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구글 데이터 센터

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목차

1. 개요

구글 데이터 센터는 구글이 전 세계에 운영하는 대규모 서버 시설로, 검색, 이메일, 지도 등 다양한 구글 서비스를 지원한다. 북미, 남미, 유럽, 아시아 등지에 위치하며, 특히 아시아에는 대한민국 서울을 포함하여 여러 곳에 데이터 센터가 운영 중이다. 구글은 자체 개발한 하드웨어와 소프트웨어를 사용하여 데이터 센터를 구축하고, 에너지 효율성을 높이기 위해 노력하며, 2017년부터 데이터 센터 운영에 필요한 전력의 100%를 재생 에너지로 충당하고 있다. 구글은 물리적, 네트워크, 데이터 암호화 등 다층적인 보안 체계를 구축하여 데이터 센터의 보안을 강화하고 있다.

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구글 데이터 센터
Google 데이터 센터
Google 데이터 센터
구글 데이터 센터
개요
유형데이터 센터
산업인터넷
제품검색 엔진, 클라우드 컴퓨팅, 광고
모회사알파벳
상세 정보
위치전 세계
서버 수수백만 대
전력 소비수백 메가와트
설명
설명구글 데이터 센터는 구글의 검색 엔진, Gmail, YouTube 및 기타 서비스 운영에 필요한 서버를 수용하는 대규모 시설이다.
목적구글 서비스 운영, 데이터 저장 및 처리
에너지 효율구글은 에너지 효율을 높이기 위해 노력하며, 일부 데이터 센터는 재생 에너지를 사용한다.
냉각 기술데이터 센터의 서버에서 발생하는 열을 식히기 위해 다양한 냉각 기술을 사용한다.
보안데이터 센터는 물리적 및 디지털 보안 조치를 통해 보호된다.

2. 위치

구글은 전 세계 여러 대륙에 데이터 센터를 운영하고 있다.[146]

구글 데이터 센터 위치
대륙위치비고
북아메리카(자세한 내용은 북아메리카 하위 섹션 참조)미국 여러 주와 캐나다에 위치
남아메리카(자세한 내용은 남아메리카 하위 섹션 참조)칠레, 브라질, 우루과이에 위치
유럽(자세한 내용은 유럽 하위 섹션 참조)벨기에, 핀란드, 아일랜드, 네덜란드, 덴마크, 스위스, 폴란드 등
아시아(자세한 내용은 아시아 하위 섹션 참조)싱가포르, 대만, 인도, 대한민국 서울 등
중동카타르 도하, 이스라엘 텔아비브, 사우디아라비아 담맘, 쿠웨이트
아프리카남아프리카 공화국 요하네스버그
오세아니아호주 멜버른, 시드니, 뉴질랜드 오클랜드



특히, 대한민국 서울에는 2020년에 데이터 센터가 가동을 시작하여 아시아 지역 사용자들에게 더 빠르고 안정적인 서비스를 제공하고 있다.[50]

2. 1. 북아메리카

오리건주 더 댈러스의 구글 데이터 센터


구글은 미국의 여러 주에 데이터 센터를 운영하고 있다. 주요 데이터 센터 위치는 다음과 같다.[146]

위치좌표운영 시작직원 수비고
사우스캐롤라이나주 버클리군2007년150명2013년 확장
카운실블러프스2007년 발표, 2009년 1단계 완료130명2013년 및 2014년 확장
조지아주 더글러스군2003년350명
앨라배마주 잭슨군 브리지포트[147][148]
르노어2007년 발표, 2009년 완료110명 이상
테네시주 몽고메리군2015년 발표
메이스군 미드아메리카 인더스트리얼 파크2007년 발표, 2012년 확장400명 이상[149]
더 댈러스2006년80명
네바다주 헨더슨[150]
네바다주 리노2018년 발표2017년 Tahoe Reno Industrial Center에서 1210acre 토지 구매[151], 2018년 11월 네바다주 프로젝트 승인[152][153]
버지니아주 알콜라2017년 발표[4][5]
테네시주 클락스빌2015년 발표
오하이오주 콜럼버스2022년 가동[9]
아이오와주 카운슬 블러프스
버지니아주 리스버그2017년 발표[4][5]
캘리포니아주 로스앤젤레스
텍사스주 미들로디언2019년 발표, 2022년 가동375acre; 6억달러 건축 비용[30][31]
사우스캐롤라이나주 몽크스 코너
오하이오주 뉴올버니2019년 발표400acre; 6억달러 건축 비용[37][38]
네브래스카주 파필리온2019년 발표275acre; 6억달러 건축 비용[41][42]
오클라호마주 프라이어 크릭
네바다주 리노
유타주 솔트레이크시티2020년 가동[49]
앨라배마주 브리지포트 위도우 크릭2018년 착공[57]
미주리주 캔자스시티2019년 발표[65]
멕시코 케레타로2022년 발표[68]
애리조나주 메사2023년 건설 시작[73]



캐나다에도 데이터 센터가 운영 중이다.

위치좌표운영 시작비고
캐나다 퀘벡주 몬트리올2018년 가동62.4ha; 6억달러 건축 비용[33][34][35]
캐나다 토론토2021년 가동[54]


2. 2. 남아메리카

남아메리카 구글 데이터 센터 현황
위치클라우드 위치타임라인설명
칠레 산티아고 세리요스산티아고 (southamerica-west1)2020년 발표[7]
칠레 산티아고 킬리쿠라2012년 발표최대 20명의 직원 예상. 킬리쿠라의 용량 확대를 위한 100만달러 투자 계획이 2018년에 발표됨.[45]
브라질 상파울루 오사스쿠상파울루 (southamerica-east1)2017년 가동[40]
브라질 상파울루 비네도상파울루 (southamerica-east1)
우루과이 카넬로네스 주2024년 건설 시작[75]
우루과이 콜로니아 니콜리치2019년 발표[156][157][158]


2. 3. 유럽

Europe|유럽영어 지역에는 다음과 같은 구글 데이터 센터가 있다.

위치제품 위치클라우드 위치타임라인설명
더블린-2011년 발표, 2012년 가동150명의 직원[12]
에엠스하벤네덜란드 (europe-west4)2014년 발표, 2016년 가동, 2018년, 2019년 확장200명의 직원
프랑크푸르트-프랑크푸르트 (europe-west3)2022년 확장[14]
프레데리시아-2018년 발표[15], 2020년 가동6억유로 건축 비용
글린벨기에 (europe-west1)2007년 발표, 2010년 가동12명의 직원
하미나핀란드 (europe-north1)2009년 발표, 2011년 1단계 완료, 2022년 확장6개 건물, 400명의 직원[16]
런던-런던 (europe-west2)2017년 가동[25]
마드리드-마드리드 (europe-southwest1)2022년 가동[26]
미덴미어네덜란드 (europe-west4)2019년 발표[29]
밀라노-밀라노 (europe-west8)2022년 가동[32]
파리-파리 (europe-west9)2022년 가동[43]
토리노-토리노 (europe-west12)2023년 가동[55]
바르샤바-바르샤바 (europe-central2)2019년 발표, 2021년 가동[56]
취리히-취리히 (europe-west6)2018년 발표, 2019년 가동[59]
오스트리아2022년 발표[60]
베를린[61]베를린 (europe-west10)2021년 발표[62], 2023년 8월 가동[63]
아테네2022년 발표[60]
오슬로2022년 발표[60]
스웨덴2022년 발표[60]
월섬 크로스2024년 1월 발표[74]


2. 4. 아시아

Singapore|싱가포르영어, 中華民國|중화민국중국어 (대만), 인도 등 아시아 주요 지역에 구글 데이터 센터가 위치해 있다.[146]

구글 데이터 센터 (아시아)
위치가동 시작설명
Jurong West|주롱 웨스트영어, 싱가포르2013년2011년 발표[146]
장화현, 중화민국2013년2011년 발표, 직원 60명[146]
뭄바이, 인도2019년2017년 발표[164]
타이난시, 대만2019년 9월[165][166][167]
윈린현, 대만2020년 9월[168]
서울, 대한민국2020년[50]



대한민국 서울 데이터 센터는 2020년에 가동을 시작하여 한국 사용자들에게 더 나은 서비스를 제공하고 있다.

3. 하드웨어

구글 데이터 센터는 초기에는 일반적인 상용 하드웨어를 기반으로 구축되었으나, 점차 자체 설계한 맞춤형 하드웨어를 도입하여 효율성을 높이고 있다.

2003년 당시 구글 인프라는 "신뢰할 수 없는 일반 PC 클러스터에서 구축된 신뢰할 수 있는 컴퓨팅 인프라"로 묘사되었다.[78] 단일 검색 쿼리는 평균적으로 약 100MB의 데이터를 읽고, 약 1010 CPU 사이클을 소비했다. 피크 시간 동안 구글은 초당 약 1000개의 쿼리를 처리했는데, 이러한 부하를 처리하기 위해 약 15,000대의 일반 PC로 구성된 컴퓨팅 클러스터를 구축했다. 낮은 하드웨어 신뢰성은 결함 허용 소프트웨어로 보완했다.

클러스터는 중앙 구글 웹 서버(GWS), 맞춤법 검사기, 광고 서버, 색인 서버, 문서 서버의 5개 부분으로 구성되었다. 원시 문서는 약 100TB, 색인 파일은 약 10TB였다.

사용된 CPU는 533MHz 인텔 셀러론 기반 서버부터 듀얼 1.4GHz 인텔 펜티엄 III까지 다양했다. 각 서버에는 하나 이상의 80GB 하드 드라이브가 포함되었고, 각 랙에는 양쪽에 두 개의 이더넷 스위치가 있었다.

설계 목표는 다음과 같았다.


  • 낮은 신뢰성의 소비자 하드웨어를 사용하고 결함 허용 소프트웨어로 보완
  • 병렬성 극대화
  • 통신 최소화 및 부하 분산
  • 자체 개발 소프트웨어로 시스템 관리 오버헤드 최소화
  • 성능/가격비 최대화 하드웨어 선택
  • 높은 처리량과 낮은 지연 시간을 가진 하드웨어 선택


대규모 병렬 처리 덕분에 하드웨어를 확장하면 처리량이 선형적으로 증가했다. 랙당 전력 소비량은 10kW였다.

2014년부터 구글은 데비안 리눅스를 대폭 수정하여 사용하고 있다.[79] 커스터마이징의 목표는 달러당 최고의 성능을 제공하는 CPU 세대를 구매하는 것이었다.[80] 2009년부터 2010년까지의 서버는 맞춤형 오픈형 시스템으로, 두 개의 프로세서, 상당한 양의 RAM, 최소 두 개의 SATA 하드 디스크 드라이브로 구성되었다.[81] 각 서버는 비용 절감 및 전력 효율성 향상을 위해 12볼트 배터리를 가지고 있었다.[82][83]

구글 데이터 센터의 전력 소비량은 500MW에서 681MW 사이이며,[84][85] 처리 능력은 2008년에 20~100 페타플롭스에 달했을 수 있다.[86]

3. 1. 초기 하드웨어

1998년경 구글의 첫 번째 생산 서버 랙


구글이 스탠퍼드 대학교에 위치해 있던 시절(1998년경)에 사용했던 초기 하드웨어는 다음과 같다.[77]

장비 종류상세 사양
선 마이크로시스템즈 울트라 II듀얼 200 MHz 프로세서, 256 MB RAM - 초기 백럽 시스템의 메인 머신이었다.
인텔에서 기증받은 서버2 × 300 MHz 듀얼 펜티엄 II 서버 (512 MB RAM, 두 대 합쳐 10 × 9 GB 하드 드라이브). 주요 검색 기능이 이 서버에서 실행되었다.
IBM에서 기증받은 F50 IBM RS/60004개의 프로세서, 512 MB 메모리, 8 × 9 GB 하드 디스크 드라이브.
추가 박스 (백럽의 초기 저장 공간)3 × 9 GB 하드 드라이브 및 6 x 4 GB 하드 디스크 드라이브를 각각 포함. 이들은 Sun Ultra II에 연결되었다.
SSD 디스크 확장 박스IBM에서 기증받은 8 × 9 GB 하드 디스크 드라이브가 추가로 탑재.
자체 제작 디스크 박스10 × 9 GB SCSI 하드 디스크 드라이브를 포함.


3. 2. Google Cluster

루이스 안드레 바로소, 제프 딘, 우르스 횔즐레의 보고서에 따르면, 2003년 구글 인프라는 "신뢰할 수 없는 일반 PC 클러스터에서 구축된 신뢰할 수 있는 컴퓨팅 인프라"로 묘사되었다.[78]

구글은 피크 시간 동안 초당 약 1000개의 쿼리를 처리하기 위해, 고가의 슈퍼컴퓨터 대신 약 15,000대의 일반 PC로 구성된 컴퓨팅 클러스터를 구축하여 비용을 절감했다. 하드웨어 신뢰성이 낮았지만, 결함 허용 소프트웨어를 작성하여 이를 보완했다.

클러스터는 중앙 구글 웹 서버(GWS)를 포함하여 5개 부분으로 구성되었다. GWS는 사용자 요청을 받으면 맞춤법 검사기, 광고 서버, 여러 색인 서버 및 문서 서버와 통신했다. 각 부분은 요청의 일부에 응답하고, GWS는 응답을 조합하여 사용자에게 최종 응답을 제공했다.

색인 파일은 분할되어 각 샤드는 색인 서버 풀에서 제공되었다. 원시 문서도 마찬가지로 분할되었다. 색인 파일에 대한 각 쿼리는 문서 ID 목록을 생성하고, 이 ID는 문서 서버로 전송되어 제목과 키워드-컨텍스트 스니펫을 검색했다.

CPU는 단일 프로세서 533MHz 인텔 셀러론 기반 서버부터 듀얼 1.4GHz 인텔 펜티엄 III까지 여러 세대가 사용되었다. 각 서버에는 하나 이상의 80 GB 하드 드라이브가 있었다. 각 랙에는 양쪽에 두 개의 이더넷 스위치가 있었다.

설계 목표는 다음과 같았다.

  • 낮은 신뢰성의 소비자 하드웨어를 사용하고 결함 허용 소프트웨어로 보완.
  • 병렬성 극대화.
  • 통신 최소화 및 서버 간 부하 균등 분산.
  • 자체 개발 소프트웨어로 시스템 관리 오버헤드 최소화.
  • 성능/가격비를 최대화하는 하드웨어 선택.
  • 높은 처리량을 가지며 높은 지연 시간은 낮은 하드웨어 선택.


대규모 병렬 처리 덕분에 하드웨어를 확장하면 처리량이 선형적으로 증가했다. 클러스터는 두 가지 구성으로 서버 랙으로 구성되었는데, 랙당 전력 소비량은 10kW였다.

3. 3. 현재 하드웨어

2014년 기준으로 구글은 데비안 리눅스를 대폭 수정하여 사용해 왔다. 2013년에는 레드햇 기반 시스템에서 점진적으로 전환했다.[79]

구글은 절대적인 성능보다는 달러당 최고의 성능을 제공하는 CPU 세대를 구매하는 것을 목표로 커스터마이징을 진행한다. 이 측정 방법은 불분명하지만, 전체 서버의 운영 비용을 포함할 가능성이 높으며, CPU 전력 소비가 중요한 요소가 될 수 있다.[80] 2009년부터 2010년까지의 서버는 두 개의 프로세서(각각 여러 코어 포함)[82], 이중 높이의 DIMM을 수용하는 8개의 DIMM 슬롯에 분산된 상당한 양의 RAM, 그리고 비표준 ATX 크기의 전원 공급 장치를 통해 연결된 최소 두 개의 SATA 하드 디스크 드라이브로 구성된 맞춤형 오픈형 시스템으로 구성되었다.[81] 서버는 더 많은 서버를 랙에 넣을 수 있도록 오픈형이었다. 존 헤네시의 CNET 및 서적에 따르면, 각 서버는 비용을 절감하고 전력 효율성을 향상시키기 위해 새로운 12볼트 배터리를 가지고 있었다.[82][83]

구글에 따르면, 전 세계 데이터 센터 운영의 전력 소비량은 500MW에서 681MW 사이이다.[84][85] 이러한 서버의 결합된 처리 능력은 2008년에 20~100 페타플롭스에 도달했을 수 있다.[86]

4. 소프트웨어

구글 데이터 센터는 자체 개발한 소프트웨어 스택을 주로 사용한다.[113] 2006년 전 구글 직원에 따르면, C++, Java, Python, Go 등이 선호되었다.[114] 구글은 Python이 시스템 성장과 발전에 중요한 역할을 했다고 인정했다.[116]


  • 색인/검색 시스템:
  • TeraGoogle: 구글의 대규모 검색 인덱스 (2006년 초 출시)[122]
  • Caffeine (Percolator): 연속 색인 시스템 (2010년 출시)[131]
  • Hummingbird: 복잡한 검색 및 음성 검색을 위한 주요 검색 색인 업데이트[123]

4. 1. 주요 소프트웨어

소프트웨어 스택은 자체 개발되었다.[113] C++, Java, Python 및 Go가 다른 프로그래밍 언어보다 선호된다.[114] 예를 들어, Gmail의 백엔드는 Java로 작성되었고 구글 검색의 백엔드는 C++로 작성되었다.[115]

구글 인프라를 실행하는 소프트웨어는 다음과 같다:[117]

  • 구글 웹 서버(GWS) - 구글이 온라인 서비스에 사용하는 맞춤형 리눅스 기반 웹 서버.
  • 스토리지 시스템:
  • 구글 파일 시스템과 후속 제품인 Colossus[118][119]
  • Bigtable - GFS/Colossus를 기반으로 구축된 구조화된 스토리지[118]
  • 스패너 - 외부 일관성이 있는 분산 트랜잭션을 지원하는 행성 규모 데이터베이스[118][120]
  • 구글 F1 - 스패너를 기반으로 한 분산형 유사 SQL DBMS로, MySQL의 사용자 정의 버전을 대체.[121]
  • Chubby 락 서비스
  • MapReduce 및 Sawzall 프로그래밍 언어
  • Borg - 선언적 프로세스 스케줄링 소프트웨어


구글은 대부분의 데이터를 저장하는 데 사용하는 여러 추상화를 개발했다:[124]

  • 프로토콜 버퍼 - "구글의 데이터 공용어",[125] 회사 내에서 널리 사용되는 바이너리 직렬화 형식.
  • SSTable (정렬된 문자열 테이블) - 키에서 값으로의 영구적이고 정렬된 불변 맵으로, 키와 값 모두 임의의 바이트 문자열이다. Bigtable의 구성 요소 중 하나로도 사용된다.[126]
  • RecordIO - 가변 크기 레코드의 시퀀스.[124][127][128]

4. 2. 소프트웨어 개발 관행

대부분 작업은 읽기 전용이다. 업데이트가 필요한 경우, 일관성 문제를 단순화하기 위해 쿼리는 다른 서버로 리디렉션된다. 쿼리는 하위 쿼리로 나뉘며, 이러한 하위 쿼리는 병렬로 다른 덕트(duct)로 전송되어 지연 시간을 줄인다.[91]

피할 수 없는 하드웨어 고장의 영향을 줄이기 위해 소프트웨어는 결함 허용하도록 설계되었다. 따라서 시스템이 다운되어도 다른 서버에서 데이터를 계속 사용할 수 있어 신뢰성이 향상된다.

5. 검색 인프라

구글은 대부분의 검색 엔진과 마찬가지로 역색인이라는 데이터 구조를 구축하여 문서를 색인한다. 이러한 색인은 쿼리 단어를 사용하여 문서 목록을 얻는데, 서버에 저장된 문서의 수가 매우 많아 그 크기가 방대하다.[94]

구글의 서버 인프라는 여러 유형으로 나뉘며, 각 유형은 서로 다른 목적을 위해 할당된다.[91][94][133][134][135]

서버 유형설명
웹 서버사용자가 보낸 쿼리의 실행을 조정하고, 그 결과를 HTML 페이지로 형식화한다.
데이터 수집 서버웹을 크롤링하는 데 영구적으로 사용된다. 구글의 웹 크롤러는 GoogleBot으로 알려져 있다.
인덱스 서버각 인덱스 서버는 일련의 인덱스 샤드를 포함한다. 인덱스 샤드는 특정 문서 ID("docid")에 쿼리 단어가 포함된 문서 목록을 반환한다.
문서 서버문서를 저장하며, 각 문서는 수십 개의 문서 서버에 저장된다. 검색을 수행할 때 쿼리 단어를 기반으로 문서에 대한 요약을 반환한다.
광고 서버애드워즈 및 애드센스와 같은 서비스에서 제공하는 광고를 관리한다.
맞춤법 서버쿼리의 맞춤법에 대한 제안을 한다.



또한 "카나리아 요청"이 있는데, 요청을 먼저 하나 또는 두 개의 리프 서버로 보내 응답 시간이 적절한지 확인하고, 그렇지 않으면 요청이 실패한다. 이는 보안을 제공한다.[136]

5. 1. 색인

대부분의 검색 엔진과 마찬가지로 구글은 역색인이라는 데이터 구조를 구축하여 문서를 색인한다. 이러한 색인은 쿼리 단어를 사용하여 문서 목록을 얻는다. 색인은 서버에 저장된 문서의 수로 인해 매우 크다.[94]

색인은 문서 ID별로 여러 개의 조각으로 분할되며, 이를 샤드라고 한다. 각 샤드는 여러 서버로 복제된다. 초기에는 하드 디스크 드라이브에서 색인이 제공되었다. 구글은 각 샤드의 복제본 수를 늘려 쿼리 볼륨 증가에 대응했고, 따라서 서버 수도 늘렸다. 곧 구글은 전체 색인의 복사본을 주 메모리에 보관할 수 있을 만큼 충분한 서버를 확보했고, 2001년 초에 "메모리 내 색인" 시스템으로 전환했다. 이 전환은 검색 시스템의 "많은 설계 매개변수를 근본적으로 변경"했으며, 처리량을 크게 증가시키고 쿼리 지연 시간을 크게 줄이는 결과를 가져왔다.[129]

2010년 6월, 구글은 검색 색인을 지속적으로 크롤링하고 업데이트할 수 있는 차세대 색인 및 제공 시스템인 "카페인"을 출시했다. 이전에는 구글이 맵리듀스 작업을 사용하여 검색 색인을 일괄적으로 업데이트했다. 색인은 여러 계층으로 분리되었으며, 일부는 다른 계층보다 빠르게 업데이트되었고, 주요 계층은 최대 2주 동안 업데이트되지 않았다. 카페인을 통해 전체 색인이 지속적으로 점진적으로 업데이트된다. 나중에 구글은 카페인 색인 시스템의 기반이라고 알려진 분산 데이터 처리 시스템인 "퍼콜레이터"[130]를 공개했다.[131][132]

5. 2. 서버 유형

구글의 서버 인프라는 여러 유형으로 나뉘며, 각 유형은 서로 다른 목적을 위해 할당된다.[91][94][133][134][135]

  • 웹 서버: 사용자가 보낸 쿼리의 실행을 조정하고, 그 결과를 HTML 페이지로 형식화한다. 실행은 인덱스 서버에 쿼리를 보내고, 결과를 병합하고, 순위를 계산하고, 각 히트에 대한 요약을 검색(문서 서버 사용)하고, 맞춤법 서버에서 제안을 요청하고, 마지막으로 광고 서버에서 광고 목록을 가져오는 것으로 구성된다.
  • 데이터 수집 서버: 웹을 크롤링하는 데 영구적으로 사용된다. 구글의 웹 크롤러는 GoogleBot으로 알려져 있다. 이들은 색인 및 문서 데이터베이스를 업데이트하고 구글의 알고리즘을 적용하여 페이지에 순위를 할당한다.
  • 인덱스 서버: 각 인덱스 서버는 일련의 인덱스 샤드를 포함한다. 인덱스 샤드는 특정 docid에 해당하는 문서에 쿼리 단어가 포함되도록 문서 ID("docid") 목록을 반환한다. 이러한 서버는 디스크 공간이 덜 필요하지만 CPU 작업량이 가장 많다.
  • 문서 서버: 문서를 저장한다. 각 문서는 수십 개의 문서 서버에 저장된다. 검색을 수행할 때 문서 서버는 쿼리 단어를 기반으로 문서에 대한 요약을 반환한다. 또한 요청 시 전체 문서를 가져올 수도 있다. 이러한 서버는 더 많은 디스크 공간이 필요하다.
  • 광고 서버: 애드워즈 및 애드센스와 같은 서비스에서 제공하는 광고를 관리한다.
  • 맞춤법 서버: 쿼리의 맞춤법에 대한 제안을 한다.


또한 "카나리아 요청"이 있는데, 여기서 요청은 먼저 응답 시간이 적절한지 확인하기 위해 하나 또는 두 개의 리프 서버로 전송된다. 그렇지 않으면 요청이 실패한다. 이는 보안을 제공한다.[136]

6. 네트워크 토폴로지

구글은 전 세계적으로 광범위한 네트워크를 운영하며, 효율적인 데이터 전송을 위해 맞춤형 스위치 라우터와 광통신 기술을 활용한다. 구글의 전 세계 개인 네트워크에 대한 세부 정보는 공개되지 않지만, 구글은 레벨 3 다음으로 큰 ISP로 평가받는다.[87][88]

구글은 개방적인 피어링 정책을 통해 가능한 한 많은 ISP와 최저 비용으로 직접 연결한다.[89] 2012년 5월 기준으로 구글은 882 Gbit/s의 공공 연결성을 확보했다. 이 공공 네트워크는 구글 사용자에 대한 콘텐츠 배포뿐만 아니라 검색 색인을 구축하기 위한 인터넷 크롤링에도 사용된다.

구글은 광역 통신망을 위해 맞춤형 고차수 스위치 라우터 (128 × 10 기가비트 이더넷 포트 용량)를 사용한다.[90] 각 데이터 센터에는 최소 두 개의 라우터를 운영하여 이중화를 꾀하며, 구글 네트워크는 초당 테라비트 범위로 확장된다. 이러한 맞춤형 스위치 라우터는 DWDM 장치에 연결되어 데이터 센터 상호 연결 및 접속 지점 (PoP)을 암흑 회선을 통해 상호 연결한다.

클라이언트 컴퓨터가 구글에 연결을 시도하면, 여러 DNS 서버가 라운드 로빈 정책을 통해 `www.google.com`을 여러 IP 주소로 확인한다. 이는 로드 밸런싱의 첫 번째 수준 역할을 하며, 클라이언트를 다른 구글 클러스터로 보낸다. 각 구글 클러스터에는 수천 개의 서버가 있으며, 클라이언트가 서버에 연결되면 쿼리를 가장 적게 로드된 웹 서버로 보내기 위해 추가적인 로드 밸런싱이 수행된다.[94]

6. 1. 데이터 센터 네트워크 토폴로지

구글은 데이터 센터의 규모를 확장하고, 결함 허용을 지원하며, 낮은 기수 스위치를 수용하기 위해 과거에 다양한 수정된 클로스 네트워크 토폴로지를 채택했다.[97] 랙 수준에서 네트워크는 맞춤 제작된 19인치 랙에서 시작되며, 40~80대의 서버를 포함한다(양쪽에 20~40개의 1U 서버가 있으며, 새 서버는 2U 랙마운트 시스템이다.[91]). 각 랙에는 이더넷 스위치가 있다. 서버는 1 Gbit/s 이더넷 링크를 통해 랙 상단 스위치(TOR)에 연결된다. 그런 다음 TOR 스위치는 여러 기가비트 또는 10기가비트 업링크를 사용하여 기가비트 클러스터 스위치에 연결된다.[92] 클러스터 스위치 자체는 상호 연결되어 데이터 센터 상호 연결 패브릭을 형성한다(고전적인 버터플라이 또는 플랫 버터플라이 레이아웃보다는 드래곤플라이 디자인을 사용할 가능성이 높다[93]).

7. 보안

2013년 10월, 워싱턴 포스트는 국가안보국(NSA)이 MUSCULAR라는 프로그램의 일환으로 구글 데이터 센터 간의 통신을 가로챘다고 보도했다.[137][138] 당시 구글이 자체 네트워크 내에서 전송되는 데이터를 암호화하지 않았기 때문에 이러한 도청이 가능했다.[139] 구글은 2013년에 데이터 센터 간에 전송되는 데이터를 암호화하기 시작했다.[140]

8. 환경 영향

구글은 데이터 센터 운영으로 인한 환경 영향을 최소화하기 위해 노력하고 있다.

9. Summa 제지 공장

스토라 엔소는 2009년 2월, 핀란드 하미나에 있는 Summa 제지 공장을 구글에 4000만유로에 매각했다.[101][102] 구글은 이 부지에 데이터 센터를 건설하기 위해 2억유로를 투자했으며, 2012년에는 1.5억유로를 추가로 투자할 계획이라고 발표했다.[103][104] 구글이 이 지역을 선택한 이유는 재생 에너지원의 가용성과 근접성 때문이었다.[105]

10. 부유식 데이터 센터

2013년, 언론은 구글의 데이터 센터가 캘리포니아주 트레저 아일랜드의 3번 건물과 메인주 해안에 있는 부유식 데이터 센터라는 것을 밝혀냈다. 이 개발 프로젝트는 극비리에 진행되었다. 데이터 센터는 길이 약 76.20m, 폭 약 21.95m, 깊이 약 4.88m였다. 2009년 구글은 해상 데이터 센터 냉각 기술에 대한 특허를 매입했으며[106][107], 2008년에는 파력 발전 선박 기반 데이터 센터 특허를 매입했다.[108][109] 그 직후 구글은 이 두 개의 거대하고 비밀리에 건설된 시설이 단순히 "사람들이 새로운 기술을 배울 수 있는 공간인 [...] 대화형 학습 센터"라고 발표했다.[110]

구글은 2013년 말에 바지선 작업을 중단하고 2014년에 바지선을 매각하기 시작했다.[111][112]

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