مرکز داده چیست؟
مرکز داده یک مکان فیزیکی است که ماشین‌های محاسباتی و تجهیزات سخت‌افزاری مرتبط با آن‌ها را ذخیره می‌کند. این مرکز شامل زیرساخت محاسباتی مورد نیاز سیستم‌های فناوری اطلاعات، مانند سرورها، درایوهای ذخیره‌سازی داده و تجهیزات شبکه است. این تسهیلات فیزیکی، داده‌های دیجیتالی هر شرکتی را ذخیره می‌کند.
چرا مراکز داده مهم هستند؟
هر کسب‌وکاری برای اجرای برنامه‌های کاربردی وب، ارائه خدمات به مشتریان، فروش محصولات یا اجرای برنامه‌های داخلی برای حسابداری، منابع انسانی و مدیریت عملیات، به تجهیزات محاسباتی نیاز دارد. با رشد کسب‌وکار و افزایش عملیات فناوری اطلاعات، مقیاس و میزان تجهیزات مورد نیاز نیز به طور تصاعدی افزایش می‌یابد. نگهداری از تجهیزاتی که در چندین شعبه و مکان توزیع شده‌اند، دشوار است. در عوض، شرکت‌ها از مراکز داده برای انتقال دستگاه‌های خود به یک مکان مرکزی و مدیریت مقرون‌به‌صرفه آن استفاده می‌کنند. همچنین می‌توانند به جای نگهداری تجهیزات در محل، از مراکز داده شخص ثالث استفاده کنند.
مراکز داده مزایای متعددی را به همراه دارند، از جمله:
- منابع برق پشتیبان برای مدیریت قطعی برق
- تکثیر داده‌ها در چندین ماشین برای بازیابی فاجعه
- تاسیسات کنترل دما برای افزایش طول عمر تجهیزات
- پیاده‌سازی آسان‌تر اقدامات امنیتی برای انطباق با قوانین داده
مراکز داده مدرن چگونه تکامل یافتند؟
مراکز داده برای اولین بار در اوایل دهه ۱۹۴۰، زمانی که سخت‌افزار کامپیوتر پیچیده بود، برای کار و نگهداری، ظهور کردند. سیستم‌های کامپیوتری اولیه به اجزای بزرگ زیادی نیاز داشتند که اپراتورها باید با کابل‌های زیادی به هم متصل می‌کردند. آن‌ها همچنین مقدار زیادی برق مصرف می‌کردند و برای جلوگیری از گرم شدن بیش از حد، به خنک‌کننده نیاز داشتند. برای مدیریت این کامپیوترها، که به آن‌ها رایانه‌های بزرگ (mainframe) می‌گفتند، شرکت‌ها معمولاً تمام سخت‌افزار را در یک اتاق واحد، به نام مرکز داده، قرار می‌دادند. هر شرکت در تاسیسات مرکز داده خود سرمایه‌گذاری و نگهداری می‌کرد.
با گذشت زمان، نوآوری‌ها در فناوری سخت‌افزار، اندازه و نیازهای برق کامپیوترها را کاهش داد. با این حال، در همان زمان، سیستم‌های فناوری اطلاعات پیچیده‌تر شدند، مانند روش‌های زیر:
- مقدار داده تولید و ذخیره شده توسط شرکت‌ها به طور تصاعدی افزایش یافت.
- فناوری مجازی‌سازی، نرم‌افزار را از سخت‌افزار زیرین جدا کرد.
- نوآوری‌ها در شبکه‌سازی، اجرای برنامه‌ها را بر روی سخت‌افزار راه دور امکان‌پذیر کرد.
مراکز داده مدرن
طراحی مراکز داده مدرن برای مدیریت بهتر پیچیدگی فناوری اطلاعات تکامل یافت. شرکت‌ها از مراکز داده برای ذخیره زیرساخت فیزیکی در یک مکان مرکزی استفاده می‌کردند که می‌توانستند از هر جایی به آن دسترسی پیدا کنند. با ظهور رایانش ابری، شرکت‌های شخص ثالث مراکز داده را مدیریت و نگهداری می‌کنند و زیرساخت را به عنوان یک سرویس به سایر سازمان‌ها ارائه می‌دهند. AWS، به عنوان ارائه‌دهنده پیشرو خدمات ابری در جهان، مراکز داده ابری نوآورانه را در سراسر جهان ایجاد کرده است.
در داخل یک مرکز داده چه چیزی وجود دارد؟
بیشتر زیرساخت‌های مرکز داده سازمانی در سه دسته کلی قرار می‌گیرند:
- محاسبه
- ذخیره‌سازی
- شبکه
همچنین، تجهیزات مرکز داده شامل زیرساخت‌های پشتیبانی مانند سیستم‌های برق است که به عملکرد مؤثر تجهیزات اصلی کمک می‌کنند.
زیرساخت محاسباتی
منابع محاسباتی شامل انواع مختلف سرورها با حافظه داخلی، قدرت پردازش و سایر مشخصات مختلف است. در زیر چند نمونه ارائه می‌دهیم.
- سرورهای رک (Rack servers): سرورهای رک طراحی مسطح و مستطیلی دارند و می‌توانید آن‌ها را در رک‌ها یا قفسه‌ها در یک کابینت سرور قرار دهید. این کابینت دارای ویژگی‌های خاصی مانند درب‌های مشبک، قفسه‌های کشویی و فضایی برای سایر منابع مرکز داده مانند کابل‌ها و فن‌ها است.
- سرورهای تیغه‌ای (Blade servers): سرور تیغه‌ای یک دستگاه ماژولار است و می‌توانید چندین سرور را در یک منطقه کوچک‌تر قرار دهید. خود سرور از نظر فیزیکی نازک است و معمولاً فقط دارای حافظه، پردازنده‌های مرکزی، کنترل‌کننده‌های شبکه یکپارچه و برخی درایوهای ذخیره‌سازی داخلی است. می‌توانید چندین سرور را در یک واحد ذخیره‌سازی به نام شاسی (chassis) قرار دهید. شاسی هر جزء اضافی مورد نیاز سرورهای داخل آن را تسهیل می‌کند. سرورهای تیغه‌ای فضای کمتری نسبت به سرورهای رک اشغال می‌کنند و سرعت پردازش بالاتر، سیم‌کشی حداقل و مصرف برق کمتری ارائه می‌دهند.
زیرساخت ذخیره‌سازی
در زیر دو نوع سیستم ذخیره‌سازی مرکز داده آورده شده است.
- دستگاه‌های ذخیره‌سازی بلوکی (Block storage devices): دستگاه‌های ذخیره‌سازی بلوکی مانند هارد درایوها و درایوهای حالت جامد، داده‌ها را در بلوک‌ها ذخیره می‌کنند و ظرفیت داده‌های چند ترابایتی را فراهم می‌کنند. شبکه‌های منطقه ذخیره‌سازی (SAN) واحدهای ذخیره‌سازی هستند که شامل چندین درایو داخلی هستند و به عنوان سیستم‌های ذخیره‌سازی بلوکی بزرگ عمل می‌کنند.
- دستگاه‌های ذخیره‌سازی فایل (File storage devices): دستگاه‌های ذخیره‌سازی فایل، مانند ذخیره‌سازی متصل به شبکه (NAS)، می‌توانند حجم زیادی از فایل‌ها را ذخیره کنند. می‌توانید از آن‌ها برای ایجاد آرشیوهای تصویر و ویدئو استفاده کنید.
زیرساخت شبکه
تعداد زیادی از دستگاه‌های شبکه، مانند کابل‌ها، سوییچ‌ها، روترها و فایروال‌ها، سایر اجزای مرکز داده را به یکدیگر و به مکان‌های کاربر نهایی متصل می‌کنند. آن‌ها حرکت داده و اتصال بی‌نقص را در سراسر سیستم فراهم می‌کنند.
زیرساخت پشتیبانی
مراکز داده همچنین شامل این اجزا هستند:
- زیرسیستم‌های برق
- منابع تغذیه بدون وقفه (UPS)
- ژنراتورهای پشتیبان
- تجهیزات تهویه و خنک‌کننده
- سیستم‌های اطفاء حریق
- سیستم‌های امنیتی ساختمان
این اجزای مرکز داده از تجهیزات اصلی پشتیبانی می‌کنند تا بتوانید بدون وقفه از امکانات مرکز داده استفاده کنید.
استانداردهای طراحی مرکز داده چیست؟
با افزایش اندازه و پیچیدگی مراکز داده و شروع ذخیره اطلاعات حساس و حیاتی، دولت‌ها و سایر سازمان‌ها مقرراتی را بر آن‌ها اعمال کردند. انجمن صنایع مخابرات (TIA) چهار سطح یا استاندارد را تعیین کرد که تمام جنبه‌های طراحی مرکز داده را پوشش می‌دهد، از جمله:
- معماری و توپولوژی
- طراحی محیطی
- سیستم‌ها و توزیع برق و خنک‌کننده
- سیستم‌های کابل‌کشی، مسیرها و افزونگی
- ایمنی و امنیت فیزیکی
به طور مشابه، موسسه Uptime چهار ردیف را برای مقایسه عینی عملکرد سایت و همسویی سرمایه‌گذاری‌های زیرساختی با اهداف تجاری تعیین کرد. در زیر چهار ردیف مرکز داده را فهرست می‌کنیم.
- ردیف ۱ (Tier I): مرکز داده ردیف ۱ سطح ظرفیت اولیه برای پشتیبانی از سیستم‌های فناوری اطلاعات برای یک محیط اداری و فراتر از آن است. برخی از الزامات تاسیسات ردیف ۱ عبارتند از:
- منبع تغذیه بدون وقفه (UPS) برای قطعی و نوسانات برق
- یک منطقه فیزیکی برای سیستم‌های فناوری اطلاعات
- تجهیزات خنک‌کننده اختصاصی که ۲۴ ساعته کار می‌کنند
- یک ژنراتور برق پشتیبان
- ردیف ۱ در برابر اختلالات سرویس ناشی از خطای انسانی محافظت می‌کند، اما در برابر خرابی یا قطعی غیرمنتظره محافظت نمی‌کند. همچنین می‌توانید انتظار ۲۹ ساعت خرابی سالانه را در مراکز داده ردیف ۱ داشته باشید.
- ردیف ۲ (Tier II): تاسیسات ردیف ۲ اجزای خنک‌کننده اضافی را برای نگهداری بهتر و ایمنی در برابر اختلالات فراهم می‌کنند. به عنوان مثال، این مراکز داده باید دارای موارد زیر باشند:
-
- چیلرها
- واحدهای خنک‌کننده
- پمپ‌ها
- اگرچه می‌توانید اجزا را از مراکز داده ردیف ۲ بدون خاموش کردن آن‌ها حذف کنید، اما خرابی‌های غیرمنتظره می‌تواند بر سیستم تأثیر بگذارد. می‌توانید انتظار ۲۲ ساعت خرابی سالانه را از یک مرکز داده ردیف ۲ داشته باشید.
- ردیف ۳ (Tier III): مراکز داده ردیف ۳ افزونگی داده‌های بیشتری را فراهم می‌کنند و می‌توانید تجهیزات را بدون خاموش کردن سیستم نگهداری یا جایگزین کنید. آن‌ها همچنین افزونگی را در سیستم‌های پشتیبانی مانند واحدهای برق و خنک‌کننده پیاده‌سازی می‌کنند تا فقط ۱.۶ ساعت خرابی سالانه را تضمین کنند.
- ردیف ۴ (Tier IV): مراکز داده ردیف ۴ شامل چندین سیستم جدا شده فیزیکی هستند تا از اختلال ناشی از رویدادهای برنامه‌ریزی شده و برنامه‌ریزی نشده جلوگیری کنند. آن‌ها کاملاً تحمل خطا با سیستم‌های کاملاً افزونه هستند و می‌توانند خرابی فقط ۲۶ دقیقه در سال را تضمین کنند.
انواع خدمات مرکز داده چیست؟
بسته به نیاز خود می‌توانید از انواع مختلف خدمات مرکز داده انتخاب کنید.
- مراکز داده در محل (On-premises data centers): مراکز داده در محل، مراکز داده کاملاً متعلق به شرکت هستند که داده‌های حساس و برنامه‌های کاربردی حیاتی آن شرکت را ذخیره می‌کنند. شما مرکز داده را راه‌اندازی می‌کنید، عملیات جاری آن را مدیریت می‌کنید و تجهیزات را خریداری و نگهداری می‌کنید.
- مزایا: یک مرکز داده سازمانی می‌تواند امنیت بهتری را ارائه دهد زیرا خطرات را به صورت داخلی مدیریت می‌کنید. می‌توانید مرکز داده را برای برآورده کردن نیازهای خود سفارشی کنید.
- محدودیت‌ها: راه‌اندازی مرکز داده خود و مدیریت هزینه‌های کارکنان و هزینه‌های جاری مداوم پرهزینه است. همچنین به چندین مرکز داده نیاز دارید زیرا فقط یک مرکز می‌تواند به یک نقطه شکست پرخطر تبدیل شود.
- مراکز داده هم‌مکانی (Colocation data centers): تاسیسات هم‌مکانی، تاسیسات بزرگ مرکز داده هستند که می‌توانید در آن‌ها فضایی را برای ذخیره سرورها، رک‌ها و سایر سخت‌افزارهای محاسباتی خود اجاره کنید. مرکز هم‌مکانی معمولاً امنیت و زیرساخت‌های پشتیبانی مانند خنک‌کننده و پهنای باند شبکه را فراهم می‌کند.
- مزایا: تاسیسات هم‌مکانی هزینه‌های نگهداری مداوم را کاهش می‌دهند و هزینه‌های ثابت ماهانه را برای نگهداری سخت‌افزار شما فراهم می‌کنند. همچنین می‌توانید سخت‌افزار را از نظر جغرافیایی توزیع کنید تا تأخیر را به حداقل برسانید و به کاربران نهایی خود نزدیک‌تر شوید.
- محدودیت‌ها: یافتن تاسیسات هم‌مکانی در سراسر جهان و در مناطق جغرافیایی مختلف که هدف قرار می‌دهید می‌تواند چالش‌برانگیز باشد. با گسترش، هزینه‌ها نیز می‌توانند به سرعت افزایش یابند.
مراکز داده ابری (Cloud data centers): در یک مرکز داده ابری، می‌توانید هم فضا و هم زیرساخت را اجاره کنید. ارائه‌دهندگان ابری مراکز داده بزرگ را با امنیت و انطباق کامل نگهداری می‌کنند. می‌توانید با استفاده از خدمات مختلف که انعطاف‌پذیری بیشتری در استفاده و پرداخت به شما می‌دهند، به این زیرساخت دسترسی پیدا کنید.
- مزایا: یک مرکز داده ابری هم سرمایه‌گذاری سخت‌افزاری و هم هزینه نگهداری مداوم هر زیرساخت را کاهش می‌دهد. انعطاف‌پذیری بیشتری را از نظر گزینه‌های استفاده، اشتراک منابع، در دسترس بودن و افزونگی فراهم می‌کند.
- چیلرها
-
