Modulo 1 Fundamentos Del Data Center-V3-PDF

FUNDAMENTOS DEL DATA CENTER

2014

Fundamentos del Data Center

Diseño de Data Center /INICTEL-UNI. 1ª ed. Lima: INICTEL-UNI, 2014 343 p. FUNDAMENTOS DEL DATA CENTER

Primera edición

Elaborado por: Bravo Asencios, Yuri Willam Castañeda Sánchez, Jorge Galud Falcón, Julio Javier Perez Astuhuaman, Brando Williams Sakata Huayaney, Jorge Luis

©INICTEL-UNI, 2014 Hecho en Perú

Av. San Luis 1771 San Borja - Lima 41 - PERU Telf.: 626-1400 (7256) www.inictel-uni.edu.pe ____________________________________________________________________ Derechos reservados. No está permitida la reproducción total o parcial de la obra por cualquier medio o procedimiento, comprendidos la reprografía, el tratamiento informático y electrónico sin la autorización de INICTEL-UNI.

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“Nunca consideres el estudio como una obligación, sino como una oportunidad para penetrar en el bello y maravilloso mundo del saber" Einstein

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INDICE DE CONTENIDO 1. Introducción al Diseño de Data Center _________________________ 5 2. Data Center________________________________________________ 6 3. Estándares _______________________________________________ 22 4. Tipos de Data Center _______________________________________ 31 5. Proceso de Diseño y Construcción ___________________________ 41 6. Riesgos Confiabilidad y Clasificación Tier _____________________ 51 7. Consideraciones de ubicación _______________________________ 79 8. Layout y Diseño de una Sala de Cómputo _____________________ 96 9. Sub sistemas de un Data Center ____________________________ 120 10.

Arquitectura de TI en DC I ________________________________ 158

11. Desafíos del Gerente TI en el Data Center, Arquitecturas de Almacenamiento y Servidores _________________________________ 159 12.

Desafíos de TI __________________________________________ 162

13.

Arquitectura de Redes ___________________________________ 169

14.

Arquitectura de Servidores y Almacenamiento _______________ 215

15.

Sistemas de Potencia en DC I _____________________________ 252

16.

Sistemas de Potencia, Planificación ________________________ 253

17.

Requisitos, Topología, Sistemas de respaldo ________________ 276

18. Fundamentos del Sistema de Distribución de Energía: Suministro, Subestación, ATS, UPS y Baterías. _____________________________ 304 19. Fundamentos del Sistema de Distribución de Energía: PDU, Sala de Cómputo, Equipos Mecánicos, Sistemas de Puesta a Tierra. ________ 325

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1. Introducción al Diseño de Data Center

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Capítulo 1

Introducción al Diseño de Data Center


Capítulo 2

Data Center 2. Data Center

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Fundamentos del Data Center Un DATA CENTER es un edificio o parte de un edificio cuya función principal es la de albergar una sala de servidores y sus áreas de apoyo. La figura 1 muestra la disposición de las diferentes funciones asociadas con un data center. La construcción de un data center requiere la integración total de todas las operaciones asociadas en la solución final. A diferencia de otros espacios de telecomunicaciones, los espacios del data center generalmente contienen la mayor concentración de equipamiento de alta tecnología y los servicios de apoyo que requiere estructuras de soporte de misión crítica en todos los ámbitos relacionados con el data center. Estas estructuras de apoyo incluyen: • Mecánica. • Electricidad • Sanitario. • Telecomunicaciones. • Seguridad. • Gestión • Mantenimiento

Es importante reconocer todas las operaciones y disciplinas relacionadas con el diseño de un espacio del data center comunicándose entre ellas sus necesidades desde las etapas iniciales del desarrollo del proyecto y en todas las fases de desarrollo e implementación de un proyecto. El diseño final se basa en un consenso viable de esos requisitos. En este capítulo se resumen las principales áreas que requieren consideración en el diseño de centros de datos y ayudará al diseñador asegurar que la mayoría de los parámetros relevantes de ingeniería han sido considerados e identificados. Se han emitido nuevos estándares para los centros de datos para ayudar al diseñador. Uno de estos estándares es ANSI/BICSI-002: Data Center Design Standard and recommended Practices. ANSI/BICSI- 002, proporciona recomendaciones que se complementa con otros estándares de la industria desarrollados por TIA, CENELEC e ISO / IEC e intenta evitar la duplicación de contenidos ya tratados en otras normas y directrices, proporciona referencias a otras normas y directrices en los que son aplicables a los centros de datos. Esta norma de diseño se refiere principalmente a los requisitos de instalación y directrices relacionadas con la aplicación de diseño de centros de datos. La norma también incluye otros 11

Fundamentos del Data Center requisitos de instalación y directrices para los centros de datos donde sea el caso. Normas y directrices que se aplican incluyen , pero no se limitan a, los documentos de BICSI , Comité Europeo de Normalización Electrotécnica ( CENELEC ), el Instituto Nacional Americano de Estándares (ANSI), la Asociación de la Industria de Telecomunicaciones (TIA), la Organización Internacional de Normalización (ISO) , Internacional Comisión Electrotécnica Internacional (IEC), la Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos (NEMA®), la Asociación Nacional de Protección contra Incendios (NFPA), la Sociedad Americana de Ingenieros de Calefacción, Refrigeración y Aire acondicionado Engineers, Inc. ( ASHRAE) , Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc. ® (IEEE ®), T1E1 ( Alliance for Telecommunications Industry Solutions [ ATIS ] ) , Underwriters Laboratories Inc. ® (UL), la Sociedad Americana para Pruebas y Materiales ® (ASTM ®) , el Programa de Servicios de Desarrollo Rural ( RDUP ) , Ley de Estadounidenses con Discapacidades (ADA), Administración de Seguridad y Salud (OSHA), Telcordia (Bellcore), y el Instituto Europeo de Normas de Telecomunicaciones (ETSI)

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_______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ La siguiente lista identifica los elementos clave a tener en cuenta al desarrollar un diseño para un DATA CENTER:

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Ubicación física y problemas de arquitectura Dimensionamiento y capacidad de sala Los sistemas eléctricos Vinculación y conexión a tierra (puesta a tierra) de infraestructura 13

Fundamentos del Data Center                 

La detección de fuego y humo, alarma y supresión Calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC) Impacto ambiental, la eficiencia energética y huella de carbono Cableado de Telecomunicaciones Canalización Racks y gabinetes Equipos Pautas de cableado de telecomunicaciones, la contención de cable, los Racks del equipo y gabinetes Equipos de tecnología de la información Gestión de proyectos Operación y costos de propiedad Estrategia de TI actual y futura Aplicaciones y equipo soportado Estrategia de las tecnologías de la información El diseño del sistema de cableado para centros de datos Jerarquía Cableado estructurado para centros de datos Redundancia y por niveles La seguridad del DATA CENTER

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Capítulo 3

Estándares

3. Estándares

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4. Tipos de Data Center

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Capítulo 4

Tipos de Data Center


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5. Proceso de Diseño y Construcción

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Capítulo 5

Proceso de Diseño y Construcción


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6. Riesgos Confiabilidad y Clasificación Tier

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Capítulo 6

Riesgos Confiabilidad y Clasificación Tier


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Fundamentos del Data Center NIVELES TIER

TIER I: Data Center de Infraestructura Básica TIER II: Data Center de Infraestructura con componentes de capacidad redundantes TIER III: Data Center de Infraestructura con capacidad de mantenimiento concurrente TIER IV: Data Center de Infraestructura con capacidad tolerante a fallas

TIER I: Data Center de Infraestructura Básica

El Objetivo del Tier I es soportar los requerimientos básicos ambientales y de energía en función a los Equipos de TI. La infraestructura Tier I provee un ambiente mejorado en comparación a un ambiente de oficinas e incluye un ambiente dedicado para los Equipos de TI; un Sistema de Energía Ininterrumpida (UPS) para filtrar los picos de energía eléctrica, cortes momentáneos y bajadas en la tensión eléctrica; equipos de refrigeración dedicados y funcionando aun después de horas de oficina; y un grupo electrógeno para proteger las operaciones de los equipos de TI de cortes de energía prolongados. Hay un alto riesgo de caída debido a eventos planificados y no planificados. La infraestructura del Data Center podría estar fuera de servicio por razones de mantenimiento programadas. Situaciones de urgencia pueden motivar paradas más frecuentes y errores de operación o fallas en los componentes de su infraestructura causarán la detención del Data Center. Se prevén 6 fallas en un periodo de 5 años. En total los cortes del sistema se estiman en 28.8 horas al año. La tasa de disponibilidad máxima del Data Center es 99.67% del tiempo.

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Fundamentos del Data Center TIER II: Data Center de Infraestructura con componentes de capacidad redundantes

El Objetivo del Tier II es proveer un nivel de confiabilidad mayor a Tier I, para reducir el riesgo de caída debido a la falla de componentes. Incluye capacidades de energía y refrigeración redundantes para proveer un amplio margen de seguridad contra interrupción de los procesos de TI debido a fallas en la infraestructura del sitio. Los componentes redundantes son normalmente módulos UPS, unidades de enfriamiento, equipos de disipación térmica, bombas, chillers y plantas de emergencia. En el Tier II hay un riesgo moderado de caídas debido a los eventos planificados y no planificados. El mantenimiento en la línea de distribución eléctrica o en otros componentes de la infraestructura puede causar una interrupción del procesamiento. Se podrían presentar 3 cortes de servicio de 12 horas cada uno en un periodo de 2 años, por mantenimientos programados. Se prevé 1 falla en un periodo de 1 año. En total las caídas del sistema se estiman en 22 horas al año. La tasa de disponibilidad máxima del Data Center es 99.75% del tiempo.

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Fundamentos del Data Center TIER III: Data Center de Infraestructura con capacidad de mantenimiento concurrente

El Objetivo del Tier III es proveer confiabilidad adicional y capacidad de mantenimiento para reducir los riesgos de caída debido a desastres naturales, desastres por causas humanas, mantenimiento preventivos (planeados) y correctivo. Mantenimiento Concurrente significa que todos y cada uno de los componentes de capacidad y distribución necesarios para apoyar el ambiente donde se encuentran los Equipos de TI pueden ser objeto de mantenimiento en forma planificada sin que esto afecte la operación de los Equipos de TI. El efecto en la topología de la infraestructura del sitio es que una vía de distribución redundante de energía y enfriamiento es adicionada a los componentes críticos redundantes del Tier II. En este tier, actividades no planeadas como errores de operación o fallas espontáneas en la infraestructura pueden todavía causar una interrupción del Data Center. Se prevé 1 falla en un periodo de 2.5 años. En total las caídas del sistema se estiman en 1.6 horas al año. La tasa de disponibilidad máxima del Data Center es 99.98% del tiempo.

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Fundamentos del Data Center TIER IV: Data Center de Infraestructura con capacidad tolerante a fallas

El Objetivo del Tier IV es eliminar la interrupción del servicio ya que provee capacidad para realizar cualquier actividad planeada sin interrupciones en las cargas críticas, pero además la funcionalidad tolerante a fallas le permite a la infraestructura continuar operando aun ante un evento crítico no planeado. La infraestructura de un Data Center Tier IV se construye sobre un Tier III, adicionando el concepto de Tolerante a Fallas a la Topología de infraestructura del sitio. Similar a la aplicación de conceptos sobre Mantenimiento Concurrente, Tolerante a Fallas se extiende a todos y cada uno de los sistemas o componentes que apoyan las operaciones de los Equipos de TI. Los sistemas suelen ser automatizados para reducir las posibilidades de error humano y cuentan con personal 24x7. Se requiere de personal con entrenamiento riguroso para atender cualquier contingencia. Se prevé 1 falla en un periodo de 5 años. En total las caídas del sistema se estiman en 0.8 horas al año. La tasa de disponibilidad máxima del data center es 99.99% del tiempo.

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7. Consideraciones de ubicación

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Capítulo 7

Consideraciones de ubicación


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Fundamentos del Data Center Selección del Sitio

La selección de un sitio del Data Center es un proceso complejo que implica un gran número de variables. En muchos casos, es prudente utilizar un consultor de selección del sitio que tiene la experiencia, los contactos y herramientas de evaluación necesarias para llevar a cabo un complejo proceso de selección del sitio. Una buena práctica es trabajar a través de un proceso interno que establece los criterios de selección más importantes, y que asigna ponderaciones o grados de importancia a los criterios. Los resultados de este proceso se pueden utilizar como una base para las conversaciones con los posibles consultores. Los siguientes son los principales criterios que deben ser considerados en el proceso de selección del sitio: •

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Consideraciones de recursos humanos - se relacionan con el perfil de la mano de obra en el área del sitio. Es un criterio muy importante es si los Data Center será totalmente atendido por personal propio, y baja en importancia (ponderación), como el número de personas que ser atendido en el centro de datos disminuye. Se convierte en un no factoriales si tiene planes para ejecutar un "Lights Out" centro de datos. Factores tales como las habilidades disponibles en el mercado local , el trabajo que prevalece tarifas y distancias de trayecto son algunas de las consideraciones importantes. Conectividad de red - es importante asegurar que los tiempos de respuesta son suficientes para todas las áreas de la empresa que necesitan tener acceso a los sistemas del centro de datos. Hoy en día , la conectividad de alta velocidad está disponible en la mayoría de las áreas en la mayoría de los países , sin embargo , usted debe verificar la disponibilidad para garantizar no hay sorpresas . Esto es especialmente importante ya que las empresas se convierten en un alcance mundial y ya que sus centros de datos deben ser compatibles con muchos continentes . Factores tales como la distancia a la fibra del tronco líneas , la disponibilidad de múltiples operadores , confiabilidad de la red y las opciones para fibra oscura son algunos de las consideraciones importantes que deben examinarse . Utilidades - es una consideración crítica , sobre todo en una época de aumento de las tasas y de la demanda de energía. Algunas áreas del mundo pueden no tener la capacidad suficiente para abastecer las necesidades de una de datos grande centro . Otros recursos, como el agua y el gas natural , también pueden ser importantes . Factores tales como las tarifas de electricidad y capacidad, la fiabilidad de la fuente de alimentación , el acceso a las redes de energía dual y tarifas eléctricas proyectadas son ejemplos de consideraciones importantes que deben ser examinados. 88

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Las preocupaciones ambientales - es relativamente un nuevo conjunto de criterios para la selección del sitio y se centra sobre el medio ambiente , debido al nuevo énfasis en las emisiones de gases de efecto invernadero y otros preocupaciones ambientales . Factores tales como la aplicación para el uso de tecnologías de enfriamiento libre , situado donde son posibles y locales el uso de soluciones de energía renovable (eólica, solar, etc ) uso las empresas de servicios ' de la energía renovable , son ejemplos de las consideraciones importantes a tener en Centro de datos y personal de seguridad / seguridad / acceso - es otro criterio muy importante, ya que aborda la seguridad del sitio del centro de datos , y la seguridad y accesibilidad para el personal residente. Los desastres naturales no sólo puede afectar a la seguridad del personal , sino que también tendrán un impacto en gran medida la capacidad del centro de datos para continuar operando en la cara de un desastre natural local. Posible pérdida de accesibilidad al centro de datos podría ser causada por un solo puente o camino está cerrado , el cual significa problemas para las operaciones del centro de datos. acceso de servicio público - es un criterio que a menudo se pasa por alto. Se trata de la medida, el sitio diana es capaz de ser reparado ( rápidamente) por los primeros respondedores , tales como incendios, policía y servicios de ambulancia . Esto podría ser un problema si el sitio es muy remota o rural , donde lo normal los servicios públicos son escasos y no son fácilmente accesibles . Servicios a empresas - se refiere a aquellos servicios necesarios para apoyar las operaciones del centro de datos, como el acceso a los proveedores de TI , equipos de instalación y mantenimiento de proveedores , servicios de telecomunicaciones , y otros servicios logísticos , tales como camiones o los servicios de entrega . Calidad de factores de la vida - son aquellas en el área del sitio que se relacionan con los empleados de la dotación de personal de los datos centro . Si el centro de datos tendrá un complemento importante de técnica, profesional y personal directivo , entonces es prudente considerar los factores de calidad de vida. Esto es particularmente relevante si otras operaciones serán colocated en el centro de datos, como las operaciones de red , pruebas y personal de desarrollo , help desk, o uno o más departamentos de la organización de TI . Esta área disminuye en importancia (ponderación ), como el número de personas que se encuentra en el centro de datos disminuye. Se convierte en un no factoriales si tiene planes para ejecutar un centro de datos de apagar las luces . Factores tales como la vivienda asequible , la propiedad y el estado y las tasas de impuesto sobre la renta locales , recreativas y equipamientos culturales y la calidad de las escuelas locales son ejemplos de consideraciones importantes para ser examinado . 89

Fundamentos del Data Center •

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Incentivos - son importantes porque muchas regiones ofrecen incentivos económicos para atraer a un "alto operación final " , como un centro de datos, a sus comunidades. Esto es particularmente cierto si un recuento significativo estará residiendo en el centro de datos. Los incentivos podrían incluir el impuesto deducciones , créditos de energía , créditos de inversión y subvenciones. Asegúrese de que las tasas de impuestos especiales no se ser a corto plazo y desaparecen después de haber invertido en la zona. Como parte de la búsqueda del sitio , IT los gerentes deben ponerse en contacto con la agencia de desarrollo económico local en el área de destino para determinan lo que se pueden aplicar los incentivos. Una cuestión accesoria se refiere a la facilidad de manejo de las autoridades locales en relación con la zonificación , permisos, etc municipios en ciertas partes del mundo son extremadamente burocrático , por lo que este debe ser considerado en la categoría de los incentivos. las condiciones del mercado de bienes raíces - varían mucho de una zona a otra , por lo tanto , es importante establecer el perfil de los mercados para las regiones seleccionadas en consideración. parámetros de construcción y adquisición - implicarán una serie de parámetros que incluyen el tipo del edificio ( industrial, en el grado, de gran altura se prefiere ) , las tasas de alquiler , términos , opciones y otros consideraciones en la especificación de la construcción, y de un contrato de arrendamiento o contrato de compra punto de vista .

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8. Layout y Diseño de una Sala de Cómputo

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Capítulo 8

Layout y Diseño de una Sala de Cómputo


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Fundamentos del Data Center Capacidad de las instalaciones en general

Lo primero que hay que hacer es identificar las necesidades del cliente y determinar los recursos y elementos que se van a necesitar. Una vez que se ha realizado este análisis preliminar se podrá iniciar el diseño del Data Center. La capacidad de un Data Center se basa en el tamaño del espacio de la sala de cómputo (computer room), este espacio está disponible para equipos de TI y equipos de telecomunicaciones; y la capacidad de los sistemas de energía y enfriamiento por unidad de área de la sala de cómputo o por unidad de gabinete (rack). Los Data Center de alta densidad tienen una mayor capacidad de potencia y enfriamiento por unidad de área de la sala de cómputo. Los nuevos diseños de Data Center deberían centrarse en hacer un uso más eficiente del espacio, la energía y refrigeración entregados. En este sentido, diseños Multi zona proporcionan una mayor flexibilidad, y pueden reducir los costos de operación hasta un 20% debido en general a la reducción de los requisitos mecánicos / eléctricos. La selección del nivel de confiabilidad (Clase / Tier) será el principal inductor del costo, así como también la redundancia mecánica / eléctrica contribuyen en alzar 40% los costos globales de la construcción.

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Fundamentos del Data Center Planificación de las instalaciones en general:

Para la planificación de las instalaciones en general se debe considerar: •

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Diseñar para instalar una carga determinada (N) en un área definida, considerando los nuevos equipos o crecimientos proyectados que han sido validados. Para el diseño de la capacidad y el área necesaria considerar los requerimientos de las plataformas tecnológicas de servidores y almacenamiento actuales y futuros. Determinar los porcentajes de carga de las diferentes plataformas: mainframe, mid-range, small-form / blade servers, communications networks, and storage. Identificar las tasas de crecimiento potencial no sólo de las plataformas tecnológicas sino también dentro de las unidades de negocio, y sus efectos sobre las capacidades y espacios. Las consolidaciones y expansiones, producto de iniciativas como virtualización, consolidación de servicios. Evaluar los requisitos de redundancia, incrementos de energía, seguridad y tecnología verde. Considerar los procesos operativos, la sostenibilidad, las regulaciones y la misión de la empresa, así como analizar los cambios posibles en estos aspectos Considerar los costos asociados a las diferentes alternativas disponibles y analizar el costo beneficio al corto y largo plazo (Capex y Opex).

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Fundamentos del Data Center Recomendaciones • • • •

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Utilice la unidad de rack como base para calcular las necesidades de energía y espacio. Diseño para la densidad vertical, garantizando una óptima capacidad de cómputo por kilowatt. Diseño de múltiples zonas de potencia para aumentar la flexibilidad y reducir los costos de inversión iniciales. Tener una visión integral de la localización y selección del sitio. Considere la posibilidad de infraestructura de servicios públicos, el trabajo y los mercados de bienes raíces, y los incentivos públicos. Opte por una sola planta, edificios de tipo industrial, con excepción de las consideraciones de diseño especial (por ejemplo, segundo piso plenum de refrigeración por aire natural). Evaluar el nivel de redundancia (nivel Tier) y su costo contra el costo del tiempo de inactividad, teniendo en cuenta los diseños de varios niveles. Mantener / establecer una estrecha comunicación y coordinación entre los responsables de las Instalaciones (facilities) y los responsables de TI del Data Center.

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Fundamentos del Data Center Densidad Versus Capacidad La densidad de potencia y la capacidad son dos de las consideraciones más importantes en la planificación de Data Center. El plan para el Data Center debe considerar como regla ser escalable dentro de las zonas y aumentar la capacidad de forma modular. Estas zonas deben estar diseñadas para soportar diferentes tipos de carga de trabajo en diferentes densidades de potencias y enfriamiento. En este punto la idea es no sobredimensionar en forma excesiva la capacidad del Data Center. Evaluar las ventajas y desventajas entre el espacio y la potencia disponible para el Día 1 de la operación y los costos totales de la nueva instalación. Un Data Center en su sala de cómputo, podría requerir un espacio promedio de 3 m2 por cada rack, esto considerando todos los espacios libres por operación y mantenimiento, los espacios requeridos en toda la instalación dependen de la redundancia y el nivel de confiabilidad. En la figura se muestra un ejemplo de configuración de diferentes densidades para salas de cómputo. Las diferentes zonas incluirán diferentes instalaciones y por ende diferentes costos asociados. En este caso la configuración ha sido disponer de tres salas, pero también es posible crear multizonas en una misma sala. Por otro lado, existe nuevos Data Centers que están sobredimensionados para la capacidad eléctrica actual debido a preocupaciones por el cumplimiento de las demandas crecientes de energía y enfriamiento de equipos de TI modernos. Esto lleva a altos costos iniciales de inversión así como altos costos comparativos de operación debido a la baja eficiencia con que opera las instalaciones debido al poco factor de carga o uso. Los diseñadores de Data Center deben asegurarse de considerar la capacidad y espacio suficiente en las plantas centrales y la distribución principal, esto considera los espacios para equipos adicionales debido a crecimiento, como por ejemplo planta de emergencia (grupos electrógenos), planta de agua helada (chiller), planta de energía (transformadores), así como los tableros de distribución, tuberías, canalizaciones, la distribución intermedia y compatibilización de espacialidades. En la figura se muestra un ejemplo de distribución de equipos (layout) dentro de la sala de cómputo usando dibujo tridimensional, la complejidad en la elaboración es justificada considerando la necesidad de compatibilizar especialidades. En este caso se muestra un sistema con cerramiento para aislar el pasillo frio / caliente. Una vez que la decisión ha sido tomada en el tamaño de un Data Center, el análisis más crítico debe tomar lugar: ¿Cuánta potencia necesita en la sala de cómputo? Los Data Center que se han diseñado hace más de siete años en promedio han usado densidades de diseño de 400 - 600 W/m2, mientras que las nuevas construcciones en la fase de diseño están aumentando ese requisito de potencia un poco, debido principalmente a las necesidades de 112

Fundamentos del Data Center equipos / gabinetes de alta densidad. Es común ver a los diseños de 1500 2000 W/m2. Considere esto: gabinetes actuales de alta densidad pueden exigir fácilmente 10, 15 o incluso 25 kW por rack (350 W/m2 , 500 W/m2 y 850 W/m2), sin embargo , el diseño de este objetivo supone que todos los las cargas de trabajo son similares. La mayoría de los gabinetes no se acercan a los máximos teóricos, y se recomienda que las estimaciones de planificación de alta densidad de 10 a 12 kW por rack son razonables, pero sólo por un subconjunto de su espacio. Se debe tener en cuenta que esta recomendación es actual y en unos años estos números van a variar definitivamente. El flujo de aire es el factor más importante para determinar la eficiencia de enfriamiento, y por lo tanto la capacidad de refrigeración y la carga eléctrica necesaria. Duplicar la velocidad de un ventilador causa un aumento de ocho veces en el consumo de energía, por lo que los diseños de flujo de aire deben reducir al mínimo la velocidad y la complejidad del flujo. Recorridos de aire cortos que evitan la mezcla de aire frio y caliente son las mejores prácticas de diseño, y la ventaja crece a medida que aumenta la densidad de potencia por rack. El uso de cerramiento de pasillos puede resultar en mejoras sustanciales en la eficiencia energética.

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Fundamentos del Data Center Disponibilidad versus Costos Los cambios en los requerimientos y avances tecnológicos han producido cambios en los diseños, en la actualidad se recomienda utilizar zonas de diferentes densidades para reducir los costos de construcción, instalaciones y los costos de electricidad. Los resultados promedios medidos en USA sobre Data Center construidos con el enfoque de zonas de diferente densidad reflejan que la infraestructura de las instalaciones de alta densidad comprenden del 10% al 15% del total, mientras que los requisitos de media densidad han representado cerca del 20%, y el resto, aproximadamente 70% están trabajando en baja densidad. Por ejemplo, para el mercado en USA con costos aproximados, un Data Center de 800 metros cuadrados, diseñado tradicionalmente, con redundancia 2N, para soportar 8 kW por rack costaría US$ 20 millones de dólares. Suponiendo que el 10% de la superficie fue diseñado para alta densidad (15 kW/rack), 20% era de mediana densidad (8 kW/rack) y el resto fue normal o baja densidad (5 kW/rack), el costo general de la construcción se reduciría a US$ 18 millones de dólares. Con una carga al 75%, los costos anuales de electricidad en el diseño tradicional serían US$ 1,35 millones de dólares, frente a US$ 1,10 millones mediante el enfoque zonal. El ahorro es la diferencia en el pago de la electricidad de US$ 250,000 al año, la cual representa la reducción de los costos de operación.

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Fundamentos del Data Center Se presenta un ejemplo, una configuración de 200 racks requiere de 555 m2 y una potencia total de 942 kW para cargas de TI y 833 kW para cargas de enfriamiento. Una regla rápida es que debajo de 6 kW/rack, se considera que se requiere 0.6 W para enfriamiento por cada 1.0 W de carga de TI. En el rango de 6-10 kW/rack se considera una relación 1.0 a 1.0 de carga de enfriamiento por carga de TI. Sobre los 10 kW/rack, se considera que se requiere 1.5 W de enfriamiento por cada 1.0 W de carga de TI. Para determinar la capacidad total del grupo electrógeno, se tiene que tener en cuenta las pérdidas de conversión (CA a CC) en todo el sistema. Dependiendo del diseño, esto podría estar entre 8% y 14%. En el ejemplo anterior, suponiendo una pérdida de conversión del 11%, el total de potencia en kW requerida sería de 1.950 kW, o una capacidad de 2.438 kilovoltios-amperios (kVA), suponiendo un factor de potencia de 0.8. Otra alternativa sería considerar múltiples generadores más pequeños, en lugar de uno o dos muy grandes. Generalmente sistemas más pequeños suelen tener plazos de entrega más cortos, y dependiendo de las condiciones del mercado, pueden representar un menor gasto por kW entregado.

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9. Sub sistemas de un Data Center

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Capítulo 9

Sub sistemas de un Data Center


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Ubicación Física y Aspectos de Arquitectura ¿Existe ya la infraestructura del centro de datos o se requiere una remodelación? ¿El data center esta únicamente ocupado por un solo inquilino o se trata de una instalación compartida? ¿Hay sismos o por ejemplo, tormentas tropicales, tornados, nieve severa, condiciones de hielo? ¿Hay algún problema conocido de estabilidad del piso en esta área (por ejemplo, obras antiguas minas, vertederos, o sumideros)? Las cargas asociadas a los equipos de TI y su infraestructura de apoyo es más allá de las consideraciones normales de oficina en general o de la construcción. Estabilidad del piso debe abarcar también a las vías de acceso al sitio del data center, almacenes de combustible, la ubicación del generador, y plataformas elevadoras de plantas pesadas. ¿Existen problemas de inundaciones conocidas? Es esta zona una llanura de inundación? Es debajo del nivel del mar, lago, y el nivel del río? ¿Hay algún problema de seguridad o centros penitenciarios conocidos en esta área? ¿Existe disponibilidad de servicios de electricidad, gas, agua, alcantarillado y servicios de telecomunicaciones? ¿Existe proximidad a las principales carreteras, vías férreas, aeropuertos, aceite o productos químicos de almacenamiento, obras industriales, militares o instalaciones nucleares? ¿Hay un fácil acceso al sitio por el camino con estacionamiento y carga de las instalaciones disponibles? ¿Hay elevadores (ascensores) / montacargas (montacargas) disponibles si el data center no está en la planta baja? ¿Son los elevadores de carga lo suficientemente grande para el tamaño de las cargas (por ejemplo, fuentes de alimentación ininterrumpida (UPS)? ¿Existen fuentes externas excesivas de ruido o de vibraciones que afectarán el sitio del data center? ¿El data center puede ser una causa de ruido o perturbación a las propiedades colindantes? ¿Hay alguna posibilidad de problemas de compatibilidad electromagnética (EMC) (por ejemplo, las antenas de telefonía móvil, ascensor, motores en el otro lado de una pared, la proximidad a los transmisores de radar) ? ¿Hay acceso a un sitio externo adecuado para los intercambiadores de calor del aire acondicionado? ¿Es el edificio o sala susceptible a los rayos? ¿La capacidad de carga del piso es adecuada? ¿La altura de las baldosas del piso técnico es suficiente para los gabinetes, las canalizaciones, entrada y extracción de aire?

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Fundamentos del Data Center La altura de los espacios requiere un conocimiento previo de la altura del rack, la altura del gabinete, el método de colocación de los cables, la refrigeración y la solución de circulación de aire caliente.

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Fundamentos del Data Center Tamaño y Capacidad de Espacios ¿Cuáles son las dimensiones físicas de los centros de datos y sus espacios. ¿Qué porcentaje de este espacio es para su uso inicial? ¿La capacidad de carga del piso es adecuada? ¿Se empleará un piso técnico o cámara de techo? ¿Dónde están las puertas y cuáles son sus tamaños? ¿El acceso peatonal es independiente de acceso a los equipos? ¿Es mantenida la seguridad de manera integral? ¿Hay iluminación adecuada o necesita ser diseñado y construido? ¿Existen equipos que no está relacionados con el apoyo de la sala de informática (por ejemplo, tuberías, conductos) pasan atraviesan o entrar en la sala? ¿Cuál es la especificación para los acabados básicos? ¿Se ha instalado el alumbrado de emergencia adecuada? ¿Tiene señalización de salida que cumple con todos los códigos y reglamentos locales? ¿Se encontrará dentro del DATA CENTER el sistema de UPS y sus baterías o será ubicado en otro lugar? ¿Existe un suministro de agua potable y red de drenaje disponibles? ¿Se han considerado las rutas de circulación para el personal y las entregas de equipos dentro de las salas de informática?

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Fundamentos del Data Center Sistema Eléctrico ¿Se ha calculado la demanda de potencia de suministro inicial proyectado? ¿Se ha calculado el crecimiento de máxima demanda de potencia de suministro? ¿Existe la fuente de alimentación mínima y máxima disponible para ser entregados al centro de datos? ¿Existe una solución de monitorización de la utilización de la energía disponible? ¿El monitoreo es manual o automatizado? ¿Se supervisa la energía disponible por separado de la carga informática? (es decir, incluyendo servidores, almacenamiento y equipos de red en el DATA CENTER) y la instalación de DATA CENTER (es decir , incluyendo el sistema de refrigeración, equipos de infraestructura de todos los demás equipos en el DATA CENTER (por ejemplo , monitores , iluminación, UPS , unidades de distribución de energía (PDU) ) ) ¿La solución de monitoreo proporciona detalles de uso en la alimentación de entrada, el generador, UPS, PDU, gabinete, tomacorriente, y la salida de potencia del equipo? ¿Cuál es el voltaje, y se dispone de una o tres fases? ¿Se requiere un sistema de UPS y, en caso afirmativo, cual es el tiempo de carga? ¿Existe una provisión por un generador de emergencia y un interruptor de transferencia de energía? ¿Existe el apagado de emergencia (EPO)? ¿Están los conductores instalados de manera aérea o bajo piso?

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Conexión a tierra de Infraestructura

¿Existe una toma de tierra de grado de telecomunicaciones sin ruido suministrada al data center? ¿Cuál es la conexión a tierra y la estrategia de la unión? 138

Fundamentos del Data Center ¿La sala de servidores cuenta con una de malla de radio frecuencia? ¿Están los gabinetes, Racks y equipo en la sala de servidores unidos por separado a la red bonding?

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Fundamentos del Data Center Detección de incendios y humo, alarma y supresión

¿Cuál es el método de detección? ¿Cuál es el método de contención? ¿Cuál es el procedimiento de seguridad? ¿Cuál es el método de supresión? ¿Un incendio o humo en una parte del DATA CENTER afectará o interrumpirá las otras partes? ¿Será necesario integrar en un sistema de control de incendios existente? ¿Existe una EPO y se conectó a la alarma contra incendios?

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Fundamentos del Data Center Calefacción, Ventilación y Aire Acondicionado (HVAC) ¿Se han calculado las necesidades de aire acondicionado, tanto para la puesta en marcha y el crecimiento esperado? ¿Cuál es el método para el enfriamiento del espacio y el equipo? ¿Se ha identificado un espacio externo adecuado para los intercambiadores de calor? ¿Se va a emplear la distribución de equipos bajo la configuración de pasillo caliente / pasillo frío para orientar el flujo de aire de los equipos que se instalarán? ¿Los gabinetes son enfriados con agua helada? ¿El diseño del HVAC minimiza el consumo de energía? ¿Se ha considerado la instalación de blanking panels dentro de los gabinetes y racks para minimizar la mezcla de aire caliente y frío? ¿Se ha considerado el uso de pases con los cepillos, ojales, u otros métodos para minimizar la pérdida de presión de aire de los recortes de baldosas de piso elevado? ¿Se colocarán baldosas perforadas en la ubicación correcta para usar el aire frío de manera eficiente? Considere el uso de la modelamiento computacional (CFD) para optimizar el diseño de HVAC. ¿Se empleará un cerramiento de pasillos calientes, la contención de aire frío, u otro sistema para separar el aire caliente y frío para mejorar la eficiencia del enfriamiento? ¿Se ha identificado una ruta para la interconexión entre las unidades del aire acondicionado de la sala de servidores (CRAC) y las unidades de intercambio de aire externas? ¿Existe una fuente de agua helada y drenaje para el DATA CENTER? ¿Existe un sistema de automatización del edificio existente ( BAS) que necesita ser integrado en este proyecto? ¿Se han considerado monitoreo de temperatura y humedad a nivel de gabinete?

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Fundamentos del Data Center Impacto Ambiental, Eficiencia Energética y huella de Carbón Proporcionar una solución de monitoreo para la utilización de la energía que proporciona el detalle de consumo hasta la regleta o tomacorrientes individuales del equipo. Considerar una solución de monitorización de las condiciones climáticas en el DATA CENTER que proporcionen los detalles de las temperaturas y la humedad a nivel de gabinete. La eficiencia HVAC ofrece la mayor oportunidad para mejorar la eficiencia energética. Asegúrese de que la solución de climatización puede reducirse a la carga más baja sin afectar a la eficacia de la refrigeración. ¿Los sistemas de contención de cable o tendido de los cables dentro de la sala de servidores y dentro de gabinetes / Racks interfieren con el flujo de aire? Si es así tenga en cuenta los cambios para no perjudicar el flujo de aire adecuado. Seleccione el equipo que utiliza la energía de manera más eficiente. Crear un monitoreo de utilización de la energía y presentación de informes en colaboración con el equipo de gestión operativa del DATA CENTER. Los sistemas de HVAC deben dimensionarse adecuadamente para evitar el sobredimensionamiento, lo que resulta en el uso ineficiente de la energía. Proporcionar información precisa sobre los requisitos de energía y refrigeración para los equipos de TI y los equipos de telecomunicaciones que se ubicará en la sala de servidores. La iluminación en el DATA CENTER sólo debe estar encendida cuando el se realizan trabajos en el DATA CENTER. Además, la iluminación puede ser zonificada y automatizada través de la utilización de infrarrojos pasivos detectores de movimiento (PIR) para evitar la necesidad de iluminar todo el DATA CENTER cuando se está realizando trabajos. Evite las ventanas y los tragaluces en las salas de servidores, ya que crean el potencial riesgo de seguridad, proporcionan una iluminación útil mínima, y crean una carga de calor, lo que resulta en una mayor pérdida que ahorro de energía. Consulte las normas de diseño de centros de datos de telecomunicaciones aplicables (por ejemplo, ANSI/TIA-942Estándar de infraestructura de Telecomunicaciones para centros de datos, ISO / IEC FCD 24764-2 - Cableado genéricos para los centros de datos, y ASHRAE Directrices de centros de datos para reducir al mínimo los costos de energía.

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Fundamentos del Data Center Cableado Estructurado ¿Qué nivel de redundancia de cableado se requiere? ¿Qué tipo de cableado se requiere? Se recomienda Cable de par trenzado- 100 ohmios Categoría 6/clase E o superior. Tenga en cuenta que CENELEC EN 50173-5, Parte 5 indica: Para Centros de datos se especifica mínimo categoría 6/clase E para todo el cableado excepto el acceso de red (el cableado de la interfaz de red o entrada de la sala externa) ISO / IEC FCD 24764 especifica un mínimo de categoría 6A/clase EA para todos cableado excepto el acceso de red. ¿Cable de cobre no apantallado o blindado? ¿Cable Multimodo de fibra óptica? (se recomienda la fibra óptica multimodo 50/125 m 850 nm láser optimizado). ISO / IEC FCD 24764 especifica un rendimiento de la fibra óptica multimodo mínimo de OM3 (es decir, 50/125 m 850 nanómetros optimizada para láser). Para soporte a 40G y 100G Ethernet sobre OM3 (es decir, fibra óptica multimodo 50/125 m 850 nm láser optimizada) requerirá 10 y 20 fibras ópticas por circuito ¿Cable de fibra óptica monomodo? ¿Cable coaxial y conectores 75 ohmios (tipo 734 - y 735)? ¿Se ha especificado el rendimiento? NOTA: En algunas jurisdicciones, el cable plenum es el requisito mínimo para el cableado de telecomunicaciones en virtud de los pisos para salas de servidores. En algunas regiones, no existen normas aplicables. Los cables deben ser seleccionados de acuerdo a los requerimientos de la jurisdicción local, pero siempre se debe elegir como especificaciones de baja inflamabilidad (por ejemplo, UL 910 plenum) o, por lo menos una cortina de bajo humo y cero halógeno. ¿Hay algún requisito para la gestión inteligente de la infraestructura (IIM) como patch panels inteligentes? ¿Dónde está el punto de demarcación con cables de comunicaciones externas?

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Fundamentos del Data Center Canalización

¿Los cables están canalizados sobre los racks, bajo piso, o ambos? ¿Qué tipo de vías de contención de cable de telecomunicaciones se utilizarán (por ejemplo, ganchos en J, bandejas tipo canasta, escaleras de rack, conducto, bandeja de metal sólido)? ¿Se están siguiendo las directrices para la separación de los cables de datos y de alimentación? Ver norma aplicable (por ejemplo, ANSI/TIA-942, CENELEC EN 50173-5 o ISO / IEC 14763-3:2006 ¿Qué capacidad se requiere? La capacidad de los sistemas de contención de cable debe ser adecuado para manejar los requisitos de cableado cuando el DATA CENTER está totalmente construido y ocupado. Preste especial atención a la capacidad de contención de cable en los distribuidores (por ejemplo, el área de distribución principal [MDA] y el área de distribución horizontal [HDA, en los principales pasillos perpendiculares a las filas de los servidores, y la intersección de las bandejas de cables. La gestión de cables verticales entre los patch panel debe dimensionarse con precisión considerando la capacidad máxima. Se recomienda que se cree una maqueta antes de iniciar la instalación para demostrar la capacidad alcanzable. NOTA: Todo el diseño y la construcción con respecto a la profundidad máxima de los cables en los sistemas de contención deben cumplir o superar los códigos, normas, reglamentos, resoluciones AHJ y directrices de los fabricantes. ¿Existe una política contra incendios en la instalación de pases de de cables y de servicios? ¿Existe una estrategia para la separación de los cables de alimentación y cables de datos? Las vías de contención de telecomunicaciones no deben bloquear el flujo de aire. Generalmente, el cableado elevado sobre el rack tiene la menor interferencia con el flujo de aire, si el aire frio es entregado por un sistema de piso elevado. Si el cableado está en el plenum, la contención del cable no debe estar ubicada en los pasillos fríos, donde pueden bloquear el flujo de aire a las baldosas perforadas. Cuando se utilice la contención encima de los gabinetes mediante una chimenea y una cámara de techo de aire caliente o canalización, el área sobre los gabinetes para el cableado de datos se verá gravemente restringida. 150

Fundamentos del Data Center Los sistemas de contención de cables separados pueden ser necesarios para el cableado de instalación permanente y el cableado temporal (por ejemplo, cables de conexión, cables del equipo, patch cords). Además, los sistemas de contención separados pueden ser obligados para separar los cables de conexión de fibra óptica y de los cables del equipo de otros tipos de cables. Respete la aplicación de los códigos, normas, reglamentos, resoluciones AHJ y directrices de los fabricantes en cuanto a la idoneidad de los sistemas de contención para los lugares en los que se colocan y el tipo de cableado que se encuentra en el sistema de contención. Por ejemplo, algunos tipos de sistemas de contención no pueden ser adecuados para uso en sistemas de piso de acceso o en los espacios de techo. La ubicación de la contención del cable debe ser coordinada con la ubicación de otros sistemas del DATA CENTER. Por ejemplo, bandejas de cables elevados deberán ser coordinados con la ubicación de las luces y los aspersores contra incendios.

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Fundamentos del Data Center Racks y Gabinetes

¿Qué tipo y tamaño se utilizará? ¿Se utilizan racks (sin paredes o puertas) o gabinetes (con paredes o puertas)? ¿Las puertas serán sólidas, con ventilación o ventilación asistida? Asegúrese de que los gabinetes proporcionen una ventilación adecuada para el equipo cerrado. Gabinetes sin refrigeración asistida por ventilador deben tener puertas con al menos 63 por ciento de apertura. ¿Los gabinetes y racks tienen suficiente capacidad de carga y la capacidad física para soportar el equipo previsto y cableado asociado? ¿Los gabinetes y racks tiene organizadores de cable horizontal y vertical adecuados para todo el cableado que se espera? La capacidad prevista de la gestión de los cables debe ser 40 por ciento en área de sección transversal de los cables. El Tendido de cableado en el gabinete no debe bloquear el flujo de aire dentro y fuera del equipo y debe proporcionar un acceso adecuado para reparar el equipo, incluyendo el reemplazo de los componentes intercambiables en caliente (por ejemplo, tarjetas, bandejas de ventiladores). Los Blanking panel deben ser instalados en los espacios vacíos de racks / gabinetes para apoyar la estrategia de pasillo caliente y fría. La altura del techo puede obstaculizar la estrategia de enfriamiento. La altura del techo y la presencia de luces de techo, rociadores, bandejas de cables eléctricos, conductos, vigas y otras estructuras pueden limitar la selección de racks y gabinetes, así como las vías de cableado planificadas. ¿Los gabinetes y racks proporcionan conexión a tierra adecuada (puesta a tierra) para el equipo, el cableado y la estructura de los gabinetes / racks? ¿Qué color? ¿Se ha decidido la disposición de racks y gabinetes en la sala de informática de equipos? Los pasillos entre gabinetes / racks deben ser lo suficientemente amplios para permitir la instalación y servicio técnico del equipo y el cableado. La iluminación debe estar ubicada sobre los pasillos en lugar de sobre los gabinetes y racks. Los niveles de iluminación deben cumplir con los requisitos de la norma aplicable (por ejemplo, ANSI/TIA-942 o ISO / IEC 14763-2 ). ¿Cómo entran / salen los cables de los racks y gabinetes de equipo? ¿Están los cables manejados vertical y / o horizontal, frontal y / o hacia atrás? ¿Es autónomo el gabinete para la refrigeración? 154

Fundamentos del Data Center ¿Está el armario con llave y seguro? ¿El gabinete proporciona el apoyo o la integración con la solución de monitoreo ambiental en el data center? ¿El gabinete soporta ventilación lateral para el equipo?

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Capítulo 10

Arquitectura de TI en DC I


11. Desafíos del Gerente TI en el Data Center, Arquitecturas de Almacenamiento y Servidores

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Capítulo 11

Desafíos del Gerente TI en el Data Center, Arquitecturas de Almacenamiento y Servidores


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12.

Desafíos de TI

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Capítulo 12

Desafíos de TI


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Arquitectura de Redes

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Capítulo 13

Arquitectura de Redes


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Arquitectura de Servidores y Almacenamiento

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Capítulo 14

Arquitectura de Servidores y Almacenamiento


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Capítulo 15

Sistemas de Potencia en DC I


16.

Sistemas de Potencia, Planificación

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Capítulo 16

Sistemas de Potencia, Planificación


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17.

Requisitos, Topología, Sistemas de respaldo

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Capítulo 16

Requisitos, Topología, Sistemas de respaldo


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18. Fundamentos del Sistema de Distribución de Energía: Suministro, Subestación, ATS, UPS y Baterías.

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Capítulo 17

Fundamentos del Sistema de Distribución de Energía: Suministro, Subestación, ATS, UPS y Baterías.

Fundamentos del Data Center _______________________________________________________________

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PDU, Sala de Cómputo, Equipos Mecánicos, Sistemas de Puesta a Tierra.

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Capítulo 18

Fundamentos del Sistema de Distribución de Energía: PDU, Sala de Cómputo, Equipos Sistemas de Puesta a Tierra. de Energía: 19. Mecánicos, Fundamentos del Sistema de Distribución


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Modulo 1 Fundamentos Del Data Center-V3-PDF

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