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Weltweit betreibt Google Inc. eine Reihe von Rechenzentren, die für die gesamte Funktionalität der Suchmaschine sorgen. Der Suchprozess ist fest mit der Art und Weise, wie diese Rechenzentren funktionieren, verbunden. Die Abfolge: eine Benutzeranfrage wird durch das Domain Name System (das Namen in IP-Adressen übersetzt) gelenkt. Im Idealfall wird die Benutzeranfrage an das netztopologisch nächste Rechenzentrum - nur manchmal mit dem geographisch nächstgelegenen identisch - geleitet und von diesem beantwortet. Falls ein Rechenzentrum vollständig ausfällt, können die übrigen Rechenzentren die Last auf sich nehmen. Jedes Rechenzentrum besteht aus einem Computercluster. Es wird eine verteilte Architektur eingesetzt, bei der alle Daten mehrfach auf unterschiedlichen Geräten gesichert sind. Fällt einer der Rechner oder nur eine Festplatte eines Rechners aus, werden die entsprechenden Daten von einer anderen Stelle im Cluster auf einen Ersatzrechner umkopiert. Im laufenden Betrieb kann die ausgefallene Hardware-Komponente ausgewechselt werden, ohne dass es Ausfälle gibt. Das Gesamtsystem ist unkompliziert skalierbar, da man gegebenfalls weitere Rechner und Festplatten hinzufügen kann. Eines der wichtigsten Elemente, das zur Popularität von Google beigetragen hat, ist die zügige Sendung von Ergebnissen.