hevdet at de fleste av befolkningen bor nær kysten mens serverne er langt fra den (som forlenger latens i forbindelsene), i juni 2018 testet et "nedsenket datasenter" til sjøs ("Natick Project"). Bygget av Naval Group (ex-DCNS, fransk), må den forbruke 5% av energien som ville være nødvendig for den samme tjenesten på land. Den må testes i ett år, selv om strukturen er planlagt å være under vann i fem år, med en første server med kapasitet som tilsvarer noen få tusen individuelle PC -er; nok til å lagre nesten fem millioner digitaliserte filmer. Systemet er nedsenket i en sylinder som er fortøyd på bunnen utenfor Orkney -skjærgården (Nord -Skottland ). Den drives eksternt, og strømforsyningen kommer fra fornybar marin energi.
Søppel på servere, kaloriene som ekstraheres er utvinnbare, for eksempel for oppvarming av hjem , kontorer , drivhus, alkkulturer ...
Kommunikasjon i et senter er nå nesten utelukkende Internett -protokoll . Den inneholder derfor rutere , brytere og annet utstyr som muliggjør kommunikasjon mellom serverne og omverdenen. Redundans oppnås noen ganger ved å bruke flere nettverksutstyr av forskjellige merker.
Noen servere brukes til å gi selskapets brukere med den grunnleggende Internett og Intranett -tjenester de trenger: e-post , proxy , DNS , filer , etc.
Nettverkssikkerhetsutstyr er også tilstede: brannmurer , VPN -er , system for inntrengingsdeteksjon , etc. samt systemer for overvåking av nettverket og visse applikasjoner.
De Serverne tendens til å bli virtualisert . I Frankrike vil en tredjedel av serverne som er vert i datasentre bli virtualisert og en femtedel med høy tetthet i 2011. Disse prisene forventes å doble innen 2013.
Hovedformålet med et datasenter er å kjøre applikasjoner som behandler data som er viktige for driften av et selskap. Disse applikasjonene kan utformes og utvikles internt av bedriftskunden eller av en programvareleverandør for bedriftsadministrasjon. Dette kan vanligvis være ERP og CRM .
Ofte er disse programmene spredt over flere datamaskiner, som hver utfører en del av oppgaven. De vanligste komponentene er databasesystemer , filserver , applikasjonsserver og mellomvare .
Brukervennligheten til et datasenter kan begrenses av flere parametere. På lang sikt vil hovedgrensene som operatørene vil støte på være det brukbare overflatearealet, deretter tilgjengelig strøm.
I den første fasen av livssyklusen vil et datasenter se en raskere vekst av den okkuperte overflaten enn av den forbrukte energien.
Med den konstante fortettingen av nye maskinvareteknologier for datamaskiner, vil behovet for energi bli overveiende, balansere og deretter overstige behovet for overflateareal (andre og tredje fase av syklusen).
Utviklingen og mangfoldet av tilkoblede enheter, lagrings- og databehandlingsbehov betyr at datasentrenes behov vokser stadig raskere. Det er derfor viktig å definere en utviklingsstrategi for datasenteret før du går "med ryggen mot veggen". Beslutnings-, design- og konstruksjonssyklusen er flere år. Det er derfor viktig å sette i gang denne strategiske refleksjonen når datasenteret når 50% av forbruket energi.
Maksimal belegg i et datasenter må stabilisere seg rundt 85% når det gjelder både energi og okkupert område. Ressursene som spares på denne måten vil fungere som et manøvreringsrom for å håndtere utskifting av utstyr, og vil dermed tillate midlertidig samliv mellom gamle og nye generasjoner.
Hvis denne grensen overskrides i lang tid, blir det ikke lenger mulig å erstatte utstyret, noe som ubønnhørlig fører til kvelning av informasjonssystemet.
Datasenteret er en ressurs i sin egen rett til informasjonssystemet (IS), med sine egne tids- og styringsbegrensninger (levetid 25 år ), det må derfor tas i betraktning innenfor rammen av middelplanene. Vilkår i SI (mellom 3 og 5 år ).
I 2011 var det 2087 databehandlingssentre over hele verden. Gruppen for elektrisk utstyr, instrumentering og kontrollindustrier ( Gimélec ) anslår antall leverandører av databehandlingssentre i Frankrike til 130, hvorav 40% er i Paris -regionen. Globalt er behandlingssentrene spredt over hele territoriet med konsentrasjonsområder som delvis er knyttet til det urbane nettverket i departementene Paris, Île-de-France (hovedsakelig Hauts-de-Seine, Seine-Saint-Denis), Nord og Bouches -du-Rhône. Vesten og Rhône-Alpes-regionen er også privilegerte områder.
IT-avdelingene til store selskaper ligger generelt i databehandlingssentre, dedikert eller delt. De største sentrene i verden er de av internettgiganter som Google , som bruker modulære, containerbaserte infrastrukturer som kan være vert for opptil 1160 servere (se Google Platform ), eller Facebook, som har utvidet datasenteret. Behandling Prineville i Oregon . Amazon har også lokalisert sitt prosesseringssenter i Oregon gitt de lave energikostnadene i den staten. Apple har bygget sitt største knutepunkt i Maiden , North Carolina , for å støtte utviklingsstrategien for iCloud .
I 2019 oppførte det danske nettstedet datacentermap.com 4798 databehandlingssentre i 122 land rundt om i verden, inkludert 1756 i USA og 149 i Frankrike .
I 2018, de fem globale selskaper etter markedsverdi er Apple , Amazon , Alphabet , Microsoft og Facebook , som innhente olje- og gass titans Shell og Exxonmobil (i 2019, Saudi Aramco er er IPO en spill- veksler , siden kapitalisering dette selskapet overstiger 2000 milliarder dollar i desember). Disse nye gigantene og GAFAM-ene generelt bidrar til oppvarmingen av miljøer og til global oppvarming gjennom den legemliggjorte energien de bruker. Denne trenden forventes å vokse med den globale utviklingen av Internett, online video , trådløs telefoni , tilkoblede objekter , big data og blockchain- teknologi . En rapport fra 2017 fra International Atomic Energy Agency om digital og energi anslår at mengden data som skal lagres og håndteres av datasentre forventes å tredobles mellom 2014 og 2020, noe som bør få dem til å håndtere dem. Med størst årvåkenhet; opprinnelig bør energioptimalisering gjøre det mulig å begrense økningen i forbruket til 3% mellom 2014 og 2020, men verken kvanteberegning eller bioinformatikk virker modent nok til å tillate et teknologisk sprang.
I 2018 var det nødvendig med 200 terawatt-timer (TWh) for drift av datasentre, eller 1% av det globale strømbehovet, tilsvarende produksjonen av rundt halvparten av atomreaktorer i Frankrike (379,1 TWh i 2017, linjetap ikke inkludert) . Økningen i effektiviteten vil ytterligere oppheve frem til 2028 økningen i forbruk indusert av en økning i trafikken, ifølge Dale Sartor (leder av Center of Expertise on Energy Efficiency in Data Centers at the Lawrence National Laboratory- Berkeley , DOE ), men da forventes etterspørsel etter strøm å øke raskt igjen.
To utfordringer er derfor å redusere det globale dataforbruket av energi og å øke utvinningsvarmen .
Kjøling av datamaskinvare alene bidrar med 0,3% av de totale karbonutslippene direkte, mens all databehandling slipper ut 2% av alle globale utslipp, unntatt nedfelt energi . Den karbonavtrykk av den forventes å øke i betydelig grad, så vel som dens vannfotavtrykket (i 2014, American datasentre som forbrukes 100 milliarder liter vann i kjøletårn). Det globale IT -strømforbruket vil trolig overstige 20% av den globale totalen innen 2030, hvorav en tredjedel er for datasentre alene. Det potensielle forblir delikat i datafeltet, der innovasjon er rask, men hvis kryptomonnaie (som Bitcoin eller Ethereum ) og blockchain eller IA vokser uten avkarbonisering uten å spare energi, spesielt i en sammenheng med sløsing med energi og planlagt foreldelse , vil etterspørselen etter energi og strømmen vil være mye høyere.
Anders Andrae, ekspert på bærekraftig IKT ved Huawei Technologies i Kista , Sverige, anslår at uten større innsats kan strømforbruket til datasentre multipliseres med 15 mellom 2015 og 2030, for å nå 8% av den globale etterspørselen etter elektrisitet, men denne figuren er kontroversiell.
En omvendt hypotese er at en del av de data som skal lagres og anvendes på millioner av datamaskiner i henhold til prinsippet av et distribuert datasenteret (se nedenfor ), også når sikre datasentre vil forbli a priori er nødvendig for sensitive data., Økonomiske, militære , intelligens, helse og personlig spesielt.
De lave energikostnadene i årene 2000-2010, muliggjort av skifergass og krisen i 2008 , samt fravær av karbonavgift eller generell avgift på forurensende datasenteraktiviteter, har ikke oppmuntret til energibesparelser, men fremskritt skjer laget.
Mange servere utfører også unødvendige oppgaver; Jonathan Koomey observerte således i 2018 at nesten en fjerdedel av et utvalg på 16.000 små servere som var installert i skap, kanaler og kjellere fra selskaper, utførte foreldede oppgaver som teknikere eller programvare som "zombier". Hadde glemt å slå av. Ifølge en studie fra Berkeley National Laboratory , vil overføring av aktiviteten til 80% av serverne i små amerikanske datasentre til mer effektive veldig store sentre spare 25% av energiforbruket.
Bitcoin, født i 2008, brukte allerede 20 TWh strøm per år i verden i 2018, tilsvarende i underkant av 10% av forbruket av datasentre, ifølge Alex de Vries (konsulentdata ved PwC ), men det kan ikke vokse så mye som arrangørene håper, eller migrere til menneskelige eller mindre maktkrevende typer blokkjeder, eller til slutt ikke oppfyller behovene for tillit til transaksjoner. Den utbredte bruken av blockchain ved børser ville være mer bekymringsfull.
I følge Frédéric Bordage , ekspert på bærekraftig IT og digital edruelighet , i motsetning til hva mange tror, som følge av en viss mediedekning, representerer miljøpåvirkningen av datasentre, riktignok betydelig, bare rundt 15% av miljøpåvirkningen i 2019. digital teknologi på global skala, langt bak brukerutstyr (mer enn to tredjedeler) og nettverket.
Det generelle økologiske fotavtrykket til datasentre vokser raskt, men det kunne ha blitt redusert ved optimalisering og ressursdeling (med rundt 25% i 2010) og kan fortsatt være det (se nedenfor).
Miljøpåvirkningen er konsentrert i løpet av:
Produksjon konsentrerer forurensning og tømming av lagre av ikke-fornybare ressurser . Bruk hovedsakelig resulterer i utslipp av klimagasser (knyttet til produksjon av energi som forbrukes av datasenteret), og utslipp fra elektrisk og elektronisk utstyr (EE).
To faktorer som kan kontrolleres og / eller verdsettes bedre er:
Til tross for gevinster i prosessorers energieffektivitet og når det gjelder nettverksoptimalisering og energieffektivitet av datautstyr, på grunn av eksplosjonen i behov, er store databehandlingssentre fysiske og cybernetiske systemer ( Cyber-Physical System ) som bruker store og økende mengder strøm . I følge Qarnot Computing I Frankrike, i 2013, brukte mer enn to hundre datasentre mer enn 7% av landets strøm. En datasenteret av 10 000 m 2 ville forbruke så mye som en by på 50.000 innbyggere og et stort datasenter ærer 100 MW si Anmeldelse for 1. / 10 th for fremstilling av et varmekraftverk.
"På europeisk nivå estimerte Kommisjonen i 2008 at datasentre brukte 56 TWh , hvorav halvparten ble brukt til å avkjøle bygninger" .
En av de viktigste beregningene som brukes for å vurdere energieffektiviteten til et datasenter, er energieffektivitetsindikatoren eller PUE (for Power Usage Effectiveness ). Denne indikatoren vurderer overflødig strømforbruk på grunn av alt ikke-IT-utstyr i datasenteret. Et ideelt datasenter vil ha en energieffektivitetsindikator på 1, det vil si at hele datasenterets strømforbruk vil bli brukt av IT-utstyr.
Datasentre er ansvarlig for 0,3% av klimagass globale gasser .
To spaker for å forbedre karbonavtrykket er energibesparelser på den ene siden og øko-design med gjenvinning av kaloriene som produseres på den andre. Av kompenserende tiltak ( karbonforskyvning ) blir også vurdert eller brukt av noen aktører. I 2011 ble GrenoblIX- senteret det første "økologiske" datasenteret i Frankrike.
For å svare på disse tre utfordringene og etter at SETI @ home- opplevelsen har vist interessen for " distribuert databehandling " (i dette tilfellet ved bruk av personlige datamaskiner som er koblet til Internett), har enkelte operatører som AMD vurdert å desentralisere sine databehandlingssentre i et distribuert nettverk som foreslått av enheter (små databehandlingssentre som alle drar nytte av en vindturbin, som er sammenflettet med hverandre av optiske fibre ).
Installatører og eiere av datasentre og energiprodusenter kan i fremtiden kombinere sine investeringer i et smart strømnett , muligens integrert i "Internet of energy" som Jeremy Rifkin foreslår i sitt konsept om " Tredje industrielle revolusjon ".
Den sky kan deretter utvikle seg til et fullt desentralisert modell krever en "dynamisk styring av kjøle" (kjøling hvor det er nødvendig, og når det er nødvendig, og passivt som mulig), og en annen tilnærming for å server sikkerhet og av sine data, distribuert databehandling , energiledelse og kapasiteten til datasenternettverk til å tilpasse seg selv til svingninger i behov, men også i tilgjengelig energi. Responsene deres må være mer elastiske , uten en generell økning i energiforbruket, innenfor rammen av en grønn sky som gjenstår å finne på.
På begynnelsen av 2000 -tallet dukket det opp en komplementær løsning til de forrige, som kunne reserveres for å sikre data sterkt. Det er å utvikle nettverk av stort sett virtuelle servere (eller mer presist delt og distribuert, ved å bruke en del av ressursene til familie- og bedriftsdatamaskiner eller bruke dem når eierne ikke bruker dem eller underbruker dem, dette som også krever nytenking av IT-sikkerhet ). For dette må systemer for sikker tildeling av ressurser og distribusjon av oppgaver (muligens utsatt når de ikke haster) fortsatt testes og valideres i stor skala. I alle tilfeller må forskning og utvikling utvikles.
Digitale radiatorer : Det er en pseudo elektrisk radiator (den utstråler den fatale datamaskinvarmen i form av nyttig varme. Dette er hovedkortene og deres prosessorer som erstatter hele eller deler av Joule-effekten varmeelement.
5. juni 2018, som en del av Natick-prosjektet, nedsenkte Microsoft og Naval Group sitt første datasenter utenfor Orknøyskysten i Skottland, og opererte helt uavhengig med fornybar energi.
The Uptime Institute har definert en sertifisering av datasentre i fire kategorier, kalt "Tier" .