Data Centres (CED) – Dietro le quinte del web

Durante l’estenuante scelta di un film da vedere (che vi porterà inevitabilmente a guardare di nuovo tutta la quarta stagione di Friends),  vi siete mai posti la domanda:

“Ma dove si trovano fisicamente questi film?”

La domanda ci obbliga a chiamare in causa il cloud computing, ossia la capacità di “archiviare” i nostri dati in rete memorizzandoli su piattaforme hardware remote, invece che sul nostro televisore.

I file, come ad esempio film e serie tv, sono sempre accessibili tramite internet, eliminando la necessità dei cari Blu-ray, dvd e videocassette (per i più nostalgici).

Ma la domanda, a questo punto, si sposta: “Ma il cloud dov’è?”.

Bene, per rispondere a questa domanda è necessario presentare i Centri di Elaborazione Dati (CED, o Data Centres), i giganti silenziosi dell’internet.

Gli impianti CED, un po’ di storia

Già nel 1945 si può ricordare il primo sistema digitale programmabile utilizzato dal Laboratorio di Ricerca Balistica statunitense (Ballistic Research Laboratory, Maryland) per calcolare le traiettorie dei missili.

L’ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) era in grado di fare 5000 operazioni al secondo, occupava più di 1.800 m², ed ebbe un ruolo chiave nella ricerca correlata alla bomba ad idrogeno grazie al nuovo metodo di campionamento casuale “Monte Carlo” (di cui un giorno, forse, parleremo).

Negli anni ’70, con la commercializzazione del primo microprocessore monolitico Intel 4004, la tecnologia informatica inizia ad essere alla portata commerciale del pubblico e, negli anni ’80, viene posizionato sul mercato il primo Personal Computer, ossia l’IBM PC.

Voi vi starete chiedendo, cosa c’entra la storia del computer con il Cloud e con i Data Centres?

Immaginate di tornare agli anni ’90. Le aziende iniziano a richiedere sempre più spesso servizi informatici, cresce la domanda di apparecchiature digitali, e iniziano a nascere vari fornitori di servizi di hosting che, grazie a grandi stanze piene di computer (server), danno vita alla base di quello che nel giro di pochi decenni diventerà il cloud computing.

L’utilizzo energetico medio degli impianti CED più grandi si aggira intorno ai 20-50MW all’anno (la quantità di energia necessaria per alimentare fino a 37.000 abitazioni), si stima che il consumo energetico di questi impianti sia quasi il 3% di quello globale (con la previsione di arrivare al 4% nel 2030).

Come è fatto un Data Centre?

Come tutte le infrastrutture,  il primo dettaglio da curare per la realizzazione di un impianto CED è la scelta delle aree. La valutazione tecnico-economica tiene conto di vari fattori, tra i quali i più importanti:

• prossimità dell’infrastruttura energetica: non è un segreto che per far funzionare qualcosa sia necessaria l’energia elettrica. Questa regola non esclude i Data Centres, che devono essere collegati alla rete elettrica per poter effettuare il loro calcoli. La vicinanza ad infrastrutture già esistenti, quindi, è un primo elemento da valutare;
• prossimità all’infrastruttura digitale: una volta che il sito ha energia, è necessario collegarlo a internet e, sempre più spesso, ad altri data centres. I siti, inoltre, non dovranno essere troppo distanti tra loro, per evitare che ci sia un ritardo (anche infinitesimale) nella trasmissione delle informazioni;
• caratteristiche del territorio: molti dettagli della localizzazione, anche solo in termini geografici, possono influire sulla progettazione dell’impianto. Temperatura media, rischi idrogeologici, frequenza di precipitazioni e fattori di rischio ambientale potrebbero influire con la continuità del servizio.

Per ora, in ogni caso, non abbiamo parlato di come sono fatti i CED. Parliamo dei tre componenti fondamentali, che troveremo sempre in ogni impianto data centre in ogni parte del mondo:

• server racks: ossia delle applicazioni molto compatte di gruppi di server a torre, composti da CPU, ventole per il raffreddamento, sistemi di memoria storage, schede di rete, etc. I vari scopi, ossia le funzionalità offerte da un server rack sono, fondamentalmente: fornire un’elevata potenza di calcolo, fornire memoria di archiviazione virtuale (data storage), servizi di VPN, etc.;
• sistemi di continuità energetica: considerando la vitalità della continuità della fornitura dell’energia (nel mondo CED non si apprezzano i blackout), in ogni impianto si potranno trovare varie infrastrutture elettriche di emergenza, come gruppi di continuità (Uninterruptible Power Supply, UPS) dimensionati per coprire le necessità di tutto o di una parte dell’impianto. In molti casi, è prevista anche la realizzazione di piccole centrali termoelettriche per la produzione di energia in sito, come dei gruppi elettrogeni, ma più in grandi;
• impianto di raffreddamento dei server: è noto che i computer si surriscaldano quando funzionano a pieno regime. Pensate a un intero edificio pieno di computer che macinano dati tutto il giorno, tutti i giorni. Sarà necessario raffreddare l’atmosfera per evitare guasti e malfunzionamenti. L’energia necessaria per questa attività può diventare così alta che diventa un importante elemento di valutazione dell’efficienza dell’impianto (Power Usage Effectiveness, PUE).

Cosa fare con un CED, usi e tipologie

Si possono identificare tre tipologie principali di impianti CED, sulla base dell’utilizzo che ne si fa e delle caratteristiche dei dati in essi archiviati.

• DC on-premise: sono gli impianti CED completamente di proprietà dell’utilizzatore del dato, caratteristici di applicazioni aziendali contenute. Avere il controllo dell’intera infrastruttura può essere un vantaggio da un punto di vista di gestione e sicurezza, ma necessità di numerose applicazioni distribuite specificamente sui siti dove necessario;
• DC co-location: sono impianti CED che fanno servizio di calcolo e archiviazione on-demand per terzi. Il proprietario del sito garantisce la gestione della sicurezza e dei servizi (come fornitura energetica e raffreddamento) prevedendo dei costi mensili fissi per gli acquirenti;
• DC hyperscale: sono gli impianti CED più grandi e potenti, che garantiscono un’ampia gamma di servizi e maggiore flessibilità di utilizzo.

Ma la domanda rimane: “che cosa può fare un data centre?”

Avete mai usato ChatGpt? Se la risposta è “sì”, avete collegato il vostro computer ad un CED a ovest di Des Moine, Iowa.

In questa cittadina, capitale dello stato e gemellata con la provincia di Catanzaro (storia vera), possiamo infatti trovare il Data Centre che ospita i server di calcolo che elaborano per conto del chatbot.

Parlando di generazione di immagini, avete sentito parlare di Midjourney? Se mai doveste generare l’immagine (come ho fatto io, molte volte) avete fatto l’accesso a svariati server cloud di Google. Il cloud in questione ha vari CED sparsi per il mondo (divertitevi a cercarli qui).

La nuova società digitale

Considerando:

• gli obiettivi di digitalizzazione della Pubblica Amministrazione del PNRR;
• la stabile tendenza a spostare tutte le attività che lo permettono su supporti digitali, spesso quasi totalmente in cloud;
• a recente diffusione dell’uso dell’intelligenza artificiale per la generazione di testi e immagini

possiamo aspettarci che non vedremo una diminuzione del numero di impianti CED nel territorio europeo.

Alla fine del 2022 (come specificato dall’Overview del Piano di Sviluppo Terna 2023), le richieste di connessione alla Rete Nazionale italiana per la realizzazione dei centri di elaborazione dati (CED, o datacenters) risultano un elemento particolarmente rilevante se si considera la dimensione delle iniziative, la loro numerosità e concentrazione geografica.

Alla fine di dicembre 2022, il 67,7% del totale delle richieste di connessione per prelievo di energia in Lombardia (dove il fenomeno è in forte espansione) corrisponde a richieste di connessione per impianti CED, specificamente nelle provincie di Milano (81%), Monza e della Brianza (6%) e Pavia (13%).

La nostra volontà di digitalizzare ha, quindi, un forte impatto economico e territoriale che influenza, e influenzerà, lo sviluppo delle infrastrutture primarie della nostra società.

Fonti

https://www.treccani.it/enciclopedia/cloud-computing/

https://web.archive.org/web/20181024232055/https://blog.rackspace.com/datacenter-evolution-1960-to-2000

https://web.archive.org/web/20110814181522/http://ftp.arl.mil/~mike/comphist/eniac-story.html

https://www.intel.com/content/wwwus/en/history/museum-story-of-intel-4004.html

https://www.techtarget.com/searchdatacenter/How-to-design-and-build-a-data-center

https://aws.amazon.com/it/what-is/data-center/

https://www.corriere.it/tecnologia/24_gennaio_16/iowa-la-casa-di-chatgpt-i-suoi-data-center-consumano-ogni-settimana-fino-a-cinque-milioni-di-litri-d-acqua-c1ccba06-319c-4766-ba94-fd66fc892xlk.shtml

https://www.prnewswire.com/news-releases/midjourney-selects-google-cloud-to-power-ai-generated-creative-platform-301771558.html

https://www.terna.it/it/sistema-elettrico/rete/piano-sviluppo-rete