데이터센터(Datacenter)란 무엇일까요?
안녕하세요, 데이터센터를 간략하게 알아보겠습니다.
- 데이터센터란 무엇일까요?
- 데이터센터의 ownership은 누구에게 있을까요?
- 데이터센터 등급(DC Level)이 있다고?
- 데이터센터로 들어가볼까요?
- 데이터센터의 이용료는?
- 간략하게...
- 참고사항
- 데이터센터란 무엇일까요?
기계실, 전산실, IDC(Internet Data Center)등으로 불리기도 하는 데이터센터, 이 데이터 센터는 서버, 스토리지, 네트워크 장비 등을 모아 놓고 일반 소비자가 기업이 이용할 수 있는 전산 서비스를 제공하는 시설을 말합니다.
데이터 센터는 약 20년 전인 2000년 전후로 닷컴 시대가 본격적으로 도래하면서 함께 성장했다고 봐도 무방한데요..
그 당시 웹페이지만 만들어도 대박이 난다고 하는 시대였다고 하는데, 마치 코로나 19 이후에 회사명에 바이오가 들어간 기업들이 너도 나도 코로나 19 관련한 치료제와 백신 개발을 선언하기만 하면 실질적인 성과가 없어도 기업 가치가 수배~ 수십배 뻥튀기 되는 요즘의 분위기와 비슷하지 않을까 추측해보는데요.. 그만큼 신기루, 허상을 좇는 일이 비일비재한 시대였다는 거죠. 지금은 재료가 치료제와 백신이지만 그 당시에는 웹/인터넷으로 할 수 있는 무언가가 그 재료였다는 차이가 있을 뿐이겠네요. 핵심은 여기에 있습니다. 닷컴 버블 시대에는 기업이나 개인이 자신들의 홈페이지를 많이 만들다 보니 서버가 많이 필요하게 되었고, 이런 서버들을 한 곳에 모아 안정적으로 관리하기 위한 전용 건물이 필요하게 되었습니다. 그래서 데이터센터를 세워 관리하기 시작했죠. 내진 설계나 항온/항습 및 전력 계통의 설게가 일반 건물에 비해 잘 되어 있고 설비들의 이중화가 이루어진 데이터 센터를 세워 관리를 시작했던 거죠. IDC 비즈니스의 시작이라고 볼 수 있습니다.
닷컴 버블 이후에도 IDC 산업은 지속적인 발전을 하게 되는데, IDC 운영이 전문화되고 많은 수의 서버를 운영해야 하는 대기업도 자체 전산실보다는 전문화된 IDC를 이용하는 것이 효율성과 품질면에서 낫다는 판단을 하게 된 것이 그 이유죠.
- 데이터 센터의 ownership은 누구에게 있을까요?
주요 대기업들은 자신들의 데이터 센터를 갖고 있지만, 중소기업 혹은 더 작은 기업들의 경우에는 별도로 자사의 데이터 센터를 보유하는 것이 비용적으로 부담이 클 수 있습니다. 비단 기업의 규모의 문제는 아닙니다. 효율성을 고려하여 이미 센터를 보유한 기업이나 전용 데이터 센터 운영 업체들을 통해 일정 공간을 임대하여 매월 또는 매년 비용을 지불하면서 사용하는 경우도 많습니다.
경우에 따라 서버와 서버를 장착하는 랙도 임대하는 경우도 있지요. 실제 사용하는 네트워크 회선의 대역폭과 전기료를 포함하는 경우가 대부분입니다. "쓰는 만큼 준다"라는 합리적인 개념입니다.
- 데이터센터 들어가면
데이터 센터의 주요 설비는 상면, Support Infratstructure, IT equipment, Operatons으로 나눌 수 있습니다.
| 상면 |
장비나 설비를 설치할 수 있는 공간입니다. 실제 IT 장비를 설치할 수 있는 white space와 작업 통로나 메인 통로, 설비 설치 공간과 같이 필요하지만 IT 장비를 설치할 수 없는 공간인 grey space로 구분하기도 합니다. |
| Support infrastructure | 데이터센터 운영을 지원하기 위해 추가적으로 필요한 공간과 설비입니다. 전기실(수변전 설비 공간), 발전기실, UPS, 공조기 등이 포함됩니다 |
| IT equipment |
컴퓨팅 서비스를 제공하기 위해 필요한 랙과 케이블링, 서버, 스토리지, 관리 시스템 및 네트워크 장비 등이 포함됩니다. |
| Operations |
운영 인력은 시스템을 정상적으로 운영/관리하고, 필요 시 업그레이드와 수리를 책임지는 facility engineers와 IT 기술 운영 그룹과 설비 지원 시스템을 책임지는 system engineers들이 상주하여 24/7 무중단 서비스가 가능하도록 합니다. |
센터 내부에는 보통 랙으로 채워진 모습을 직접 볼 수 있는데, 각 랙에는 서버나 네트워크 스위치가 장착되어 있고, 스토리지나 백업 장치는 보통 각 벤더에서 만든 별도의 전용 랙으로 구성되는 경우가 많습니다. 그런데 장비들이 많이 모여있으면 열 발생이 심한데요, 이를 식히기 위한 냉각 장치와 일정한 온도와 습도를 유지하기 위한 항온 항습 장치, 공기 순환 장치를 설치하게 됩니다. 그리고 전기를 각 랙별로 분배해 주는 역할을 하는 분전반이 있습니다. 집에 있는 두꺼비집의 데이터센터 버전이라고 생각하면 됩니다. 데이터센터에서 작동하는 서버나 스토리지는 거의 24/7을 켜놓기 때문에 전력도 많이 잡아 먹고 열의 발생이 심합니다. 열의 발생이 심하면 심할수록 에너지 효율은 떨어지게 되고 전기료, 전력사용량은 증가하게 될텐데요… "쓰는 만큼 준다"라는 데이터센터의 비용이 증가한다면 데이터센터를 이용하는 고객 입장에서는 좋을게 없겠죠. 물론 장비의 수명에도 영향이 있겠죠.
장비에서 발생하는 열의 발생을 줄일 수는 없지만 배치의 최적화를 통해서 열의 효율성을 높이는 방법을 사용합니다. hot aisle/ cold aisle이란 개념이 나오는데요. 그래서 상면에 가면 어떤 곳에서는 바람이 나와 시원하고 어떤 곳에서는 열기로 후끈후끈거리기도 합니다.
각 랙에는 서버/스토리지가 연결되는 PDU(Power Distribution Unit)라고 하는 멀티탭처럼 생긴 장치가 있습니다. 분전반은 대형 서버와 직접연결되는 경우도 있지만, 일반적으로는 랙 내에 있는 PDU에 연결되고 이 PDU에 장착되어 있는, 서버별 /랙별 전원 사용량을 측정할 수 있도록 하는 디지털 장치도 있습니다.
- 데이터 센터의 이용료?
상면을 이용하는 고객입장에서 중요한 것은 비용일텐데요, 센터 이용료는 공간 사용료인 상면료와 네트워크 회선비, 그리고 전기 요금을 과금 대상으로 삼는데요, 이런 비용등을 포함해서 사용하는 평수로 계약을 합니다.
- 정리하면..
클라우드도 클라우드를 서비스로 제공하는 벤더의 IDC에 있는 서버/스토리지/네트워크 인프라를 통해 제공이 됩니다. 하지만 이용자입장에서는 인프라의 종류가 무엇인지, 구성이 어떤지 생각을 할 필요가 없죠. 하지만 IT에 발을 담그고 있다면 한번쯤 그 서비스를 제공하는 인프라에 대해서도 아는것이 필요할 것 같습니다.
- 참고사항
- 데이터센터 등급(DC Level)
데이터 센터는 TIA(Telecommunications Industry Association)에서 데이터센터에 대한 표준화를 정하는데요, ANSI에 의해 공인된 단체로, TIA-942에서 데이터센터 가용성에 대한 신뢰도를 등급별로 제시하고 있습니다. 각 등급 단계는 다음과 같은데요,
- Tier 1 Basic —리던던트(Redundant) 구성요소가 없음(N) : 99.671% 가용성
- 계획/비계획적인 활동에 따른 장애 가능성 있음
- 전력 공급과 냉각이 단일 경로화되어 있음
- 예방 유지 보수를 수행하기 위해 셧다운해야 함
- 연간 28.8시간의 다운타임
- Tier 2 — 리던던트 구성요소(제한적인 N+1) : 99.741% 가용성
- 계획/비계획적인 활동에 따른 장애 가능성이 Tier1에 비하여 낮음
- 전력과 냉각 설비는 N+1 리던던트 구성으로 되어 있으나 공급 경로는 단일 경로로 되어 있음
- Raised Floor, UPS 및 발전기 포함
- 연간 22.0시간의 다운타임
- Tier 3 — Concurrent 유지 보수 환경(N+1) : 99.982% 가용성
- 전산 시스템에 대한 영향 없이 정기 예방 점검과 유지 보수와 같은 계획된 활동이 가능함(비계획 활동은 장애를 유발시킬 수 있음)
- 전력과 냉각의 공급 경로의 복수 구성(하나는 액티브 경로), 리던던트 구성(N+1)
- 연간 1.6시간의 다운타임
- Tier 4 — Fault Tolerant(2N+1) : 99.995% 가용성
- 계획된 활동은 핵심 운영에 영향을 주지 않으며, 예상치 못한 최악의 사고가 발생해도 핵심 부하에 영향을 주지는 않음
- 복수의 액티브 전력 및 냉각 경로
- 연간 0.4시간의 다운타임
- 용어정리
UPS(Uninterruptible Power Supply)
정전이 발생했을 때 다시 전력이 공급되기 전까지 IT 시스템에 백업 전원을 제공하는 장치입니다. 일반적인 UPS 시스템은 인버터 기반의 배터리 시스템입니다. 이러한 배터리 방식의 단점은 배터리 축전 용량을 넘어선 정전에 대비할 수 없다는 것인데요 그렇기 때문에 일부 선진적인 데이터 센터에서는 배터리 대신 또는 배터리를 보조하여 플라이 휠(Flywheel) 방식을 사용하기도 합니다.
Flywheel UPS system
회전 운동을 하고 있는 무거운 플라이 휠에 저장되는 운동 에너지를 이용해 정전 시 짧은 시간 동안 전력을 생산하는 발전기입니다. 보통 플라이 휠과 디젤 발전기를 함께 사용하며, 플라이 휠은 정전시점부터 비상 발전기가 동작하기 직전까지 필요한 전력을 제공합니다. 보통 30초 정도면 발전기를 구동할 수 있다고 합니다.
Cold aisle vs Hot aisle
더워진 공기(서버에서 배출되는)와 찬 공기(냉각 시스템에서 공급되는)의 혼합은 데이터 센터의 비효율성을 야기하는 큰 원인 중 하나인데요, 이것은 핫 스팟을 만들며 일정치 못한 냉각과 불필요한 냉각으로 설비 마모를 일으킬 수 있습니다. 더운 공기와 찬 공기의 혼합 현상을 최소화하기 위한 최선의 방법은 인접한 랙에서 배출되는 더운 공기가 서로 만나도록 랙을 배치하는 것입니다. 이렇게 하면 랙 열과 랙 열 사이에 자연스럽게 찬 공기 통로와 더운 공기 통로가 만들어 지는데요, 이런 방식으로 찬 공기 통로에 배치된 타공판을 통해 불어 나오는 찬 공기는 랙의 전면으로 유입되고 랙의 후면으로 배출되는 더운 공기는 전산실의 상부를 통해 배출하게 됩니다.
Colocation
Colocation은 자신의 데이터 센터 설비를 다른 기업에게 제공하는 여러 비즈니스 모델 중 하나인데요,Colocation 서비스에서는 동일 데이터 센터에 입주한 여러 기관이 전력과 냉각 인프라스트럭처와 설비 관리 등을 공유합니다. Colocation은 고객이 IT 시스템을 각자 소유한다는 점에서 전용 호스팅 서비스와 구별되며 데이터 센터 내에 어떤 시스템을 구성할 것인지, 어떤 애플리케이션을 구현할 것인지 선택할 수 있습니다.