데이터 센터_데이터 센터란?

인공지능 기술의 발전으로 데이터 센터 산업의 수요가 급증하고 있다.

AI 모델 훈련과 운영을 위한 고성능 컴퓨팅 자원이 필요해짐에 따라, 데이터 센터의 공간 및 용량 요구가 커지고 있다. 

데이터 센터에 대해 잘 모르는 상태라 관련 내용을 공부하며, 공부한 내용을 연재하려고 한다.

이번엔 데이터 센터란 무엇인지, 어떤 종류의 데이터 센터가 있는지, 어떤 요소들로 구성되어 있는지 알아보겠다.

 

목차

1. 데이터 센터란?
2. 데이터 센터의 종류
3. 데이터 센터 인프라 요소

출처 : 디지털 투데이

 

1. 데이터 센터란?

• 데이터 센터는 컴퓨터 시스템과 관련 구성 요소, 예를 들어 통신 및 저장 시스템을 수용하기 위해 특별히 지어진 건물, 공간 또는 건물 그룹이다.
•  주로 비즈니스의 연속성을 위해 중요한 IT 운영을 지원하기 위해 설계되었다.
• 일반적으로 서버, 스토리지 시스템, 네트워크 인프라 등의 핵심 구성 요소를 포함하며, 전력 공급, 냉각 시스템, 물리적 보안 장치 등과 같은 지원 인프라를 통해 최고의 가용성을 유지한다.

2. 데이터 센터의 종류

• 데이터 센터의 유형은 크게 4가지로 나뉜다.
• 엔터프라이즈 데이터 센터
  • 엔터프라이즈 데이터 센터는 개별 기업이 자체 컴퓨팅 요구를 충족시키기 위해 설계, 구축, 소유하고 운영하는 시설이다.
  • 이 유형의 데이터 센터는 조직 내에서 직접 관리되며, 보통 기업의 본사 또는 주요 사업장 내에 위치한다.
  • 기업은 자체적으로 인프라를 관리하고 유지하기 때문에 전체적인 제어 권한과 보안이 강화된다.
• 관리형 서비스 데이터 센터
  • 관리형 서비스 데이터 센터는 제3자 서비스 제공업체가 설치, 관리, 모니터링하는 시설을 의미한다.
  • 기업은 데이터 센터 운영을 전문 업체에 위탁하고, 서비스 형태로 데이터 센터의 리소스를 사용한다.
  • 이로 인해 초기 투자 비용과 운영에 필요한 인력을 절감할 수 있다.
• 코로케이션 데이터 센터
  • 코로케이션 데이터 센터는 여러 기업이 공간, 전원, 냉각 시설 및 보안 등의 공유 인프라를 사용하는 형태의 데이터 센터다.
  • 기업은 자체 하드웨어와 서버를 코로케이션 시설에 설치하고 이를 직접 관리한다.
  • 기업은 인프라스트럭처 비용을 공유함으로써 운영 비용을 줄일 수 있다.
• 클라우드 데이터 센터
  • 클라우드 데이터 센터는 인터넷을 통해 데이터 센터 리소스를 제공하는 제3자 서비스 제공업체가 운영하는 호스팅 인프라다.
  • 사용자는 필요에 따라 컴퓨팅 리소스를 확장하거나 축소할 수 있으며, 인프라에 대한 투자 없이 서비스를 이용할 수 있다.
  • 클라우드 서비스는 유연성과 비용 효율성을 제공한다.

3. 데이터 센터 인프라 요소

•  서버
  • 서버는 강력한 컴퓨터로, 애플리케이션, 서비스, 데이터를 최종 사용자 장치에 전달하는 역할을 한다.
  • 데이터 센터에서 사용되는 서버는 다양한 폼 팩터로 제공된다.
    • 랙 마운트 서버
      • 랙 마운트 서버는 폭이 넓고 평평한 형태로, 작은 피자 상자 크기의 독립형 서버다.
      • 이들은 랙에 서로 쌓아 공간을 절약할 수 있도록 설계되었다.
      • 랙 마운트 서버는 각각 자체 전원 공급 장치, 냉각 팬, 네트워크 스위치, 포트를 포함하며, 일반적인 프로세서, 메모리, 스토리지를 갖추고 있다.
    • 블레이드 서버
      • 블레이드 서버는 공간 절약을 극대화하도록 설계된 서버 유형이다.
      • 각 블레이드는 프로세서, 네트워크 컨트롤러, 메모리, 스토리지를 포함한다.
      • 이들은 여러 블레이드를 수용할 수 있으며, 섀시는 모든 블레이드에 대한 전원 공급, 네트워크 관리, 기타 리소스를 제공한다.
    • 메인프레임
      • 메인프레임은 고성능 컴퓨터로, 랙 마운트 또는 블레이드 서버의 전체 공간 작업을 수행할 수 있는 다중 프로세서를 갖추고 있다.
      • 메인프레임은 최초로 가상화가 가능한 컴퓨터로, 수십억 건의 계산과 트랜잭션을 실시간으로 처리할 수 있다.
• 스토리지 
  • 스토리지 시스템은 데이터 센터에서 중요한 역할을 한다.
  • 다양한 스토리지 솔루션은 데이터 관리 및 접근 방식에 따라 구분된다.
    • 직접 연결 스토리지(DAS)
      • DAS는 서버에 직접 연결된 로컬 스토리지 기능이다.
      • 이 시스템은 가장 자주 사용되는 데이터(핫 데이터)를 CPU와 가깝게 유지하여 빠른 데이터 접근을 가능하게 한다.
    • 네트워크 연결 스토리지(NAS)
      • NAS는 표준 이더넷 연결을 사용해 여러 서버에 데이터 저장 및 액세스를 제공한다.
      • NAS 장치는 하드 디스크 드라이브(HDD)나 솔리드 스테이트 드라이브(SSD)를 포함한 전용 서버로, 다양한 저장 미디어를 지원한다.
    • 스토리지 영역 네트워크(SAN)
      • SAN은 데이터 전용 별도의 네트워크를 사용하여 공유 스토리지를 가능하게 한다.
      • 이 구성은 여러 스토리지 서버, 애플리케이션 서버 및 스토리지 관리 소프트웨어를 포함하는 보다 복잡한 시스템으로 이루어져 있다.
• 네트워킹
  • 네트워킹은 서버 간, 그리고 서버와 클라이언트 간의 데이터 전송을 책임진다.
    • 네트워크 구성 요소
      • 데이터 센터 네트워크는 스위치, 라우터, 광섬유 등으로 구성된다.
      • 서버 내부의 네트워크 트래픽과 서버에서 클라이언트로의 네트워크 트래픽을 효과적으로 전달하는 역할을 한다.
    • 네트워크 서비스의 가상화
      • 데이터 센터의 네트워크 서비스는 일반적으로 가상화되어 있다.
      • 이는 물리적 인프라 위에 소프트웨어 정의 오버레이 네트워크를 생성함으로써 가능하다.
      • 가상화된 네트워크는 보안 제어나 서비스 수준 계약(SLA) 등 특정 요구 사항을 수용할 수 있어, 네트워크 운영의 유연성을 높이고 관리를 단순화한다.
• 전원 공급장치와 케이블 관리
  • 전원 공급 장치
    • 데이터 센터는 항상 가동되어야 하므로, 대부분의 서버에는 이중 전원 공급 장치가 설치되어 있다.
    • 이중 구성은 하나의 전원 공급 장치에 문제가 생겨도 다른 하나가 계속해서 전원을 공급할 수 있도록 한다.
    • 무정전 전원 공급 장치(UPS)는 전력 서지와 일시적인 정전으로부터 서버를 보호하며, 더 심각한 정전 상황에서는 강력한 발전기가 동작한다.
  • 케이블 관리
    • 데이터 센터는 수천 대의 서버가 다양한 케이블로 연결되어 있어, 케이블 관리가 중요한 설계 고려 사항이다.
    • 케이블이 너무 가까이 배치되면 혼선이 발생하여 데이터 전송 속도와 신호 전송에 부정적인 영향을 줄 수 있다.
    • 과도한 케이블의 밀집은 열 발생을 증가시킬 수 있어, 적절한 열 관리가 요구된다.
    • 데이터 센터의 건축과 확장 과정에서는 케이블 연결이 효율적이고 안전하게 설계되도록 건축 법규와 산업 표준을 준수해야 한다.
• 중복성 재해 복구
  • 데이터 센터의 가동 중지 시간은 큰 비용을 초래하므로, 데이터 센터 운영자와 설계자는 시스템의 탄력성을 높이는 데 주력한다.
    
    • RAID 기술
      • RAID(Redundant Array of Independent Disk)는 여러 하드 드라이브를 사용하여 데이터를 분산 저장함으로써, 하나의 스토리지 미디어 오류가 발생해도 데이터 손실이나 손상을 방지한다.
      • 이는 데이터의 안전성을 보장하며 시스템의 전반적인 신뢰성을 높인다.
    • 백업 냉각 인프라
      • 기본 냉각 시스템에 오류가 발생할 경우에 대비해, 백업 냉각 인프라가 마련되어 있어 서버가 최적의 온도에서 계속 작동할 수 있도록 한다.
      • 이는 서버의 과열을 방지하고, 장비의 성능 저하나 손상을 막는 중요한 요소다.
    • 지리적 분산
      • 많은 대규모 데이터 센터 제공업체는 자연재해나 정치적 혼란과 같은 예기치 못한 사건에 대응하기 위해, 지리적으로 서로 다른 지역에 데이터 센터를 구축한다.
      • 이러한 분산 구조는 한 지역에서 문제가 발생하더라도 다른 지역의 데이터 센터로 운영을 장애 조치(failover)하여 중단 없는 서비스를 제공할 수 있다.
• 환경 제어 
  • 데이터 센터의 환경 제어는 중요한 설계 요소로, 하드웨어의 손상을 방지하고 비용이 많이 드는 가동 중지 시간을 최소화하는 데 필수적이다.
    • 온도 제어
      • 데이터 센터는 서버 및 기타 하드웨어가 적절한 온도에서 안정적으로 작동하도록 유지하기 위해 공기 냉각과 액체 냉각을 조합하여 사용한다.
      • 공기 냉각은 전체 서버실 또는 특정 행 또는 랙을 대상으로 하는 컴퓨터실 에어컨(CRAC)을 사용하여 처리한다.
      • 액체 냉각 기술은 액체를 프로세서에 직접 펌핑하거나 서버를 냉각수에 담그는 방식을 포함한다.
      • 액체 냉각은 에너지 효율성과 지속 가능성 측면에서 공기 냉각보다 우수하며, 전력과 물 사용을 줄일 수 있다.
    • 습도 조절
      • 습도가 너무 높으면 장비가 녹슬 수 있으며, 습도가 너무 낮으면 정전기 서지의 위험이 증가한다.
      • 습도 조절은 CRAC 시스템, 적절한 환기, 습도 센서를 통해 이루어진다. 이러한 장비는 습도를 적절한 수준으로 유지하여 장비의 안전성을 보장한다.
    • 정전기 방지
      • 데이터 센터에서는 정전기 방전이 장비를 손상시키거나 데이터를 손상시킬 수 있으므로, 정전기를 모니터링하고 안전하게 방전할 수 있는 장비를 갖추고 있다.
    • 화재 예방
      • 데이터 센터는 화재의 위험으로부터 장비와 데이터를 보호하기 위해 화재 예방 장비를 갖추고 있으며, 이는 정기적으로 테스트된다.