Datakeskus

CERNin palvelinhuone Sveitsissä.

Esimerkki korotetusta lattiasta palvelinhuoneessa.

Portti estämässä luvattoman pääsyn.

Datakeskus eli palvelinkeskus (myös tietokonesali tai konesali) on huone tai rakennus, jossa on useita tietokoneita ja niiden oheisjärjestelmiä, jotka tallentavat ja käsittelevät suuria määriä dataa. Niissä voi olla suurimmillaan useita satoja tuhansia yksittäisiä palvelimia ja sähkönkulutus voi olla useiden megawattien luokkaa. Vuonna 2008 palvelinkeskusten sähkön kokonaiskulutuksen arvioitiin olevan 120 TWh luokkaa. Tällöin niiden käyttämän sähköntuotannon päästöt ovat jo monien teollisuudenalojen, kuten terästeollisuuden, kanssa samaa luokkaa. Vuonna 2008 palvelinkeskusten kuluttaman energian tuotannon päästöjen arvoidaan olevan hieman alle lentoliikenteen päästöjen. Monissa datakeskuksissa ongelmana on, että ne toimivat täydellä kapasiteetilla kellon ympäri varsinaisesta tarpeesta riippumatta ja siten hukkaavat energiaa. Eräät yhtiöt kuten Facebook ja Google kertovat käyttävänsä uudelleen suunniteltua ohjelmistoa ja laitteistoa vähentämään hukattua energiaa.

Telecommunications Industry Association (TIA) on julkaissut standardin TIA-942, jonka mukaan datakeskukset luokitellaan neljään tasoon infrastruktuurin mukaan: perustasolla on vain yksinkertaiset järjestelmät ilman redundanssia ja vain osittainen varautuminen fyysisiin tilanteisiin; neljännellä tasolla on vikasietoinen infrastruktuuri ja useita toisistaan riippumattomia polkuja, rinnakkainen huollettavuus, sietoisuus yhden järjestelmän hajoamiseen ilman palveluhäiriötä ja suojautuminen lähes kaikilta fyysisiltä tilanteilta.

Jäähdytys ja lämpötilan hallinta ovat datakeskuksen operoinnissa suurimpia kustannuksia. Suuren kokoluokan datakeskukset optimoivat ilmavirtauksen koko rakennuksessa. Vaikka energiatehokkuus on huipputasoa datakeskuksen mittakaavan myötä energiatarve on suuri. Eräänä keinona energian käytön vähentämiseen on ehdotettu joutilaana olevin palvelimien sammuttamista, mutta tässä on haittapuolia. Sammutus vaatii myös aikaa ja energiaa, palvelimia ei ole aina suunniteltu sammutettaviksi ja käynnistysajan vuoksi menetetään reaktiivisuutta muuttuvaan tilanteeseen. Vaihtoehdoksi esitetään myös hibernaatiotilaa.

Datakeskukset vaativat sekä fyysisen että loogisen turvallisuuden suunnittelua myös ihmisten aiheuttamien uhkien kannalta.

Tekoälybuumin myötä vuonna 2024 kerrottiin sähkön tuotannon ja jakelun olevan rajoittava tekijä uusille datakeskushankkeille. Suuret yritykset etsivät uusia paikkoja datakeskuksille ja analyytikoiden mukaan useiden maiden on uudistettava sähköverkkonsa. Myös jäähdytysveden saatavuus on vaikuttava tekijä paikan valinnassa.

Energian käyttö

Datakeskusten käyttämän energian mittana on Power Usage Effectiveness (PUE). Datakeskuksen virrankäyttöön liittyviä laitteita ovat:

• UPS-laitteet
• kytkentälaitteet
• generaattorit
• virranjakojärjestelmät (PDU)
• akut
• valaistus
• IT-laitteiden ulkopuolinen hävikki
• jäähdyttimet
• ilmastointijärjestelmät
• ilmankäsittely
• pumput
• jäähdytystornit

IT-laitteita ovat:

• tietokoneet
• tallennuslaitteet (massamuistit, kiintolevyt, nauha-asemat)
• tietoverkoissa käytettävät laitteet (kytkimet, reitittimet)
• valvontalaitteet (KVM-kytkimet, tietokonenäytöt)

Ilmansaasteesta kärsivillä alueilla datakeskuksen ilma suodatetaan laitteiston suojaamiseksi esimerkiksi korroosioolta.

Datakeskukset eri maissa

Suomessa suuria datakeskuksia ovat muun muassa Googlen keskus Haminassa, Yandexin Mäntsälään perustama keskus, sekä saksalaisen Hetznerin keskus Tuusulassa. Myös Microsoft kertoi rakennuttavansa datakeskuksen Espooseen.

Indianan yliopiston palvelinkeskus

CBRE:n mukaan vuonna 2023 Euroopassa oli kysyntää 601 MW edestä lisäkapasiteetille, mutta vain 561 MW uutta kapasiteettia lisättiin 12 kuukauden aikana. Tämä oli toinen kerta viiden vuoden aikana kun kysyntä ylittää tarjonnan. Suurin kysyntä oli suurilla markkinoilla Euroopan suurissa kaupungeissa. Suuret rakennuskustannukset johtavat suuriin vuokrakustannuksiin käyttäjille, jonka myötä vain suurimmat toimijat ovat asiakkaina ja pienemmille toimijoille on heikompi saatavuus. Toisen raportin mukaan kasvavan kapasiteetiin tarpeen myötä materiaaleista ja raskaasta kalustosta rakentamiseen on pulaa. Tuotannossa ei ole myöskään riittävästi tiloja ennustetun tarpeen täyttämiseen. Pulaa on myös yhteyksistä sähkönsiirtoverkkoon, sekä osaavasta työvoimasta.

Isossa-Britanniassa on noin 400-600 kaupallista datakeskusta, jotka vievät noin 2,5 prosenttia Yhdistyneiden Kuningaskuntien sähkönkulutuksesta. Irlannissa datakeskukset veivät 21 prosenttia maan sähkönkulutuksesta kun asunnot veivät 18 prosenttia vuonna 2022. Tekoälyn käytön kysynnän vuoksi sähköyhtiöt ovat joutuneet muuttamaan suunnitelmiaan tuotantotapojen muutoksesta. Muun muassa Amazon Web Services ja Google ovat ilmaisseet kiinnostuksensa pieniin modulaarisiin ydinreaktoreihin energiatarpeen kattamiseksi. The Guardianin analyysin mukaan suurten yritysten datakeskuksien päästöt ovat merkittävästi korkeammat kuin yritysten omien raporttien mukaan.

Historia

1960-luvulla tietokoneet olivat suurtietokoneita, jotka sijaitsivat niille varatuissa huoneissa ("datakeskuksissa"). Suurtietokoneet saattoivat maksaa miljoonia ja käyttäjiä olivat valtion osastot tai suuryritykset. 1980-luvulla mikrotietokoneet yleistyivät toimistoissa. 1990-luvulla dot.com-buumin aikana datakeskukset yleistyivät voimakkaasti: yritykset tarvitsivat keinon Internetissä esiintymiseen.

Aiheesta muualla

• Kuvia tai muita tiedostoja aiheesta Datakeskus Wikimedia Commonsissa