زیرساخت یک مرکز داده چیست؟
مرکز داده
زیرساخت مرکز داده درست مانند پیکره و آناتومی بدن انسان یا استخوان‌بندی است. درصورتی‌که به‌درستی طراحی نشود می‌تواند سبب بروز مشکلات عدیده‌ای در عملکرد، ایمنی و بهره‌وری شده و البته این نواقص را هر روز به دلیل افزایش درخواست کاربران بیشتر کند. موضوع مهمی که در مورد زیرساخت مرکز داده وجود دارد و باید به آن توجه کنید، انتخاب تمامی اجزای زیرساخت‌ها بر اساس استاندارد است. در واقع ما می‌توانیم زیرساخت یک مرکز داده را از سه جنبه بررسی کنیم.
جنبه اول مربوط به ساختمان، دوم سخت‌افزار و سوم بُعد نرم‌افزاری باشد. درهرحال زمانی که قصد اجرای یک مرکز داده یا دیتاسنتر را دارید لازم است که در مورد انتخاب هرکدام از این تجهیزات دقت عمل به خرج دهید. در غیر این صورت کل پیکره سازمان شما عملکرد رضایت‌بخشی نخواهد داشت و شما ناچار هستید که مدام هزینه‌هایی برای بهبود شرایط صرف کنید.
اجزای کلی مرکز داده
در ابتدا و پیش از بیان این موضوع که اساساً زیرساخت یک مرکز داده چیست، لازم است در مورد سطح‌های مختلف تشکیل‌دهنده شبکه صحبت کنیم. در واقع بررسی این موارد می‌تواند باعث ایجاد یک آشنایی کلی با فرمت ساخت انواع دیتاسنترها شود. به طبع هرکدام از این لایه‌های زیرساخت یک زمینه موضوعی را در برمی‌گیرند و خود تعاریف مشخصی دارند.
زیرساخت شبکه
زیرساخت شبکه در واقع تمامی تجهیزاتی است که در پیکره اصلی سرور و دیتاسنتر به کار می‌رود، روترها، اتصال آنها به کابل‌ها در واقع تشکیل‌دهنده این هسته خواهد بود. اهمیت زیادی دارد که زیرساخت شبکه کیفیت بالایی داشته باشد و به طور درستی پیکربندی شده باشد. در غیر این صورت شما در حین بهره‌برداری از شبکه دچار مشکلات عدم پاسخگویی منابع خواهید شد.
زیرساخت ذخیره‌سازی
زیرساخت‌های ذخیره‌سازی در واقع یکی از ابعاد مهم و کلیدی در راه‌اندازی یک دیتاسنتر هستند. زیرساخت‌های ذخیره‌سازی در صورت ایجاد نوسان نباید از کار بیفتند. در غیر این صورت کل داده‌ها از بین می‌رود. هاردهای دیجیتال زیرساخت‌های ذخیره‌سازی هستند. البته در تعاریف سیستم‌عامل، می‌توان به RAM نیز به‌عنوان یک زیرساخت موقت و با دسترسی تصادفی اشاره کرد.
منابع محاسبات داده
داده‌ها در یک دیتاسنتر توسط سیستم‌عامل و با بهره‌گیری از سخت‌افزار و پل ارتباطی میان آنها محاسبه می‌شوند.
سیستم‌های امنیتی
هر پایگاه‌داده نیاز به تجهیزات امنیتی دارد. این امنیت می‌تواند به‌صورت حفاظت فیزیکی، نرم‌افزاری و یا سخت‌افزاری باشد. البته لازم به ذکر است که امنیت یک دیتاسنتر نیز خود لایه‌ها و زیرساخت‌های متفاوتی دارد. حتی برای سیستم‌عامل‌ها نیز لایه‌گذاری‌های معماری انجام شده است.
تحویل برنامه
در نهایت تحویل برنامه ارکان نهایی و پل ارتباطی با کاربر یا همان مشتری است. در هر سخت‌افزار شبکه، زمانی که خروجی نمایش داده می‌شود، ما با موضوعی تحت عنوان تحویل برنامه مواجه هستیم که در تعاریف تخصصی سیستم‌عامل، خود یک مبحث مهم است.
زیرساخت فیزیکی مراکز داده یا دیتاسنتر چیست؟
اجزای ضروری هر مرکز داده اغلب شامل سیستم‌های امنیت سایبری، فایروال‌ها، روترها، سرورها، سیستم‌های ذخیره‌سازی و سوئیچ‌ها می‌شود. مشترک اصلی همه مراکز داده سرورها هستند. سرور مرکز داده یک کامپیوتر با کارایی بالا است که با حافظه بسیار بیشتری برای آن در نظر گرفته می‌شود. یک سرور یا گروهی از سرورها ممکن است به یک کار، چندین برنامه یا یک کلاینت خاص اختصاص داده شود.
دستگاه‌های ذخیره‌سازی مانند هارددیسک، حالت جامد و درایوهای نوار روباتیک برای کمک به هر مرکز داده‌ای برای اجرای دستورات هستند. روترها، سوئیچ‌ها، کنترل‌کننده‌های رابط شبکه و چندین متر کابل، در واقع همان زیرساخت اصلی، قابل دیدار و ساده‌ای است که در تعاریف عمومی در مورد دیتاسنترها آمده است.
علاوه بر این سخت‌افزار، مراکز داده برای اجرا به نرم‌افزار متکی هستند. این نرم‌افزارها شامل: سیستم‌عامل‌ها و برنامه‌های مختلفی است که روی سرورها اجرا می‌شوند. MapReduce یا Hadoop، و نرم‌افزار مجازی‌سازی برای کاهش تعداد سرورهای فیزیکی از جمله آنها خواهند بود.
نحوه عملکرد مراکز داده
مراکز داده بنا به دلایل مختلف ایجاد شده‌اند و می‌توانند بهترین و ایمن‌ترین محیط برای نگه‌داری داده‌ها باشند. آنها به کسب‌وکارها در نحوه مشاهده، پشتیبان‌گیری و ذخیره داده‌های خود و همچنین محافظت از آنها در برابر بلایای طبیعی و انسانی راهکار می‌دهند. مراکز داده، داده‌ها را برای پشتیبانی از برنامه‌های کاربردی تجاری حیاتی و خدمات پرقدرت داده مانند:
• هوش مصنوعی، big data و یادگیری ماشینی
• ذخیره‌سازی، پشتیبان‌گیری، بازیابی و مدیریت داده‌ها
• فعالیت و معاملات تجارت الکترونیک
• به‌اشتراک‌گذاری فایل و ایمیل
• ابزارهای همکاری و Real time
در دسترس قرار می‌دهند.
اجزای اصلی زیرساخت مرکز داده
حالا که با مفاهیم کلی در این مورد آشنا شدیم، لازم است که به سراغ ریشه اصلی زیرساخت یک مرکز داده برویم که می‌تواند بسته به نیاز در حجم‌های متفاوت تهیه و راه‌اندازی شود.
سرورها
سرورها در واقع پایه و اصلی‌ترین عضو تشکیل‌دهنده یک شبکه زیرساخت هستند. می‌توان در آنها تجهیزات زیادی را جستجو نمود. اصلی‌ترین نکته در مورد سرور این است که یک منبع سخت‌افزاری است که از طریق سیستم‌عامل هدایت و سیستم‌عامل پل ارتباط آن با دنیای نرم‌افزارها است. در نهایت هرکدام از این نرم‌افزارها یک پردازش خاص انجام داده و خروجی آن را در اختیار کاربر یا ربات‌ها قرار می‌دهند.
به همین دلیل می‌توان گفت که اولین لایه هر دیتاسنتر، سرور است. سرور به‌نوعی کلیت یک شبکه مجازی است که در داخل دیتاسنترها پشتیبانی می‌شود.
کامپیوترها یا محاسبه‌گرها
کامپیوترها درست مانند سخت‌افزاری که شما در خانه یا اداره استفاده می‌کنید طراحی می‌شوند. دارای رم، پردازنده، حافظه و گاهی اوقات گرافیک بوده و وظیفه اصلی آنها انجام اعمال ریاضی است. اساساً پایه تولید یک دستور در دنیای کامپیوتر، مبنای صفر و یک خواهد بود. کامپیوترها می‌توانند به‌صورت هم‌زمان در بخش‌های مختلف یک دیتاسنتر اجرا شده و به هم متصل شوند. گاهی این اتصال درون شبکه و گاهی به‌صورت فرامنطقه‌ای خواهد بود. نکته مهم در مورد محاسبه‌گرها این است که در نهایت از طریق سرورها به دنیای بیرون اتصال پیدا می‌کنند.
تجهیزات شبکه اکتیو و پسیو
ما در راه‌اندازی یک دیتاسنتر، نیاز به یک سری تجهیزات خواهیم داشت. درست مانند خودرو که نیاز به چرخ، فرمان، موتور و… برای حرکت دارد، در یک دیتاسنتر نیز تجهیزات شبکه و البته رکن اول آنها، موارد اکتیو این وظیفه را بر عهده دارند. روترها و سوییچ‌ها دستورات شبکه را دریافت و ارسال می‌کنند.
در واقع هدایت کردن هر بخش از داده‌ها که به‌صورت بیت و بایت دریافت و ارسال می‌شوند توسط این لایه از زیرساخت شبکه انجام می‌شود. یک زیرساخت دیتاسنتر را می‌توان به یک ساختار لایه‌ای تشبیه کرد. جایی که شما به‌مرور و با ورود به لایه اصلی، هسته‌های مستحکم‌تر و اما کوچک‌تری را مشاهده می‌کنید که در کم‌ترین مساحت، بیشترین تبادلات داده را انجام می‌دهند.
سیستم‌های امنیتی
سیستم‌های امنیتی هم ایمنی نرم‌افزاری برای مقابله با حملات سایبری خواهند بود و هم المان‌هایی که برای دفاع در مقابل عوامل فیزیکی مورداستفاده قرار می‌گیرند. یک دیتاسنتر، فضای کاملاً فیزیکی است که شبکه به آن دسترسی دارد. درصورتی‌که از پلتفرم‌هایی مانند بیومتریک برای کنترل عبور و مرورها استفاده نشود، به طبع مشکلات بزرگی پدید خواهد آمد. برای کنترل ارسال و تبادل داده‌ها به‌صورت مجازی نیز از فایروال‌ها، مثلاً کنترلرهای دی داس و حملات پشت‌سرهم به سرور استفاده می‌شود.
در نهایت یکی از کلیدی‌ترین و مهم‌ترین مباحث در مورد بررسی زیرساخت‌های مرکز داده، استفاده از فایروال‌هایی است که به‌صورت مداوم بروز شوند. عدم به‌روزرسانی سیستم‌های مقابله با ویروس و نفوذگر به معنای مرگ یک دیتاسنتر است. جایی که مدام تجهیزات نفوذ پیشرفت می‌کنند، عدم توجه به ایمنی می‌تواند یک مشکل بزرگ باشد.
فضاهای ذخیره‌سازی
فضاهای ذخیره‌سازی نیز در دسته‌بندی‌های مختلف قابل‌استفاده در یک دیتاسنتر خواهند بود. این موارد شامل SANها و یا ذخیره‌های پشتیبان خواهند بود. Storage Area Network باید بادقت عمل زیادی پیکربندی شود.
در غیر این صورت نه‌تنها عملکرد بهینه‌ای نخواهد داشت، بلکه سبب بروز اختلالات جدی در پیشروی سطوح دسترسی شده و پس از مدتی باعث می‌شود که یک دیتاسنتر از کار بیفتد. درصورتی‌که فضای ذخیره‌سازی پشتیبان‌گیری به‌موقع و مداوم نداشته باشد، با یک نوسان کوچک، نفوذ و یا نقص فنی، کل داده‌های ذخیره‌سازی شده از بین خواهد رفت.
نرم‌افزارهای مدیریت مرکز داده
از نرم‌افزارهای زیادی می‌توان برای مدیریت مراکز داده استفاده کرد. Data Center Infrastructure Management در واقع یک برنامه کاربردی خواهد بود که برای بهینه‌سازی عملکردها، خودکار کردن گردش کار، ردیابی و نظارت باید حتماً در یک دیتاسنتر راه‌اندازی شود. Nlyte، Device42 از جمله آنها است. دارایی‌های IT یک دیتاسنتر مهم‌ترین رکن اعتماد به آن است. درصورتی‌که حراست درستی از این داده‌ها انجام نشود به طبع سطح ایمنی مرکز داده افت کرده و در نهایت اتفاقی که رخ می‌دهد این است که کاربر نسبت به دیتاسنتر بی‌اعتماد می‌شود.
سطوح غیر محاسباتی دیتاسنترها
یک‌لایه و زیرساخت غیر محاسباتی یا اصطلاحاً غیرفعال هم وجود دارد که باید حتماً در مورد آن صحبت می‌شد. به‌طورکلی در یک مرکز داده، سخت‌افزارها و زیرساخت‌ها به دو دسته‌بندی اکتیو و پسیو تقسیم می‌شوند. موارد اکتیو هیچ پردازش و یا تولید سیگنالی نخواهند داشت و صرفاً از آنها به‌عنوان یک رسانه انتقال یاد می‌شود.
کابل‌ها، قفسه‌ها، رک‌ها، شاسی‌های سرور، کیستون، کابل‌های شبکه، فیبر نوری از جمله آنها هستند. از طرفی دستگاه‌های خنک‌کننده که در دسته‌بندی سیستم‌های ارتقا امنیتی نیز قرار می‌گیرند هم زیرشاخه‌ای از لایه غیر محاسباتی خواهند بود. ستون فقرات اینترنت نیز در این گستره قرار می‌گیرد.
جمع‌بندی
در این مقاله به بررسی لایه‌های مختلف زیرساخت یک دیتاسنتر پرداختیم که بسته به نیاز کارفرما، به اشکال مختلف و در نهایت با رعایت یک استاندارد جهانی اجرا می‌شود. این زیرساخت شامل نرم‌افزار و سخت‌افزارها و یک واحد عمرانی خواهد بود که می‌تواند در حد یک اتاق یا یک ساختمان بزرگ و یا حتی زیرزمینی و زیرآبی باشد.