Controlli ambientali del data center

I controlli ambientali proteggono l'hardware dei data center da minacce fisiche che non hanno nulla a che vedere con gli attacchi informatici: surriscaldamento, allagamenti, incendi, interruzioni di corrente e danni causati dall'umidità. Una sala server che raggiunge i 95 °F a causa di un guasto all'impianto di climatizzazione inizierà a ridurre le prestazioni e a bloccarsi nel giro di pochi minuti. Una singola perdita da una tubazione dell'acqua sopra un rack di server può distruggere apparecchiature per milioni di dollari. I controlli ambientali proteggono direttamente il componente di disponibilità del modello CIA.

I server generano una quantità considerevole di calore, che rappresenta il loro principale nemico. I data center utilizzano sistemi HVAC (Heating, Ventilation, and Air Conditioning) progettati specificamente per gli ambienti IT. ASHRAE raccomanda di mantenere la temperatura dell'aria in ingresso ai server tra 64,4 °F e 80,6 °F (18 °C–27 °C). Il contenimento dei corridoi caldi e freddi migliora l'efficienza del raffreddamento dirigendo l'aria fredda solo verso la parte anteriore dei server (corridoio freddo) e convogliando l'aria calda dalla parte posteriore dei server (corridoio caldo) nei percorsi di ritorno dell'aria, impedendo che l'aria calda e fredda si mescolino.

Valori estremi di umidità danneggiano l'hardware. Una bassa umidità (inferiore al 40% di umidità relativa) favorisce l'accumulo di scariche elettrostatiche (ESD), che possono distruggere i componenti elettronici sensibili. Un'elevata umidità (superiore al 60% di umidità relativa) provoca condensa sulle schede elettroniche, causando cortocircuiti e corrosione. I data center mantengono l'umidità relativa tra il 40% e il 60%. I sensori di monitoraggio ambientale rilevano continuamente temperatura e umidità in più punti dei rack, avvisando il personale operativo quando i valori escono dagli intervalli accettabili.

I data center utilizzano sistemi specializzati di rilevamento degli incendi, diversi dai rilevatori di fumo domestici. I sistemi VESDA (Very Early Smoke Detection Apparatus) prelevano attivamente campioni d'aria dai condotti a soffitto e possono rilevare le particelle della combustione prima che si sviluppi fumo visibile, lasciando il tempo di indagare e intervenire prima che l'incendio si propaghi. I rilevatori a ionizzazione rispondono rapidamente agli incendi con fiamme. I rilevatori fotoelettrici rispondono meglio agli incendi covanti. La maggior parte dei data center moderni utilizza più tipi di rilevatori con sistemi di allarme a due stadi, che richiedono l'attivazione di più rilevatori prima di avviare la soppressione.

I tradizionali impianti sprinkler ad acqua distruggono le apparecchiature elettroniche anche quando estinguono gli incendi. I data center utilizzano sistemi di soppressione a agente estinguente pulito, che estinguono gli incendi senza danneggiare le apparecchiature. FM-200 (HFC-227ea) sopprime gli incendi assorbendo il calore della reazione di combustione. Novec 1230 (FK-5-1-12) è simile, ma ha un potenziale di riscaldamento globale inferiore. Inergen e Argonite sono sistemi a gas inerte che riducono la concentrazione di ossigeno al di sotto del livello necessario alla combustione. Tutti gli agenti puliti sono sicuri negli spazi occupati quando utilizzati alle concentrazioni previste dal progetto.

I sistemi Uninterruptible Power Supplies (UPS) forniscono un'alimentazione immediata tramite batteria quando viene a mancare la corrente di rete, consentendo ai server di rimanere operativi e dando ai generatori il tempo di avviarsi. I sistemi UPS si classificano in base al modo in cui gestiscono l'alimentazione normale: UPS offline/standby (passa alla batteria solo in caso di guasto, con un breve tempo di commutazione), UPS line-interactive (regola la tensione senza passare alla batteria per le fluttuazioni minori) e UPS online a doppia conversione (funziona sempre tramite inverter, con tempo di commutazione nullo, ed è la soluzione migliore per i sistemi critici). I data center utilizzano UPS a doppia conversione per i server.

I sistemi UPS forniscono in genere da 10 a 30 minuti di autonomia a batteria, sufficienti per un arresto controllato o per l'avvio del generatore. I generatori diesel forniscono alimentazione prolungata durante le interruzioni di corrente estese. I generatori devono essere: testati mensilmente sotto carico (non solo avviati), sottoposti a manutenzione con una scorta di carburante sufficiente per 72-96 ore di funzionamento e progettati con commutatori di trasferimento automatico (ATS) che rilevano il guasto della rete elettrica e commutano al generatore senza intervento manuale. In genere, i generatori sono collocati all'esterno o in locali separati, con compartimentazione antincendio rispetto all'edificio principale.

I server aziendali dispongono di alimentatori ridondanti, ciascuno collegato a un circuito elettrico separato. I data center implementano la ridondanza dell'alimentazione N+1 o 2N: N+1 significa avere un UPS o un generatore aggiuntivo oltre a quelli necessari, in modo che il guasto di uno di essi non causi un'interruzione. 2N significa disporre di percorsi di alimentazione completamente duplicati, dall'ingresso della rete elettrica passando per UPS, PDU (Power Distribution Unit) e alimentatore del server, con ridondanza completa in ogni punto. Quando possibile, ogni percorso di alimentazione viene alimentato da una linea elettrica e da una sottostazione diverse, per garantire la massima resilienza.

L'acqua rappresenta un rischio significativo per i data center: può provenire da perdite dal tetto, dalla rottura di tubi sopra i pavimenti rialzati e dalla condensa degli impianti HVAC. I sensori di rilevamento delle perdite d'acqua vengono collocati sotto i pavimenti rialzati (soprattutto vicino alle unità HVAC), sotto le unità CRAC (computer room air conditioning) e nei punti in cui i tubi attraversano le pareti. I sistemi moderni utilizzano una fune di rilevamento che corre lungo le aree a rischio e attiva un allarme al minimo contatto con l'acqua. Le valvole di chiusura automatiche possono isolare le sezioni di tubo che perdono quando si attiva un allarme per presenza d'acqua.

I sistemi di monitoraggio ambientale (EMS) offrono visibilità in tempo reale su tutte le condizioni ambientali di un data center: temperatura, umidità, consumo energetico, stato degli UPS, livello del carburante dei generatori e rilevamento dell'acqua. Le moderne piattaforme EMS offrono dashboard per il personale operativo, avvisi automatici tramite SMS/e-mail quando vengono superate le soglie, analisi degli andamenti storici per la pianificazione della capacità e integrazione con gli strumenti DCIM (Data Center Infrastructure Management), che correlano i dati ambientali con la posizione degli asset IT.

Anche i sistemi di controllo ambientale devono essere protetti fisicamente. I pannelli di controllo HVAC, le interfacce di gestione degli UPS e le unità di distribuzione dell'alimentazione devono essere chiusi a chiave e soggetti a controllo degli accessi: un aggressore che abbia accesso a un termostato può aumentare la temperatura fino a livelli distruttivi. Per accedere al monitoraggio ambientale si utilizzano reti di gestione out-of-band, separate dalla rete di produzione, così che un incidente di sicurezza di rete non disabiliti anche il monitoraggio. Le procedure di gestione delle modifiche devono richiedere un'autorizzazione prima che chiunque possa modificare i setpoint della temperatura, le soglie di alimentazione o le impostazioni del sistema di soppressione.

Verifichi la propria comprensione dei concetti di CompTIA Security+ (SY0-701) trattati in questa lezione.

In questa lezione ha appreso che: i controlli HVAC e dell'umidità mantengono l'hardware entro condizioni operative sicure, la soppressione degli incendi con agenti puliti protegge le apparecchiature, a differenza degli sprinkler ad acqua, e i sistemi UPS e i generatori ridondanti garantiscono la disponibilità durante interruzioni di corrente di qualsiasi durata. Nella prossima lezione esamineremo la sicurezza dell'hardware: TPM, Secure Boot e crittografia delle unità per proteggere i dispositivi dagli attacchi fisici.