Controles Ambientais do Data Center

Os controles ambientais protegem o hardware de data centers contra ameaças físicas sem relação com ataques cibernéticos: superaquecimento, inundação, incêndio, falhas de energia e danos causados pela umidade. Uma sala de servidores que atinja 95 °F devido a uma falha no AC começará a reduzir o desempenho e apresentar falhas em poucos minutos. Um único vazamento de tubulação de água acima de um rack de servidores pode destruir equipamentos avaliados em milhões de dólares. Os controles ambientais protegem diretamente o componente de disponibilidade da tríade CIA.

Os servidores geram uma quantidade significativa de calor, e o calor é seu principal inimigo. Os data centers utilizam sistemas HVAC (aquecimento, ventilação e ar-condicionado) projetados especificamente para ambientes de TI. A ASHRAE recomenda manter a temperatura de entrada dos servidores entre 64,4 °F e 80,6 °F (18 °C–27 °C). O confinamento de corredores quentes e frios melhora a eficiência do resfriamento ao direcionar o ar frio somente para a parte frontal dos servidores (corredor frio) e conduzir o ar quente da parte traseira dos servidores (corredor quente) para os caminhos de retorno do ar, impedindo a mistura entre o ar quente e o frio.

Extremos de umidade danificam o hardware. Baixa umidade (abaixo de 40% RH) permite o acúmulo de descarga eletrostática (ESD), que pode destruir componentes eletrônicos sensíveis. Alta umidade (acima de 60% RH) provoca condensação nas placas de circuito, causando curtos-circuitos e corrosão. Os data centers mantêm a umidade relativa entre 40% e 60% RH. Sensores de monitoramento ambiental acompanham continuamente a temperatura e a umidade em vários locais dos racks, alertando a equipe de operações quando os valores saem das faixas aceitáveis.

Os data centers utilizam detecção de incêndio especializada, em vez de detectores de fumaça residenciais. Os sistemas VESDA (aparelho de detecção muito precoce de fumaça) coletam ativamente amostras de ar por dutos no teto e podem detectar partículas de combustão antes que surja fumaça visível, proporcionando tempo para investigar e suprimir o incêndio antes que ele se espalhe. Detectores de ionização respondem rapidamente a incêndios com chamas. Detectores fotoelétricos respondem melhor a incêndios latentes. A maioria dos data centers modernos implementa vários tipos de detectores com sistemas de alarme em dois estágios, que exigem o acionamento de vários detectores antes que a supressão seja ativada.

Sistemas tradicionais de sprinklers de água destroem equipamentos eletrônicos mesmo quando extinguem incêndios. Os data centers utilizam sistemas de supressão com agentes limpos, que extinguem incêndios sem danificar os equipamentos. O FM-200 (HFC-227ea) suprime incêndios absorvendo o calor da reação de combustão. O Novec 1230 (FK-5-1-12) é semelhante, mas tem menor potencial de aquecimento global. O Inergen e o Argonite são sistemas de gases inertes que reduzem a concentração de oxigênio abaixo do nível que sustenta a combustão. Todos os agentes limpos são seguros para espaços ocupados quando usados nas concentrações de design.

As fontes de alimentação ininterrupta (UPS) fornecem bateria de reserva instantânea quando a energia da rede elétrica falha, permitindo que os servidores continuem operando e dando tempo para que os geradores sejam iniciados. Os sistemas UPS são classificados pela forma como lidam com a energia normal: UPS offline/de espera (comuta para a bateria somente em caso de falha — breve tempo de transferência), UPS interativa (regula a tensão sem comutar para a bateria diante de pequenas flutuações) e UPS online/de dupla conversão (funciona sempre pelo inversor — tempo de transferência zero, ideal para sistemas críticos). Os data centers utilizam UPS de dupla conversão para os servidores.

Os sistemas UPS normalmente fornecem de 10 a 30 minutos de autonomia da bateria — tempo suficiente para um desligamento controlado ou para a inicialização do gerador. Os geradores a diesel fornecem energia prolongada durante interrupções extensas. Os geradores devem ser: testados mensalmente sob carga (não apenas ligados), mantidos com suprimento de combustível suficiente para 72 a 96 horas de operação e projetados com chaves de transferência automática (ATS) que detectem a falha da rede elétrica e comutem para o gerador sem intervenção manual. Normalmente, os geradores ficam localizados em áreas externas ou em salas separadas, com isolamento contra incêndio em relação ao edifício principal.

Os servidores corporativos têm fontes de alimentação duplas, cada uma conectada a um circuito elétrico separado. Os data centers implementam redundância de energia N+1 ou 2N: N+1 significa um UPS/gerador adicional além do necessário, de modo que a falha de um deles não cause uma interrupção. 2N significa caminhos de energia totalmente duplicados, desde a entrada da rede elétrica, passando pelo UPS, pelo PDU (Power Distribution Unit) e pela fonte de alimentação do servidor — redundância completa em todos os pontos. Cada caminho de energia é alimentado, sempre que possível, por uma alimentação elétrica e uma subestação diferentes, para obter a máxima resiliência.

A água representa um grande risco para os data centers — devido a vazamentos no telhado, rompimento de tubulações acima dos pisos elevados e condensação do HVAC. Sensores de detecção de vazamento de água são instalados sob os pisos elevados (especialmente perto das unidades de HVAC), sob as unidades de ar-condicionado de salas de computadores (CRAC) e nos pontos de passagem de tubulações pelas paredes. Os sistemas modernos usam cabos de detecção instalados ao longo das áreas de risco, que acionam um alarme ao entrar em contato com a água. Válvulas de fechamento automático podem isolar trechos de tubulação com vazamento quando um alarme de água é acionado.

Os sistemas de monitoramento ambiental (EMS) fornecem visibilidade em tempo real de todas as condições ambientais em um data center: temperatura, umidade, consumo de energia, status do UPS, nível de combustível do gerador e detecção de água. As plataformas modernas de EMS oferecem painéis de controle para a equipe de operações, alertas automatizados por SMS/e-mail quando os limites são excedidos, tendências históricas para o planejamento de capacidade e integração com ferramentas de DCIM (Data Center Infrastructure Management) que correlacionam os dados ambientais com a localização dos ativos de IT.

Os próprios sistemas de controle ambiental devem ser protegidos fisicamente. Os painéis de controle do HVAC, as interfaces de gerenciamento do UPS e as unidades de distribuição de energia devem permanecer trancados e ter o acesso controlado — um invasor com acesso a um termostato pode elevar a temperatura a níveis destrutivos. Redes de gerenciamento fora de banda, separadas da rede de produção, são usadas para acessar o monitoramento ambiental, de modo que um incidente de segurança de rede também não desative o monitoramento. Os controles de alterações devem exigir autorização antes que qualquer pessoa possa modificar os pontos de ajuste de temperatura, os limites de energia ou as configurações do sistema de supressão.

Teste sua compreensão dos conceitos de CompTIA Security+ (SY0-701) apresentados nesta lição.

Nesta lição, você aprendeu que: os controles de HVAC e umidade mantêm o hardware em condições operacionais seguras, a supressão de incêndio com agente limpo protege os equipamentos, ao contrário dos sprinklers de água, e os sistemas redundantes de UPS e geradores garantem a disponibilidade durante interrupções de energia de qualquer duração. A seguir, exploraremos a segurança do hardware — TPM, Secure Boot e criptografia de unidades para proteger dispositivos contra attacks físicos.