Monitoring and control systems for medium-sized data centers: evaluation study

The exponential growth of data has led to the rise of a specific type of infrastructure, the data center. A data center is a facility that houses the hardware infrastructure for storing, processing and distributing data, applications and digital services, thus representing the technological heart of the contemporary digital world. In addition to ensuring high security standards to protect data from external threats, data centers possess the computational power required to train new Artificial Intelligence models. Consequently, it can be said that AI resides within these facilities. This infrastructure is highly complex, consisting of multiple electrical, mechanical and IT systems that must work in symbiosis to prevent downtime, requiring advanced management systems that differ from typical industrial solutions. Accordingly, after describing the characteristics, primary systems and evaluation metrics of a data center, this Thesis aims to explore the main management solutions identifying their core functionalities and the communication protocols used through a review of the scientific literature. The ultimate goal is to define a new concept for a monitoring and control system tailored for a medium-sized data center. To achieve this, an analysis of the current state of practice was conducted by comparing solutions offered by six leading companies in the sector. Subsequently, an in-depth case study of a real-world data center management system was performed, evaluating potential modifications while maintaining the scalability of the solution. This Research provides both academic and practical contributions and offers a framework for future development and integration.

Lo sviluppo esponenziale di dati ha portato alla crescita di una particolare tipologia di infrastruttura, quella del data center. Un data center è un edificio che ospita l’infrastruttura hardware per l’archiviazione, l’elaborazione e la distribuzione di dati, applicazioni e servizi digitali, rappresentando pertanto il cuore tecnologico del mondo digitale contemporaneo. Oltre ad assicurare elevati standard di sicurezza per la protezione dei dati da qualsiasi tipo di minaccia esterna, un data center possiede enormi capacità computazionali per l’addestramento di nuovi modelli di Intelligenza Artificiale, di conseguenza è possibile affermare che l’Intelligenza Artificiale giace all’interno dei data center. Tale infrastruttura è molto complessa, costituita da molteplici sistemi elettrici, meccanici e informatici che devono lavorare in simbiosi ed evitare tempi di inattività, necessitando di sistemi di gestione avanzati, diversi da quelli industriali tipicamente adottati. Questa Tesi, dunque, dopo aver descritto le caratteristiche, i sistemi principali e le metriche di valutazione di un data center, ha lo scopo di esplorarne le principali soluzioni di gestione, monitoraggio e controllo, quali sono le funzionalità principali e quali sono i protocolli di comunicazione utilizzati tramite una ricerca nella letteratura scientifica. L’obiettivo è quello di definire un nuovo concept per una soluzione di un sistema di monitoraggio e controllo per un data center di medie dimensioni. Per raggiungere tale risultato, è stata condotta un’ analisi sull’attuale stato della pratica tramite la comparazione di soluzioni proposte da sei aziende operanti nel settore. In secondo luogo, è stato condotto un approfondimento di un caso studio relativo ad un sistema di gestione di un data center reale e sono state valutate possibili modifiche da adottare mantenendo la scalabilità della soluzione. Tale Ricerca fornisce un contributo sia a livello accademico che a livello pratico ed offre, inoltre, una direzione di analisi che permette future elaborazioni ed integrazioni.