Centre de traitement de données

Un centre de traitement des données (Data center en anglais) est un service généralement utilisé pour remplir une mission critique relative à l'informatique et à la télématique. Il comprend en général un contrôle sur l'environnement (climatisation, système de prévention contre l'incendie, etc.), une alimentation d'urgence et redondante, ainsi qu'une sécurité physique élevée.

Descriptions

Tablettes d'équipement de télécommunications

Un centre de traitement des données se présente comme un lieu où se trouvent différents équipements électroniques, surtout des ordinateurs et des équipements de télécommunications. Comme son nom l'indique, il sert surtout à traiter les informations nécessaires aux activités d'une entreprise. Par exemple, une banque peut recourir à un tel centre, lui confiant les informations relatives à ses clients, tout en traitant les transactions de ceux-ci. En pratique, presque toutes les entreprises de taille moyenne utilisent un tel centre. Quant aux grandes entreprises, elles en utilisent souvent des douzaines.

Les bases de données étant souvent cruciales au fonctionnement des entreprises, celles-ci sont très sensibles à leur protection. Pour cette raison, ces centres maintiennent de hauts niveaux de sécurité et de service dans le but d'assurer l'intégrité et le fonctionnement des appareils sur place.

Avant la bulle Internet, des millions de mètres carrés destinés à abriter de tels centres furent construits dans l'espoir de les voir occupés par des serveurs. Depuis, la concentration des centres s'est poursuivie, avec le développement de centres spécialisés pour lesquels les défis les plus importants sont la maîtrise de la climatisation et surtout de la consommation électrique. Ce mouvement a été intégré dans le green computing et vise à aboutir à des centres de traitement de données dits écologiques pour lesquels sont apparus des outils spécialisés^[1].

Composantes

Physique

• Climatisation précise et stable
• Contrôle précis de la poussière environnante
• Unité de distribution de l'énergie
• Bloc d'alimentation d'urgence, ainsi qu'une unité de secours
• Système perfectionné d'alerte d'incendie
• Extinction automatique des incendies par micro-gouttelettes ou gaz inerte
• Plancher surélevé
• Conduites pour câbles au-dessous et au-dessus du plancher
• Surveillance par caméras en circuit fermé
• Contrôle des accès, ainsi que sécurité physique
• Surveillance 24/7 des serveurs dédiés (ordinateurs)
• Gardes de sécurité continuellement présents
• Câbles de paires torsadées de cuivre en Ethernet (Fast ou Gigabit)
• Fibres optiques pour liaisons inter-sites ou inter-[switches/routeurs/firewall]

Réseau

• Routeurs
• commutateurs
• Pare-feu
• Passerelles
• Système de détection d'intrusion logicielle
• Etc.

Applications

Les missions principales du centre sont d'offrir une bonne connexion réseau (internet, intranet, ...) et une haute disponibilité du système d'information. En conséquence, il est possible de déployer différentes applications logicielles pour les tâches essentielles à l'activité métier des clients. Parmi ces applications, on retrouve des gestionnaires de bases de données, des serveurs de fichiers et des serveurs d'applications.

Aménagements physiques

Salle de calcul du Cern.

Principe du refroidissement de racks

Un centre de traitement de données peut occuper une pièce, un étage ou un immeuble en entier. On y retrouve des serveurs 1U (surnommés « boîtes à pizza ») ou plus, "U" correspondant à une unité de hauteur de 4,445 cm (soit 1,75 pouce) empilés dans des racks, lesquels sont arrangés pour former des rangées simples, ce qui permet de circuler facilement parmi les serveurs, tant à l'avant qu'à l'arrière. Quelques appareils, ordinateurs centraux par exemple, sont de dimensions semblables à ces racks. Ils sont souvent placés à leurs côtés.

L'environnement physique des centres est sous stricte surveillance :

• Climatisation pour maintenir la pièce fraîche en tout temps, à environ 20 degrés Celsius. Ce maintien est essentiel, puisque les appareils électroniques génèrent beaucoup de chaleur et deviennent défectueux lorsque la température s'élève au-delà d'une certaine limite^[2].
  • Les allées sont alternées entre allée froide (avant des serveurs) et allée chaude (arrière des serveurs) afin d'éviter que l'air chaud ne s'accumule au fond de la pièce et nécessite encore plus de climatisation. Les allées chaudes peuvent alors être ciblées plus efficacement pour extraire la chaleur^[3].
  • Dernièrement, les corridors froids sont apparus dans les centres de données performants en énergie. Ils consistent en un couloir hermétiquement fermé où circule de l'air froid dans les serveurs (parfois l'espace entre les machines est même obstrué par des caches pour obliger l'air frais à emprunter leur intérieur). Abaisser la température de l'ensemble permet d'avoir une plus grande densité de serveurs^[4].
  • Le free cooling (refroidissement à air) permet de limiter le recours à des refroidisseurs et ainsi de réduire la facture énergétique^[5]. Le free cooling n'est intéressant que dans les implantations où l'air extérieur est froid suffisamment longtemps durant l'année.
  • La climatisation peut être complétée par un refroidissement à eau, qui est 4000 fois plus efficace que l'air pour conduire la chaleur^[6].
• L'alimentation de secours peut être fournie via un UPS et un générateur électrique ou via un groupe tournant (no-break) couplé à un accumulateur cinétique.
• Dans le but de prévenir une perte d'alimentation électrique, toutes les composantes électriques, y compris les systèmes de secours, sont habituellement doublées. Les serveurs dits essentiels sont de plus alimentés par un système qui fait appel à deux sources électriques indépendantes à l'intérieur du centre.
• Les centres ont habituellement un plancher surélevé de 60 cm, fait de dalles amovibles. Cet espace permet la libre circulation de l'air, tout comme il facilite le câblage d'alimentation et de données par des chemins de câble différents. Cependant, des datacenters sont sans plancher technique (alimentation par le dessus des racks, afin de supporter plus facilement des éléments lourds de type mainframe (IBM z10, ...).

Bouteille d'extinction FM-200 dans un centre de calcul

• Ils ont souvent des systèmes complexes de prévention et d'extinction des incendies. Les centres modernes sont souvent équipés de deux systèmes d'alarme. Le premier détecte les particules chaudes émises par les composantes surchauffées de l'équipement, particules qui provoquent souvent un feu. De cette façon, il est possible d'éliminer à sa source un foyer d'incendie (parfois, il suffit d'éteindre un ensemble à soudure pour éliminer le risque d'incendie). Un deuxième système sert à activer un ensemble d'activités si un début d'incendie se manifeste. Ces systèmes sont également dédiés à une portion du centre de traitement de données. Couplés à d'excellentes portes anti-feu et autres appareils de confinement, il est possible de contrôler le feu et de l'éteindre sans affecter le reste du bâtiment.
• Les systèmes conventionnels d'extinction du feu sont aussi nocifs que le feu pour les composantes électroniques. En conséquence, des systèmes faisant appel au halon, un gaz inerte, ont été développés. Éliminant l'oxygène de la pièce, il éteint le feu. Cependant, si une personne est emprisonnée à l'intérieur d'une telle pièce, elle risque de mourir par asphyxie. De nombreux pays interdisent l'utilisation du halon dans de telles conditions. Des systèmes plus récents ont fait leur apparition. Certains utilisent l'argonite et le FM-200, alors que d'autres se rabattent sur l'émission de fines particules d'eau ultra-pure (cette eau n'est pas électriquement conductrice, ce qui n'endommage pas les composants électroniques).
• La sécurité est aussi essentielle au fonctionnement de tels centres. L'accès physique à ces centres est restreinte au personnel autorisé, tout comme des caméras vidéo permettent de suivre les personnes sur place. Également, des gardes de sécurité veillent si le centre est grand ou contient des informations considérées comme essentielles.

L'exploitation des serveurs d'un centre de données génère un coproduit : la chaleur, qui est dissipée par les serveurs. Indésirable ici, elle est en revanche désirable et valorisable dans d'autres domaines: chauffage des logements^[7], des bureaux ou même d'arboretum^[5].

Réseau

Les communications à l'intérieur d'un centre se font maintenant presque exclusivement par protocole Internet. Il contient donc des routeurs, des commutateurs et tout autre équipement qui permet d'assurer la communication entre les serveurs et le monde extérieur. La redondance est parfois obtenue en faisant usage de multiples équipements réseau de marques différentes.

Quelques serveurs servent à fournir aux utilisateurs de la société les services Internet et Intranet de base dont ils ont besoin : courriel, proxy, DNS, fichiers, etc.

Des équipements de sécurité réseau y sont aussi présents : pare-feu, VPN, systèmes de détection d'intrusion, etc. ainsi que des systèmes de monitoring du réseau et de certaines applications.

Applications

Le but principal d'un centre de traitement de données est d'exécuter des applications qui traitent des données essentielles au fonctionnement d'une société. Ces applications peuvent être conçues et développées en interne par l'entreprise cliente ou par un fournisseur de progiciel de gestion d'entreprise. Il peut s'agir typiquement de ERP et CRM.

Souvent, ces applications sont réparties dans plusieurs ordinateurs, chacun exécutant une partie de la tâche. Les composantes les plus habituelles sont des systèmes de gestion de base de données, des serveurs de fichiers, des serveurs d'applications, des middleware.

Centres de traitement de données dans le monde

En 2011, on dénombre 2 087 centres de traitement de données dans le monde, dont 99 en France et 37 en région parisienne^[8].

Les services informatiques des grandes entreprises sont généralement implantés dans des centres de traitement de données, dédiés ou mutualisés. Les plus gros centres dans le monde sont ceux des géants de l'internet comme Google, qui utilise des infrastructures modulaires basées sur des containers qui peuvent héberger jusqu'à 1 160 serveurs^[9] (voir Plateforme Google), ou Facebook qui a étendu son centre de traitement de Prineville dans l'Oregon^[10]. Amazon a lui aussi implanté son centre de traitement dans l'Oregon compte-tenu du faible coût de l'énergie dans cet état^[11]. Des sociétés comme Microsoft ou Apple investissent des sommes considérables dans ces infrastructures^[12] ainsi que Twitter^[13]. Les enjeux principaux des centres de traitement concernent l'efficacité énergétique.

Notes et références

1. ↑ Climatisation et serveurs : vers des salles informatiques plus vertes, Thierry Lévy-Abégnoli, ZDNet France, le 5 décembre 2007
2. ↑ Les progrès des équipements informatiques, Christophe Auffray, ZDNet France, le 14 janvier 2010
3. ↑ Des couloirs chauds et froids, Christophe Auffray, ZDNet France, le 14 janvier 2010
4. ↑ Des corridors froids pour accroître le rendement énergétique, Christophe Auffray, ZDNet France, le 14 janvier 2010
5. ↑ ^{a et b} Le free-cooling fait des émules, Fred Bordage, le 17 février 2010
6. ↑ Le chiffre : 4000 fois plus efficace, Frédéric Bordage, 13 août 2008
7. ↑ Les habitants de Helsinki sont chauffés par un datacenter !, Frédéric Bordage, le 24 décembre 2009
8. ↑ Sibylle Vincendon, « Chez Disney, on chauffera à l'informatique » sur Grand Paris et petits détours, 13 septembre 2011. Consulté le 4 octobre 2011
9. ↑ (en) http://www.datacenterknowledge.com/archives/2009/04/02/inside-a-google-data-center/
10. ↑ (en) http://www.datacenterknowledge.com/archives/category/facebook/
11. ↑ (en) http://www.datacenterknowledge.com/archives/2008/11/07/amazon-building-large-data-center-in-oregon/
12. ↑ http://gridatacenter.org/apple-construit-un-des-plus-gros-datacenter-au-monde/
13. ↑ http://www.lemondeinformatique.fr/actualites/lire-twitter-va-se-doter-de-son-propre-datacenter-31260.html

Liens externes

• (fr) Critères de sélection d'un Datacenter
• (fr) Liste de Data center en France
• (fr) Visite du Datacenter de Free