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데이터센터 IT 서비스의 핵심 구성요소인 랙은 랙 본체 구조, 지원 장치 구조, IT 장비의 설치 및 호환성, 열 관리(공기 입구, 공기 출구, 공기 흐름 관리), 배전(이중 전원 공급 장치, 랙 장착 식 분배 캐비닛), 케이블 관리(전원 및 데이터 케이블) 등의 요소로 구성됩니다.
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[삼우가 전하는 지식 강연]우리가 하루 동안 보내는 수십 개의 카톡,하루 동안 보는 수많은 동영상들의 데이터가 거쳐가는
서버를 위한 집, 데이터센터!
데이터센터의 설계는 그 안의 사람도,
대부분을 차지하고 있는 서버도 고려해야 되다보니
다른 건축물들보다 더 많은 기술적 이해가 필요한데요.
삼우의 데이터센터 전문가 유남선마스터가 전하는,
어디에서도 듣기 힘든 데이터센터에 대한 모든 것!
지금 삼우건축TV에서 만나보세요 🙂
[ INDEX ]00:00 강의 소개
00:27 데이터센터의 이해
02:06 데이터센터의 종류
03:49 데이터센터의 계획
07:41 기반시설 계획
13:38 데이터센터의 미래
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데이터센터(Datacenter)란 무엇일까요?
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주제에 대한 기사 평가 데이터 센터 구조
- Author: 삼우TV · 전문가가 바라보는 시선
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- Date Published: 2021. 11. 11.
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기술 보고서
저자: Astrid Hennevogl-Kaulhausen* / 편집자: Ulrike Ostler**
모듈형 UPS 시스템은 어떤 기능을 제공할까요? 모듈형 냉각 시스템은 어떤 이점을 갖고 있을까요? Delta Energy Systems의 UPS 독일 영업지사에서 MCIS(Mission Critical Infrastructure Solutions) 부문 총괄이사를 맡고 있는 Astrid Hennevogl-Kaulhausen은 이렇게 설명합니다.
기존 방식의 데이터센터와 모듈형 데이터센터 간에는 어떤 차이가 있고, 신형 모듈형 데이터센터가 기업에 가져다 주는 이점에는 구체적으로 어떤 것들이 있을까요? 또한 어떤 요구사항을 해결해 주는 데 이상적인 솔루션일까요? 완벽한 기술 및 경제적 이점을 제공하기 위해서 데이터센터를 어떻게 설계해야 할까요?
클라우드 컴퓨팅, 빅데이터, 그리고 사물인터넷(IoT)은 모두 유연성을 갖춘 최고의 성능을 갖춘 데이터센터를 필요로 합니다. 이외에도 간단하고 짧은 계획 단계를 수립하고, 지속적으로 가동되는 상태에서 신속하게 애플리케이션을 배포하고 원활하게 확장할 수 있어야 할 뿐 아니라 높은 에너지 효율과 함께 경제성도 갖춰야 하는 등 필요한 요구사항이 상당히 다양하고 많습니다.
갈수록 복잡해지고 요구사항은 점점 많아져 가고 있는 데, 이런 문제를 명확하게 해결하는 방법은 모듈형 데이터센터를 구축하는 것입니다. 실제 모듈형 데이터센터는 쿨링 시스템, 전원 공급 장치 및 에너지 관리 시스템이 모두 개별적인 구성요소와 모듈로 분리되어 있습니다. 데이터센터의 모든 하부 영역은 크기, 작업부하 및 구성을 토대로 통일된 기준에 따라 설계됩니다. 이런 특별한 구조를 통해 리소스가 분산되지 않고 장애 없이 독립적으로 가동될 수 있습니다.
모듈형 데이터센터의 3가지 장점 요약:
높은 수준의 표준화로 최고의 품질 보장
구성요소와 프로세스를 높은 수준으로 표준화해 대량 생산을 지원하는데, 이는 곧 저비용, 고품질, 손쉬운 수리 및 짧은 리드타임을 지원한다는 뜻입니다. 높은 확장성 및 유연성 지원
모듈형 구조를 통해 그때그때 IT 요구사항에 맞춰 수월하게 확장하고 조정할 수 있습니다. 독립형 구성요소와 인터페이스를 설치, 업데이트 및 재구성하면 확장 비용을 훨씬 절감할 수 있습니다. MTTR(평균수리기간) 단축
모듈 방식을 채택하고, 유연성을 확보하며 플러그인 연결 기능을 갖추게 되면 표준 모듈을 공급하거나 수리할 경우 필요한 사전 케이블 작업(pre-cabling)이나 장치 분배 작업과 같은 여러 운영 단계를 제조업체가 최적의 품질로 경제적으로 수행할 수 있게 됩니다. 플랜트에서 구성되거나 수리되는 모듈은 장애의 원인을 제공할 가능성이 희박합니다.
표준화하면 어떤 이점이 있습니까?
시간 및 비용 절감
모듈형 데이터센터에서 구현된 높은 수준의 표준화는 여러 이점 중 가장 중요한 요소입니다. 표준화를 통해 배포 시간을 단축하고, 경제성과 확장성을 갖출 수 있게 되기 때문입니다. 비용 측면에서 볼 때 기존 데이터센터에 비해 비용을 절감하게 해주는 세 가지 기본 요소가 있습니다. 첫 번째는 공간을 효율적으로 사용하여 관련 공사 비용을 절감하는 것이며, 두 번째는 모듈 비용에 대한 신뢰성 있는 예측을 할 수 있다는 것입니다. 그리고 세 번째는 고효율성을 발휘한다는 것입니다.
사전 조립된 표준화 구성요소를 이용해 데이터센터를 구축하면 건설 비용이 상당히 줄어듭니다. 턴키 방식으로 진행되는 모듈형 데이터센터의 설계 및 관리 비용은 기존 데이터센터에 투자되는 비용에 비해 30% 더 저렴합니다. 순수 건축 기간은 통상 몇 주 정도에 불과합니다. 기존 방식의 데이터센터 건축은 건설부터 시운전까지 보통 400일 정도가 소요됩니다. 모듈형 데이터센터는 이 기간이 단 몇 달로 줄어듭니다.
모듈형 대량생산 및 표준화 연결 기술이 공사 기간을 대폭 줄이고, 빠른 시일 내에 시운전을 시작할 수 있게 해주는 비결입니다. 모듈들은 사전에 테스트를 거치기 때문에 현장에서 구성 및 연결하는 시간을 대폭 줄일 수 있습니다. 모듈형 데이터센터는 N, N + 1 및 2N과 같은 구성 솔루션도 제공하여 고객의 요구사항에 따라 전력 예비율을 유지할 수 있습니다. 이를 통해 TIA-942표준에서 가장 높은 4등급(Tier 4)의 데이터센터 인증 레벨을 달성합니다. 높은 표준화로 고품질 확보
케이블을 배치하고 관리하는 방법은 전체 IT 시스템의 설치와 안정성 및 비용에 직접적인 영향을 미칩니다. 모듈형 데이터 센터에서는 모든 데이터 및 전원 케이블을 표준화하고 사전 구성하므로 손쉽게 비용 효율적으로 설치, 관리 및 수리를 수행할 수 있으며 비용도 절감할 수 있습니다.
또한 표준화되고 고도로 통합된 모듈형 설계를 이용하므로 모듈형 데이터 센터는 더욱 안정적입니다. 게다가 동일한 공급업체에서 모듈을 제공하고 설치를 시작하기 전에 미리 구성하여 테스트를 하므로 안정성이 확실히 보장됩니다. 전원 공급 장치, 냉각 장치, 랙, 케이블, 그리고 전력과 환기 상태를 관리하는 모니터링 시스템과 같은 모든 모듈은 완벽하게 상호 작용하도록 설계되었습니다.
모듈형 UPS 시스템 – 용이한 확장성과 에너지 효율성 지원
전력 비용 절감과 안정적인 전력 공급
데이터센터의 전력 비용은 TCO(총소유비용)에서 가장 큰 몫을 차지하는 비용입니다. 기존 방식의 데이터센터는 PUE (전력사용효율, Power Usage Effectiveness: PUE = 데이터센터의 전체 전력 소비량 / IT 전력 소비량)가 평균 2.0 이상으로 일반적으로 높게 나타납니다. 이는 전체 전력 소비량 중 절반 정도만이 IT작업부하에 사용된다는 의미입니다. 나머지 절반의 전력은 전원공급장치, 냉각 및 조명 시스템과 같은 중요한 실물 인프라에 사용됩니다.
그림 1. 모듈형 UPS를 이용한 원활한 데이터센터 확장
모듈형 데이터센터는 기존 데이터센터에 비해 훨씬 효과적입니다. 전력의 용량 및 작업부하와 냉각 시스템 간에 최적화가 이루어지도록 조정하여 효율성을 강화하고 과도한 구성을 피할 수 있게 해주기 때문입니다. 모듈형 UPS(Uninterruptible Power Supplies)는 예컨대 데이터센터를 확장할 필요가 있을 때 전력 공급 모듈 개수를 쉽게 늘릴 수 있습니다. 이런 방식으로 성장해가면서 UPS는 “원활한 확장”을 이어가게 됩니다.
전력을 절감하려면 구성요소의 효율성은 증가되는 반면 작업부하는 감소되어야 합니다. 최첨단 UPS는 기존 UPS에 비해 전력 비용을 훨씬 절감할 수 있습니다.
데이터센터에는 보통 N+X 리던던시 전원 장치가 설치되지만 안정적인 가동을 위해 때로 2N 구성(이중 버스) 방식으로도 설치됩니다. 이렇게 하면 작업부하가 보통 겨우 30-40% 정도에 머물거나 또는 그 이하로도 감소됩니다.
그림 2: 낮은 작업부하에서 나타나는 높은 효율성: 고효율 UPS는 기존 UPS에 비해 5% 정도 낮은 전력을 소비
시장조사 전문기관인 가트너가 2013년에 발표한 한 보고서에 따르면, 전체 작업부하에서 UPS 효율을 살펴보는 것과 함께 낮은 작업부하에서 나타나는 높은 효율성”의 이상적인 상태를 확인하기 위해 20-100% 사이의 작업부하에서 나타나는 효율 곡선(그림 2 참조)을 고려하는 것이 특히 중요합니다.
데이터센터의 주간 및 야간 작업부하를 고려한다면 높은 효율성을 갖춘 모듈형 UPS를 권장합니다. 예를 들어 200kVA 용량의 UPS의 경우 기존 UPS에 비해 5% 더 낮은 전력을 사용합니다.(표 1 참조).
표 1. UPS 전력 비용 계산 및 비교
UPS with 200 kVA 고효율의 모듈형 UPS 기존 UPS Unit 주간 공급 전력, 50% 작업부하 100 100 kW 효율성 차이로 인한 추가 손실 0 4 Percent 전체 사용량 100 104 kW 주간 소비 전력(14시간 이상) 1,400 1,456 kWh 야간 공급 전력, 30% 작업부하 60 60 kW 효율성 차이로 인한 추가 손실 0 7 Percent 전체 사용량 60 64.2 kW 야간 시간대 사용량(10시간 이상) 600 642 kWh 일간 사용량(주간 및 야간) 2,000 2,098 kWh 연간 사용량(365일) 730,000 765,770 kWh 총 수명 기준 사용량(8년) 5,840,000 6,126,160 kWh 총 수명 기준 전력 비용(EUR 0.1 / kWh) 584,000 612,616 Euros 8년 이상 가동 시 전력 절감량 286,160 kWh 8년 이상 가동 시 절감되는 전력 비용 28,616 Euros 전력 절감율 5 Percent 데이터센터의 전력 비용을 절감시켜주는 모듈형 UPS 시스템
지능형 냉각 기술
모듈형 데이터 센터는 별도의 열기 및 냉기 통로 장치를 사용하며 소형 통합 랙을 냉각시키고 냉각 에너지 손실을 줄이기 위해 냉각 장치를 직렬로 사용합니다. 개별 랙의 밀도는 20 킬로와트 이상 증가할 수 있습니다.
서버가 설치되지 않은 랙 위치에 블랭킹 플레이트(blanking plates)를 부착하면 차가운 공기의 95 %가 서버 랙의 냉기 통로를 통해 직접 전달됩니다. 모든 랙에서 방출되는 뜨거운 공기는 냉각 장치를 통해 재공급되므로 랙 전면으로 흘러나오지 않습니다. 모듈형 데이터 센터의 냉기 통로 또는 열기 통로용 밀폐 시스템은 활용도를 높이고 에너지 소비를 줄여줍니다.
그림 3. 2개의 “밀폐된 열기 통로 구조”를 가진 데이터센터에서 나타나는 공기 흐름 시뮬레이션
여기에서는 분명 뜨거운 공기와 찬 공기가 서로 섞이지 않습니다. 뜨거운 공기는 밀폐된 열기 통로에 그대로 남아 있습니다.
이런 “열 방식(in-row)”의 냉각법은 냉각 성능을 개선시킵니다. 차가운 공기가 직접 뜨거워진 지점으로 유도되는 원리입니다. 게다가 냉기 통로 구조는 찬공기와 뜨거운 공기가 혼합되는 것을 방지하고 열기 통로(그림 3 참조)가 형성되는 것을 방지하기 위해 서로 격리되어 있습니다. 모듈형 데이터센터의 냉각 성능은 기존 데이터센터에 비해 12% 더 우수합니다. 냉각수 방식의 냉각 시스템과 냉각 시스템이 필요 없는 시스템을 결합하면 PUE가 1.5 이하로 떨어집니다.
끝으로 모듈형 데이터센터는 지능형 관리 시스템을 채용해 전력 비용을 줄여줍니다. 예를 들어 빅데이터 분석을 이용해 전력 절감 계획을 수립한 후 이를 유동적으로 계속 활용할 수 있습니다.
랙의 높은 전력 밀도
데이터센터 IT 서비스의 핵심 구성요소인 랙은 랙 본체 구조, 지원 장치 구조, IT 장비의 설치 및 호환성, 열 관리(공기 입구, 공기 출구, 공기 흐름 관리), 배전(이중 전원 공급 장치, 랙 장착 식 분배 캐비닛), 케이블 관리(전원 및 데이터 케이블) 등의 요소로 구성됩니다.
이렇게 구성 요소를 표준화한 덕분에 모듈형 데이터 센터에서는 랙의 패킹 밀도를 높일 수 있습니다. 그 결과 에너지가 35 % 정도 절감되고 소규모 영역에서도 동일한 성능을 제공할 수 있습니다. 이제 수 년 내에 약 800m² 면적의 모듈형 데이터 센터와 랙당 20kW의 발열량으로 3,000m² 규모의 데이터센터와 동일한 성능을 구현할 수 있게 될 것입니다. 건설 비용을 기준으로 한 절감액은 70 만 ~ 200 만 유로(8억 4850만원~24억 2,430만원 정도)입니다.
델타 모듈형 데이터센터 솔루션의 이점
모듈형 데이터센터는 오버헤드(overhead) 배선 시스템을 사용하므로 내부 케이블링 랙은 모듈형 랙의 상단에 연결됩니다. 높은 전압과 낮은 전압이 분리됩니다. 전원 분배 캐비닛은 네트워크 캐비닛용 전원 공급 장치를 지원합니다. 배터리/충전식 전력 팩을 배터리 부분에 설치할 수 있습니다. 모듈형 데이터센터는 각 모듈에 지정된 컬러 터치 패널의 유무에 상관 없이 모니터링 됩니다. 정보 업로드는 터치 패널이 있으면 터치 패널을 통해, 없으면 DAM(Data Acquisition Mainframe)을 통해 실행됩니다. 모듈형 데이터센터는 B등급과 C등급의 번개 보호 시스템을 갖추고 있습니다. 터치 패널(옵션)은 전력 분배 캐비닛, 정밀 냉각 시스템, 랙의 환경, 누수, 온도, 습도, 연기 탐지, 도어 개폐 여부 등을 비롯한 많은 유용한 정보를 표시합니다. UPS와 정밀 냉각 시스템은 모양, 크기 및 색깔로 구성되며 모든 캐비닛은 고도로 통합된 구조를 갖고 있습니다. 모든 UPS, 정밀 냉각 시스템 및 모니터링 시스템은 델타가 자체 개발한 것입니다. 핵심 기술과 전문 지식은 델타 연구소와 개발센터에서 지원합니다. 중소형 규모의 모듈형 데이터센터용 전원 공급 시스템, 전력 분배기 및 배터리는 단일 캐비닛((Modulon DPH 75kW 시리즈 UPS) 안에 통합되어 있기 때문에 주요 IT 장비를 위해 더 많은 공간을 확보할 수 있습니다.
하지만 랙당 컴퓨팅 전력이 늘어나면 특수 냉각 및 전력 공급 시스템을 갖춰야 합니다. 랙의 수냉식 냉각 및 모듈형 PDU(Power Distribution Units)와 통합은 물론 냉기/열기 통로 개념까지 통합해야 합니다. 이런 방식으로 설계하면 랙당 시스템의 전력 요구량을 1/3 정도 수준으로 낮출 수 있습니다.
모듈형 설계로 “종량제” 도입
새로운 모듈형 구조는 향후 발생할 수 있는 문제들을 유동적으로 대처할 수 있습니다. 예) 특정 애플리케이션을 클라우드에 아웃소싱하면 데이터센터의 전력 수요가 변경됩니다. 전력 소비량이 줄어들면 잠재적인 전력 절감률도 높아지므로 UPS 및 냉각 솔루션이 전력 요구사항에 맞춰 조절되어야 합니다..
모듈화 된 UPS 시스템의 경우 N + 1 리던던시 또는 이용 가능한 백업 시간에 영향을 주지 않고 필요에 따라 개별 전력 모듈을 사용하여 전력 용량을 증감할 수 있습니다. 냉각 솔루션이 “모듈형 설계”의 일부인 경우 확장 가능한 방식으로 적용할 수도 있습니다. 이런 방식은 필요한 만큼의 인프라를 구현할 수 있는 능력을 갖출 수 있을 뿐 아니라 전원, 냉각 및 관리와 같은 모든 영역에서 시스템을 유연하게 적응할 수 있는 옵션을 유지하는 이점을 갖고 있습니다.
* Astrid Hennevogl-Kaulhausen은 Delta Energy Systems의 UPS 독일 영업지사에서 MCIS(Mission Critical Infrastructure Solutions) 부문 총괄이사를 맡고 있습니다
** Ulrike Ostler은 독일에서 IT 및 데이터센터 부문을 전문으로 하는 출판 및 온라인 미디어 “DataCenter insider”의 편집장입니다
데이터센터(Datacenter)란 무엇일까요?
안녕하세요, 데이터센터를 간략하게 알아보겠습니다.
데이터센터란 무엇일까요 ? 데이터 센터의 ownership 은 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 ownership 은 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 설비 입니 다. 전기실(수변전 설비 공간), 발전기실, UPS, 공조기 등이 포함 됩니다 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,
그림 1 Data Center Tiering 요약(출처: Uptime Institute)
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.
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데이터센터(IDC)가 무엇일까? 데이터센터 개념과 하는 일 자세하게 들여다보자
안녕하세요. 이번 포스팅에서는 IDC(Internet Data Center)라고도 부르는 데이터센터 에 대해서 알아보는 시간을 가지도록 하겠습니다.
▶ 데이터 센터란 무엇일까?
데이터 센터는 기업에서 서버와 스토리지(저장소)를 설치하고 운영하는 장소 입니다. 무수히 많은 서버가 모여 있는 곳이기 때문에 Server Hotel 혹은 Server Farm 이라고 부르기도 하는 데이터 센터는 중요한 역할을 하는 하드웨어가 효과적이고 안정적으로 운영되기 위해서 정교하게 관리되는 백업, 보안, 공조, 전원 관리 시스템과 화재나 폭우, 태풍 같은 재해에도 견딜 수 있는 시설을 갖추고 있습니다.
무수히 많은 서버가 모여 있는 데이터 센터
▶ 데이터 센터의 역사
데이터 센터가 본격적으로 등장하기 시작한 때는 1990년말 ~ 2000년 초반으로 흔히 닷컴버블이라는 표현으로 불리웠던 시대 입니다. IT업을 기반으로 하는 소규모의 벤처 기업이 많이 생겨나면서 독자적으로 서버를 운영하기에 비용적으로 부담스러웠던 기업들로부터 데이터 센터에 대한 수요가 발생하자 오늘날과 같은 IDC 사업이 진행되었습니다. 마치 공장에서 시간당 생산량이 중요한 척도로 사용되는 것처럼 데이터 센터에서는 얼마나 많은 서버를 안정적으로 운영할 수 있는지가 중요한 척도로 사용됩니다. 그래서 점점 더 큰 대규모 환경에서 안정적이고 효과적으로 서버를 운영할 수 있는 방법으로 발전 되었고 최근에는 기업의 수요에 탄력적으로 대응할 수 있도록 수 분내로 신규 기기를 투입할 수 있는 클라우드의 형태로 DcaaS(Data Center as a Service) 기술이 떠오르고 있습니다.
▶ 데이터 센터 등급(DC Level)
TIA(Telecommunications Industry Association) 이라는 단체는 데이터 센터의 표준을 정의하는 곳입니다. 이 단체에서 정의한 각 데이터 센터의 등급은 다음과 같습니다.
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
안정성 측면에서 바라보면 당연히 Tier 3보다 Tier 4가 더 뛰어난 성능이지만 Tier 4는 Tier 3에 비해서 약 2배에 가까운 공간과 인프라가 필요하기 때문에 그에 따른 비용이 훨씬 더 비쌉니다. 그래서 실제로는 많은 기업들이 비교적 더 경제적인 Tier 3의 운영을 더 선호하고 있는 상황입니다.
▶ 데이터 센터 구성요소
데이터 센터의 주요 구성 요소는 크게 4가지로 구성되어 있습니다.
1. 상면: 장비나 설비를 설치할 수 있는 공간으로, 실제 IT 장비를 설치할 수 있는 곳을 White Space, 장비를 설치할 수 없는 곳을 Grey Space로 구분하고 있습니다.
* 더 이상 사용할 상면 공간이 없으면 어떻게 대응할 수 있을까요? 상면 공간 확보에 관한 문제는 데이터 센터에서 지속적으로 발생하는 고민입니다. 우선, 데이터 센터에서는 항상 최적화를 위해서 업무를 진행하고 있고 서버를 가상화해서 전체 서버의 전력 부하와 공간을 줄이거나 설비 효율을 증대시키는 것을 통해서 수용 가능한 용량을 확보할 수 있습니다. 만일 더 이상 최적화를 통해서 가용 용량을 확보하기 어렵다면, 새로운 데이터 센터로 이전해야 할 필요가 발생합니다. 데이터 센터를 이전하는 것 이외에는 colocation이나 클라우드 컴퓨팅을 통해서 필요한 리소스를 확보할 수도 있습니다.
* Colocation은 한 기업의 데이터 센터 설비를 다른 기업에 제공하는 비즈니스 모델입니다. 마치 쉐어하우스처럼 하나의 데이터 센터에 여러 기업의 데이터 센터가 입주해있고 각 기업이 시스템을 각자 소유하고 데이터 센터 운영을 위한 전력, 냉각 인프라 같은 설비 관리를 공유합니다.
2. Support Infrastructure: 데이터 센터 운영 지원을 위해서 White Space 이외에 추가적으로 필요한 전기실, 발전기실, UPS(Uninterruptible Power Supply), 공조기 등을 포함하는 공간과 설비를 가리킵니다.
3. IT Equipment: 컴퓨팅 서비스를 제공하기 위해서 필요한 Rack(랙)과 서버, 스토리지, 네트워크 장비, 관리 시스템, 케이블링 등을 포함하는 용어입니다.
4. Operations: 운영 인력은 시스템을 정상적으로 운영 및 관리하기 위해서 필요한 경우 업그레이드와 수리를 담당합니다. 일반적으로 회사에서 IT 기술 운영 팀과 설비 지원 시스템 팀을 따로 두고 관리하도록 하고 있습니다. 특히 설비 지원 시스템을 담당하고 있는 System Engineer는 데이터 센터가 항시 정상 가동될 수 있도록 24/7 관리하고 있습니다.
데이터 센터 운영의 핵심은 안정성과 효율일 것입니다.
▶ 데이터 센터 관련 지표 / 인증
데이터 센터에 대해서 얘기할 때 그 효율이나 수준을 표현하기 위해서 사용되는 지표와 인증이 있는데 몇 가지 살펴보도록 하겠습니다.
1. PUE(Power Usage Effectiveness)
데이터 센터의 에너지 효율성을 표시하는 데 사용하는 단위 입니다. PUE는 데이터 센터에 인입되는 전력량을 그 안에 있는 데이터 센터의 인프라가 동작하면서 사용하는 전력량으로 나눈 값이다. 예를 들어 100W의 IT 장비를 동작시키는데 275W를 공급해야 한다면, PUE = 275/100 = 2.75가 됩니다. PUE는 IT 소비 전력 대비 전체 전력량의 비율로 표시되며, 1에 가까울수록 효율성이 좋은 것을 의미합니다. 일반적으로 1.3(우수)에서 3.0(나쁨)에 걸쳐 있고 평균은 2.5 정도입니다.
2. DCiE(Data Center Infrastructure Efficiency)
DCiE는 PUE와 함께 데이터 센터의 효율을 표시하는 또 다른 단위로, IT 장비에 공급되는 전력량을 전체 설비에 대한 공급 전력량 기준으로 백분율로 표현한 것 입니다. 다시 말해 데이터 센터 전체 전력 중 IT 장비가 사용하는 전력량이 몇 퍼센트인지 나타내며 100%에 근접할수록 효율이 좋은 것을 의미합니다. 일반적인 DCiE 값은 33%(나쁨)에서부터 77%(우수)에 걸쳐 있고 평균 DCiE는 40%입니다.
3. LEED Certified
LEED(Leadership in Energy and Environmental Design) 는 건물이나 설비에서 물 같은 자원이나 기타 에너지를 효율적으로 사용하고 있는지에 대해 판단하고, 이산화탄소 배출 감소와 실내 환경 품질(공조, 조명 등), 친환경 자재 채용 의무와 같은 항목을 다루고 있습니다. LEED 인증은 등급제인데, ‘표준'(계량 전 점수대비 40%~50%), ‘Silver'(50%~60%), ‘Gold'(60%~80%), ‘Platinum'(80% 이상)의 4단계가 있고, 가장 높은 등급인 Platinum 인증을 받을 경우 인증 비용을 환불받을 수 있습니다.
지금까지 데이터 센터가 어떤 것인지, 그리고 데이터 센터와 관련되어 어떤 용어와 지표들이 사용되고 있는지 살펴보았습니다. 앞으로 점점 더 데이터 센터에 대한 얘기를 많이 듣게 될 것으로 예상되는데 데이터 센터에 대한 이해에 도움이 되었으면 좋겠습니다. 감사합니다.
데이터 센터 운영이란?
멀티 클라우드 Kubernetes 플랫폼으로 애플리케이션을 더 빠르게 현대화하여 클라우드 전반에서 모든 애플리케이션을 일관되게 빌드하고 실행할 수 있습니다.
더 빠른 제품 생산
모든 퍼블릭 클라우드 또는 온프레미스 Kubernetes 클러스터에서 빠르고 안전하게 구축하고 배포할 수 있습니다.
Kubernetes 운영 간소화
안전한 멀티 클라우드 컨테이너 인프라를 대규모로 구축하고 운영할 수 있습니다.
애플리케이션 개발 전문가와 연결
기존 애플리케이션을 현대화하고 혁신적인 신제품을 구축하여 가치를 실현할 수 있습니다.
위키백과, 우리 모두의 백과사전
데이터 센터의 장비
데이터 센터(미국 영어: data center[1], 영국 영어: data centre[2])는 서버 컴퓨터와 네트워크 회선 등을 제공하는 건물이나 시설을 말한다. 서버 호텔(server hotel)이라고도 부른다. 데이터 센터는 인터넷의 보급과 함께 폭발적으로 성장하기 시작했다. 인터넷 검색, 쇼핑, 게임, 교육 등 방대한 정보를 저장하고 웹 사이트에 표시하기 위해 수천, 수만 대의 서버 컴퓨터가 필요하게 되자, 이 서버 컴퓨터를 한 장소에 모아 안정적으로 관리하기 위한 목적으로 인터넷 데이터 센터를 건립하게 되었다. 통신업체의 데이터 센터는 인터넷 데이터 센터(Internet data center, IDC), 클라우드 서비스를 위한 데이터 센터는 클라우드 데이터 센터(cloud data center)로 부르기도 하나, 요즘 이러한 용어들의 구분은 거의 사라지고 데이터 센터라는 용어 하나로 통합되어 쓰이고 있다.
이 분야의 글로벌 기업으로 디지털 리얼티가 있으며, 국내에서는 미국 주식을 하는 사람들에게 더 유명하다. 최근 글로벌 OTT서비스 및 기업이 한국으로 진출함에 따라 시장이 확대되고 있다.
데이터 센터는 매일 중단 없는 서비스를 제공하기 위해, 안정적인 전력 공급과 인터넷 연결 및 보안이 중요하다. 인터넷 데이터 센터는 주로 여러 층으로 된 고층 빌딩에 설치하며, 각 층마다 사용자 그룹별로 케이지(cage)를 설치하고 그 안에 여러 개의 랙(rack)을 설치한 뒤, 각 랙마다 스위치(switch)를 두고 여러 대의 서버 컴퓨터(server computer)를 연결하는 구조로 되어 있다. 또한 서버 컴퓨터에서 방출하는 열기를 식히기 위한 대용량 냉각 장치 등 일정한 온도와 습도를 유지하기 위한 항온 항습 장치를 설치하여 운영하고 있다. 데이터 센터의 원활한 운영을 위해서 전문 인력이 요구된다.
정부와 대기업은 자체 전산 설비를 운영하기 위해 별도의 데이터 센터를 운영할 수 있으나, 규모가 작은 공공기관과 중소기업들은 독자적인 데이터 센터를 운영하기 어렵다. 이러한 기업들을 위해 데이터 센터의 일정 공간과 회선을 임대해 주는 서비스가 생겨났는데, 이를 코로케이션(colocation) 서비스라고 한다. 코로케이션 서비스를 이용하기 위해서는 서비스 제공자에게 공간 사용료인 상면비와 인터넷 회선 사용료인 회선비를 지불해야 한다. 전력 사용비는 대체로 상면비에 포함하지만, 전력 사용량이 많은 경우 별도로 과금하기도 한다. 국내에서는 이해를 돕기 위해서 집에 빗대어 데이터 센터 “임주” 및 “임대”라는 말을 사용한다.
데이터 센터는 굉장히 많은 열을 발산하므로 냉각이 중요한데, 냉각 비용이 업체들에게는 부담이 된다. 페이스북은 데이터 센터의 냉각 비용을 절감하기 위해 스웨덴의 북극권에 데이터 센터를 세우기로 했다.[3]
데이터센터만의 자체적인 냉각 방식을 강조하기도 한다. 네이버 ‘데이터센터 각’은 NAMU (NAVER Air Membrane Unit) 기술을 사용하는데, 찬물이 흐르는 벽에 바람을 통과시켜 기화 작용으로 온도를 낮추는 방식이다. 애초에 데이터센터 자체를 불어오는 자연풍을 가장 효율적으로 쓸 수 있도록 V자 형으로 설계했다고 한다.
입지 자체를 추운 곳에 선정해서 이득을 보기도 한다. 페이스북 데이터 센터는 1.07이라는 경이적인 PUE 값을 달성했다고 주장한 바 있다. 참고로 네이버 데이터 센터 각은 1.09 PUE 라는 수치를 보유하고 있다. 아주 추운 지방에서 외기도입 냉각방식 데이터센터를 사용해 에어컨, 선풍기를 안 틀고 운영한 덕분이다. 저 0.07은 전등이나 사무실 집기 등이 소비한 전력량이다. 측정방식 및 로우데이터를 공개하지 않아 신뢰하기는 조금 미심쩍은 구석도 있다.
데이터 센터 구조
Db2® Mirror에서 사용하는 동기 복제 아키텍처로 인해, 노드 간의 최대 거리를 제한하는 고속 네트워크 연결이 필요합니다. 지원되는 고속 네트워크 프로토콜 중 일부의 라우팅이 불가능하거나, 2개의 노드 간에 회선을 통해 전송된 데이터를 암호화하지 않습니다. 암호화를 지원하는 고속 네트워크 어댑터의 사용을 선택하면, Db2 Mirror 복제가 안전하면서도 최대 10km까지 물리적으로 분리될 수 있는 구현이 제공됩니다. 다수의 구성이 지원되며, 이 절에서는 그 예로서 다수의 옵션을 제시합니다. 사용자의 특정 구현은 해당되는 비즈니스 복원성 및 재해 복구 요구사항에 따라 서로 다릅니다.
하나의 기억장치 서버가 포함된 Db2 Mirror 환경 단일 스토리지 서버의 사용은 Db2 Mirror 사용의 기본 구성입니다. 이 구성의 경우 설정 관점에서 몇 가지 장점이 존재합니다. 단일 스토리지 서버를 사용하면, FlashCopy®를 이용하여 자체 환경을 매우 빠르게 설정할 수 있습니다. 스토리지 복원성을 제공하는 재해 복구 전략을 보유한 경우, 이는 고려할 구성일 수 있습니다. 동일한 Power® 서버의 2개 LPAR에서 Db2 Mirror를 구현하여 하드웨어 풋프린트를 추가로 줄이도록 선택할 수 있습니다. 단, 이러한 경우 복원성 저하를 감수해야 합니다. 그림 1. 하나의 기억장치 서버가 포함된 기본 구성
두 개의 기억장치 서버가 포함된 기본 환경 복수의 기억장치 서버를 사용하는 경우 기억장치 가동 중단 중에 활동 노드가 실행 및 사용 가능한 상태로 유지되도록 하여 추가적인 중복성이 제공됩니다. 두 개의 기억장치 서버를 사용하는 경우 FlashCopy 대신 리모트 복사 기술을 사용하여 Db2 Mirror를 설정합니다. 복수의 HMC는 추가적인 중복성 계층을 제공하며 Db2 Mirror 설정 프로세스에서 완전히 지원됩니다. 그림 2. 두 개의 기억장치 서버가 포함된 기본 구성
데이터 센터 간 Db2 Mirror 노드는 해당 환경에서 어댑터 및 네트워크 토폴로지의 유형에 따라 최대 10km 떨어진 서로 다른 데이터 센터 내에 물리적으로 위치할 수 있습니다. 노드 간에 동기적으로 복제된 데이터를 보호할 수 있도록, 암호화된 프로토콜 사용을 권장합니다. 그림 3. 원거리의 Db2 Mirror
Db2 Mirror 및 재해 복구 고려사항 Db2 Mirror는 지속적인 가용성 솔루션입니다. 이 솔루션은 재해 복구(DR) 솔루션으로 고려되지 않습니다. Db2 Mirror는 DR 전략 내에서 사용하여 재해 상황에서도 가용성을 대폭 개선할 수 있습니다. 다음의 그림은 재해 복구를 포함하도록 Db2 Mirror를 구성할 수 있는 한 가지 방법의 예입니다. 그림 4. DR을 사용하는 Db2 Mirror 고려사항 위의 그림에서, 왼쪽에는 지속적으로 가용한 Db2 Mirror 노드의 쌍이 있습니다. 노드 간의 최대 거리는 해당 환경에서 어댑터 및 네트워크 토폴로지의 유형에 따라 200m – 10km 사이입니다. 위의 그림에서, 오른쪽에는 재해 복구 사이트가 있습니다. 이 사이트에서 재해 복구 솔루션에 대한 옵션이 있습니다. 다른 Db2 Mirror 쌍이 있거나 없을 수 있는 단일 Power 서버를 보유하거나, 다중 Power 서버와 다중 스토리지 서버를 사용하는 다른 Db2 Mirror 쌍을 보유할 수 있습니다. 지속적 가용성 사이트(왼쪽)와 재해 복구 사이트(오른쪽) 간의 통신은 IASP의 PowerHA® Metro/Global Mirror, 전체 시스템 복제 또는 시장에 있는 여러 논리적 복제 솔루션 중 하나와 같은 다양한 기술을 사용하여 달성할 수 있습니다.
“데이터센터란 무엇인가” 2020년 현주소와 앞으로의 변화
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키워드에 대한 정보 데이터 센터 구조
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