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.
IDC:n mukaan Yhdysvalloissa toimitettiin 2,8–3,4miljoonaa palvelinta vuodessa 2000-luvun alkuvuosina vuoteen 2016 saakka. Vuodesta 2016 vuoteen 2022 palvelimien toimitukset kasvoivat 6,5 miljoonaan per vuosi ja tämän ennakoidaan kasvavan 7,7 miljoonaan per vuosi vuoteen 2028 mennessä.
Komponentit ja suunnittelu
Datakeskuksen virrankäyttöön liittyviä laitteita ovat:
Ilmansaasteesta kärsivillä alueilla datakeskuksen ilma suodatetaan laitteiston suojaamiseksi esimerkiksi korroosioolta.
Datakeskukset vaativat sekä fyysisen että loogisen turvallisuuden suunnittelua myös ihmisten aiheuttamien uhkien kannalta.
Ympäristövaikutukset
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.
Elektroniikkajätteen määrän on arvioitu kasvavan johtuvan nopeasta päivitystahdista. Palvelinlaitteiden elinkaarten arviot vaihtelevat kolmesta kuuteen vuotta tahosta riippuen kun yleisesti tietoteknisten laitteiden elinkaareksi on arvioitu kahdesta viiteen vuotta. Etenkin tekoälyä varten suunnitelluilla suorittimilla on lyhyt elinkaari kun taas muutoin palvelimien käyttökelpoinen ikä on ollut kasvusuunnassa. Tavallisten pöytätietokoneiden tyypilliseksi elinkaareksi on arvioitu viidestä seitsemään vuotta ja kannettavien tietokoneiden elinkaareksi on arvioitu kolmesta viiteen vuotta komponenttien laadusta ja käyttöolosuhteista riippuen, mutta toisaalta 8–10 vuoden elinkaari on myös mahdollinen.
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. Jäähdytykseen käytettävän veden tarve on herättänyt vastustusta suuren vesitarpeen vuoksi. Eräissä paikoissa jäähdytykseen käytettävä vesi ohjataan haihdutustorneihin suljetun kierron sijaan. Suljettu kierto vaatisi vähemmän vettä, mutta voi vaatia enemmän energiaa pumppujen operointiin.
CBRE:n mukaan vuonna 2023 Euroopassa oli kysyntää 601 megawatin 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 vuoden 2022 tietojen mukaan 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.
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.
2000-luvun alussa datakeskuksien käyttö kasvoi ja 2010-luvulla tapahtui siirtymää yritysten omissa tiloissa sijainneista palvelinhuoneista yhteiskäyttöisiin datakeskuksiin tai pilvipalveluihin.
Kehityssuunnat
Räkkikoon virrantarve saattaa ylittää yhden megawatin ja virran siirtohävikki voi olla suuri. Vaihtovirrasta tasavirtaan muuntamisessa ei ole tarvetta toistaa samoja komponentteja jokaiselle laitteelle, ja virransiirto voi käyttää tasavirtaa suuremmassa mittakaavassa. Datakeskukset voivat tästä johtuen käyttää uutta muuntajatekniikkaa.
Optinen tiedonsiirto räkkitasolla lisääntyy sekä tiedonsiirtokaistan kasvattamiseksi että virrankulutuksen pienentämiseksi. Arvion mukaan verkkoliikenne vie lähes kymmenen prosenttia laskentaan käytetystä virrantarpeesta. Optisia linkkejä suunnitellaan tuotavan lähemmäksi suorittimia samaan paketointiin.
Eräissä datakeskuksissa koekäytetään robotteja, jotka voivat kytkeä kaapeleita tai siirtää tietokoneräkkejä. Robottien käytöllä ihmiset olisi mahdollista korvata etäisillä alueilla, joissa pätevää työvoimaa on niukalti ja työskentelyolosuhteiden lämpötilat ja valaistus voisivat olla erilaiset. Muun muassa Meta, Microsoft, Google ja Amazon ovat kertoneet aikomuksista käyttää robotteja eri tehtävissä.
Keskustelua
Kiina, Venäjä ja Iran ovat levittäneet länsimaiden datakeskusten vastaista propagandaa videoina, sarjakuvina ja lehtiartikkeleina heikentääkseen Yhdysvaltoja. Toukokuussa 2026 jo 71 prosenttia yhdysvaltalaisista ainakin jossain määrin vastusti datakeskusten rakentamista lähelle. Tämä kiistely datakeskuksista ja tekoälystä on yhdistänyt Bernie Sandersin ja Stephen Bannonin kaltaisia poliittisia henkilöitä.
