طراحی دیتاسنتر
طراحی یک مرکز داده کارآمد فرآیند ساده‌ای نیست. قبل از آغاز به‌کار، مولفه‌های موردنیاز زیرساخت مرکز داده باید مشخص شوند و استانداردهای مختلف از سوی تیم فنی مورد بررسی قرار بگیرند، زیرا دیتاسنتر، مرکز فناوری عملیات مدرن هر سازمانی به شمار می‌روند. مراکز داده با ارائه زیرساخت حیاتی موردنیاز فناوری اطلاعات، منابع و خدمات به کارمندان، شرکا و مشتریان تجاری ارائه می‌کنند. این مشتریان می‌توانند در مقیاس شهری، کشوری یا جهانی باشند.
چگونگی طراحی دیتاسنتر
نکته قابل تاملی که وجود دارد، ماهیت وجودی یک مرکز داده است. فرآیند طراحی و استقرار مراکز داده مختص به شرکت‌ها یا سازمان‌های بزرگ نیست و کسب‌و‌کارهای کوچک یا متوسط می‌توانند یک مرکز داده محدوده را در قالب یک اتاق سرور پیاده‌سازی کنند تا کارمندان بتوانند از مزایای آن بهره‌مند شوند. با این حال، هنگامی‌که صحبت از مراکز داده مقیاس بزرگ به میان می‌آید، مباحث محاسباتی مختلف مطرح می‌شود که نیازمند رسیدگی هستند. ارزیابی فضای اختصاصی موردنیاز برای استقرار تجهیزات، فرآیند تامین برق مراکز داده، انتخاب مکانیزم‌های سرمایشی مناسب، نحوه مدیریت دیتاسنتر، تعیین وضعیت مرکز داده به لحاظ قابلیت اطمینان و نیازهای امنیتی زیرساخت فناوری اطلاعات، موضوعات مهمی هستند که باید به دقت مورد بررسی قرار گیرند.
با این حساب اگر بگوییم مرکز داده بزرگ‌ترین و گران‌ترین دارایی هر کسب‌و‌کاری است، اغراق نکرده‌ایم. این مسئله از منظر فرآیند سرمایه‌گذاری و هزینه‌های عملیاتی قابل بررسی است. از این‌رو، رهبران کسب‌و‌کار و فناوری اطلاعات باید به مسائل مربوط به طراحی و ساخت مرکز داده توجه زیادی داشته باشند تا اطمینان حاصل کنند زیرساخت در طول چرخه عمر خود و متناسب با شرایط متغیر کسب‌و‌کار توانایی پاسخ‌گویی به نیازها را دارد.
فرآیند طراحی دیتاسنتر
فرآیند طراحی دیتاسنتر، مبحث مفصلی است که مباحث بنیادین مختلف را شامل می‌شود، از این‌رو، در این مجال، موضوعات مهمی که هر شرکتی در فرآیند استقرار باید به آن‌ها توجه داشته باشد را بررسی خواهیم کرد. همان‌گونه که پیش‌تر اشاره شد، فرآیند طراحی شامل پیاده‌سازی زیرساخت‌های فیزیکی مورد نیاز برای راه‌اندازی و نگهداری مرکز داده است. این فرآیند چند مرحله‌ای الزامات و جزییات خاص خود را دارد که باید به دقت انجام شوند تا خروجی کار مطابق با انتظارات و اهداف تعیین‌شده باشد.
گام ۱، جمع‌آوری اطلاعات
اولین گام جمع‌آوری اطلاعات در طراحی دیتاسنتر است که موضوعات مختلف مثل نیازهای سازمان، الزامات فنی و بودجه مورد نیاز برای طراحی و ساخت مرکز داده را شامل می‌شود. معماران شبکه و طراحان مراکز داده در این گام به حداقل اطلاعات زیر نیاز دارند:
- نوع و حجم خدماتی که قرار است توسط مرکز داده ارائه شود.
- تعداد و نوع تجهیزات مورد نیاز برای ارائه خدمات.
- ظرفیت برق و سرمایش مورد نیاز.
- الزامات امنیتی فیزیکی و منطقی.
- بودجه مورد نظر و پیش‌بینی روند افزایش هزینه‌ها.
گام ۲، تحلیل اطلاعات
هنگامی‌که فرآیند جمع‌آوری اطلاعات به پایان رسید، نوبت به تحلیل داده‌ها می‌رسد تا مشخص شود چه زیرساخت و چه سطحی از مرکز داده پاسخ‌گوی نیازهای سازمان است. دست‌اندرکاران طراحی دیتاسنتر یا همان طراحی مرکز داده در این مرحله باید دقت نظر خاصی به مباحث زیر داشته باشند:
- هزینه‌های نگهداری و بهره‌برداری از مرکز داده (هزینه‌ها پس از استقرار نهایی).
- قابلیت اطمینان و دسترس‌پذیری مرکز داده (استاندارد انتخاب شده در این زمینه حائز اهمیت است).
- انعطاف‌پذیری مرکز داده برای پاسخ‌گویی به نیازهای آینده (مقیاس‌پذیری مرکز داده متناسب با گسترش فعالیت‌های تجاری).
گام ۳، طراحی معماری
اتمام گام‌های جمع‌آوری و تحلیل اطلاعات به معنای آماده شدن برای طراحی معماری مرکز داده است. فرآیند طراحی معماری شامل مباحث مختلفی است که از مهم‌ترین آن‌ها به موارد زیر باید اشاره کرد:
- مکان قرارگیری مرکز داده که باید به درستی انتخاب شده باشد و استانداردهای بین‌المللی را داشته باشد.
- نقشه ساختمان مرکز داده که ترسیم دقیقی از اتاق‌ها را شامل شود.
- طراحی زیرساخت‌های تامین برق و تجهیزات سرمایش.
- طراحی شبکه‌های ارتباطی مرکز داده.
- طراحی مکانیزم‌های امنیتی.
گام ۴، آماده‌سازی تجهیزات
در این مرحله، تجهیزات و سامانه‌های مختلف مرکز داده به‌طور جداگانه انتخاب و خریداری می‌شوند. این تجهیزات متناسب با نوع مرکز داده انتخاب می‌شوند. به‌طوری کلی این تجهیزات شامل موارد زیر هستند:
- تابلوهای توزیع برق و البته تجهیزات تامین برق پشتیبان.
- سامانه‌ها و تجهیزات تامین سرمایش رک‌ها و مرکز داده.
- تجهیزات شبکه اترنت و شبکه ذخیره‌سازی.
- سامانه‌های تامین امنیت زیرساخت.
- سیستم‌های مدیریت مرکز داده.
گام ۵، پیاده‌سازی
اکنون که طرح‌های زیرساخت فیزیکی و فناوری اطلاعات طراحی و ارزیابی نهایی شدند، نوبت به پیاده‌سازی می‌رسد. فرآیند پیاده‌سازی گام‌های زیر را شامل می‌شود.
- ساخت و آماده‌سازی ساختمان مرکز داده.
- نصب تجهیزات تامین برق و استقرار تجهیزات سرمایش در مکان‌های تعیین شده.
- نصب تجهیزات شبکه همچون سرورها و استوریج‌ها در رک‌ها و استقرار رک‌ها در مکان مشخص شده بر مبنای نوع مکانیزم سرمایش.
- نصب تجهیزات امنیتی با هدف محافظت از زیرساخت فیزیکی در برابر دسترسی‌های غیرمجاز فیزیکی و مجازی.
- نصب سامانه‌ها و ابزارهای نظارت و مدیریت بر مرکز داده.
گام ۶، آزمایش و راه‌اندازی
هنگامی که پیاده‌سازی زیرساخت مرکز داده با موفقیت به پایان رسید، نوبت به آزمایش و راه‌اندازی نهایی می‌رسد. این فرآیند مبتنی بر گام‌های زیر است.
- آزمایش عملکرد تجهیزات مطابق با اهداف تعیین شده.
- آزمایش مکانیزم‌های امنیتی مرکز داده.
- آزمایش قابلیت اطمینان و دسترس‌پذیری مرکز داده.
گام ۷، نگهداری و پشتیبانی
راه‌اندازی مرکز داده سرآغاز مسیری جدید است. به بیان دقیق‌تر، راه‌اندازی به معنای پایان کار نیست، زیرا سازمان متناسب با نیروی متخصصی که در اختیار دارد باید به مراقبت از مرکز داده و زیرساخت بپردازد. در صورت عدم وجود نیروهای متخصص، امکان برون‌سپاری بخشی از وظایف وجود دارد. این فرآیند مراحل مختلف زیر را شامل می‌شود.
- تعمیر و نگهداری از تجهیزات.
- به‌روزرسانی نرم‌افزارها و سامانه‌ها (ارتقا یا جایگزینی).
- مدیریت و آزمایش دوره‌ای امنیت مرکز داده.
- تهیه نسخه‌های پشتیبان منظم از اطلاعات.
مولفه‌های اصلی یک دیتاسنتر
هر مرکز داده‌ای دو ویژگی یا به‌عبارت دقیق‌تر مولفه اصلی است که تسهیلات و زیرساخت فناوری اطلاعات را شامل می‌شود که درون مرکز قرار دارد. این دو ویژگی کلیدی در تعامل با یکدیگر کار می‌کنند، اما می‌توان آن‌ها را به‌شکل جداگانه‌ای مورد بررسی قرار داد.
تسهیلات
تسهیلات در ماهیت کلی به ساختمان فیزیکی مورد استفاده برای مرکز داده اشاره دارد. به‌عبارت ساده‌تر، اصطلاح مرکز داده به فضای بزرگی اشاره دارد که قرار است تجهیزات زیرساختی در آن مستقر شوند. درست است که هر فضایی ظرفیت میزبانی از تجهیزات زیرساختی فناوری اطلاعات را دارد، اما مراکز داده کارآمد بر مبنای یکسری اصول شناخت‌شده به شرح زیر پیاده‌سازی می‌شوند.
فضا: باید فضای زیربنایی کافی وجود داشته باشد که بر مبنای واحد فوت مربع یا متر مربع محاسبه می‌شود. این فضا برای نگهداری تجهیزات زیرساختی فناوری اطلاعات که قرار است در زمان حال و آینده مستقر شوند، در نظر گرفته می‌شوند. فضا یا همان مکان فیزیکی باید در منطقه‌ای خوب باشد که دسترسی به آن مقرون به‌صرفه باشد، امنیت کافی داشته باشد، در برابر حوادث طبیعی مصون باشد و هزینه‌های مالی مثل پرداخت مالیات آن در بلندمدت مقرون به‌صرفه باشد. این فضا در بیشتر موارد به بخش‌های مختلفی تقسیم می‌شود که هریک برای اهداف خاصی در نظر گرفته می‌شوند.
- برق موردنیاز: برای راه‌اندازی مرکز داده‌ای که میزبان تجهیزات زیرساختی است، کارشناسان باید به دقت توان عملیاتی تجهیزات را بر مبنای وات محاسبه کنند. برق موردنیاز مراکز داده در بیشتر موارد از نوع سه فاز است و از طریق تابلو برق دیتا سنتر، انرژی موردنیاز تجهیزات را تامین می‌کند. فرآیند تامین برق باید بدون نوسان یا اختلال و قابل اعتماد باشد. در صورت امکان از انرژی‌های تجدید‌پذیر تامین شود و مهم‌تر از آن از ژنراتورها و یوپی‌اس‌ها برای پایدار کردن جریان ولتاژ و تامین برق در صورت قطعی استفاده شده باشد.
- سرمایش: بخش قابل توجهی از توان تحویل داده شده به یک مرکز داده به‌جای آن‌که صرف محاسبات شود، در قالب گرمای زیاد هدر می‌رود. از این‌رو، سازمان‌ها با استفاده از سامانه‌های HVAC رایج و استراتژی‌های مختلف سرمایش، اقدام به دفع گرمای تولید شده از سوی تجهیزاتی مثل سرورها می‌کنند. نوع تجهیزات موردنیاز به استراتژی سرمایشی مثل دالان‌های گرم و سرد بستگی دارد.
- امنیت: با توجه به ارزش مرکز داده و اهمیت کلیدی آن برای کسب‌و‌کار، مرکز داده باید شامل دسترسی کنترل شده با استفاده از انواع راهکارها باشد و هرگونه ورود و خروج به آن به دقت ثبت شود. همچنین، تمهیدات لازم برای پیشگیری از هرگونه آسیب یا نفوذ فیزیکی به مرکز داده در نظر گرفته شده باشد.
- مدیریت: به‌طور معمول، مراکز داده مدرن مجهز به یک سیستم مدیریت ساختمان (BMS) هستند که برای کمک به رهبران فناوری اطلاعات و کسب‌و‌کار در نظارت بر محیط مرکز داده در زمان واقعی، نظارت بر دما، رطوبت، میزان مصرف برق و درجه سرمایش و همچنین ثبت دسترسی و امنیت طراحی شده است. این سامانه‌ها به سرپرستان مرکز داده کمک می‌کنند تا نظارت فراگیری بر مرکز داده داشته باشند.
زیرساخت
زیرساخت نشان‌دهنده طیف گسترده و متنوعی از تجهیزات فناوری اطلاعات است که درون تاسیسات مستقر می‌شوند. این تجهیزات، برنامه‌های کاربردی را اجرا می‌کنند و خدماتی را به کسب‌و‌کار و کاربرانش ارائه می‌دهند. یک زیرساخت فناوری اطلاعات مرسوم شامل موارد زیر است:
- سرورها: این رایانه‌های قدرتمند میزبان برنامه‌های سازمانی هستند و وظایف محاسباتی را انجام می‌دهند.
- ذخیره‌سازی: سیستم‌های فرعی، مانند آرایه‌های دیسکی هستند که برای ذخیره‌سازی و محافظت از داده‌های کاربردی و تجاری استفاده می‌شوند.
- شبکه‌سازی: تجهیزات مورد نیاز برای پیاده‌سازی یک شبکه تجاری را شامل می‌شوند که تجهیزاتی مثل سوئیچ‌ها، روترها، کابل‌های شبکه، پچ‌پنل‌ها، پچ‌کوردها، فایروال‌ها و سایر مولفه‌های امنیت سایبری را شامل می‌شوند.
- کابل‌ها و رک‌ها: چند صد متر کابل و سیم، تجهیزات فناوری اطلاعات را به هم متصل می‌کنند و رک‌سرورها را به یکدیگر متصل می‌کنند تا تجهیزات شبکه در قالب یک موجودیت واحد به کاربران خدمت‌رسانی کنند.
- برق پشتیبان: منبع تغذیه بدون وقفه (UPS)، فلایویل و سایر سامانه‌های برق اضطراری برای اطمینان از کارکرد منظم زیرساخت در صورت قطع برق اصلی نقش کلیدی دارند.
- پلتفرم‌های مدیریتی: یک یا چند پلتفرم مدیریت زیرساخت مرکز داده (DCIM) برای نظارت و مدیریت بر زیرساخت فناوری اطلاعات باهدف ارزیابی سلامت، دسترس‌پذیری، ظرفیت و پیکربندی سیستم مورد نیاز است.
هنگامی‌که یک کسب‌و‌کار تصمیم به طراحی و ساخت یک مرکز داده می‌گیرد، تمرکز طبیعی بر روی طراحی و ساخت تاسیسات است، اما رهبران فناوری اطلاعات آگاه، از این نکته مطلع هستند که باید زیرساخت‌هایی باهدف اعتبار بخشیدن به نام برند پیاده‌سازی کنند و از تجهیزات قدرتمند و به‌روز استفاده کنند تا مرکز داده بدون مشکل توانایی خدمت‌رسانی به کاربران را داشته باشد.
چگونگی طراحی دیتاسنتر (طراحی مرکز داده)
در ابتدای مطلب گام‌های کلیدی که برای پیاده‌سازی مرکز داده باید برداشته شوند را مورد بررسی قرار دادیم. اکنون اجازه دهید به مباحث تکمیلی‌تر اشاره داشته باشیم. هیچ استاندارد الزام‌آوری برای طراحی یا ساخت مرکز داده وجود ندارد، زیرا یک قاعده کلی وجود دارد. یک مرکز داده برای پاسخ‌گویی به نیازهای منحصر به‌فرد کسب‌و‌کارها طراحی می‌شود. با این حال، استانداردهای مختلف باهدف ایجاد یک پلتفرم مشترک که مبتنی بر بهترین شیوه‌ها هستند، به رشته تحریر در آمده‌اند. مجموعه‌ای از استانداردهای رایج وجود دارد که یک کسب‌و‌کار می‌تواند یک یا چند استاندارد یا بخش‌هایی از استانداردها را در پروژه مرکز داده به شکل ترکیبی مورد استفاده قرار دهد. استانداردها کمک می‌کنند تا اطمینان حاصل شود در فرآیند طراحی، نکات زیر مورد بررسی قرار گرفته‌اند:
- طراحی مفهومی؛
- چیدمان و برنامه‌ریزی فضا؛
- الزامات ساخت و ساز ساختمان؛
- مسائل امنیتی فیزیکی؛
- وسایل داخلی ساختمان (سیستم‌های الکتریکی، لوله‌کشی و اطفا حریق)؛
- عملیات و گردش کار
- و نگهداری.
استانداردهای طراحی دیتاسنتر یا طراحی مرکز داده
موسسه Uptime، استانداردهای جامعی در ارتباط با اصول طراحی مراکز داده منتشر کرده که رهنمودهای لازم برای پیاده‌سازی مراکز داده را در اختیار متخصصان شبکه قرار می‌دهد. این موسسه چهار سطح طراحی برای مرکز داده در نظر گرفته که هریک الزامات و ویژگی‌های فنی خاص خود را دارند. استانداردهای طراحی ارائه شده توسط این موسسه، در حقیقت چارچوبی برای ارزیابی و تایید طراحی و عملکرد مراکز داده به شمار می‌روند. از این‌رو، طراحی منطبق بر این استانداردها تضمین می‌کند مراکز داده حداقل استانداردهای لازم را دارند و سازمان‌ها می‌توانند برای دریافت گواهینامه‌های رتبه‌بندی خدمات مرکز داده با خیال آسوده اقدام کنند. این سطوح، الزامات و ویژگی‌های خاصی را تعریف می‌کنند که هدفشان نشان دادن قابلیت اطمینان و دسترس‌پذیری مرکز داده است. این چهار سطح به شرح زیر هستند:
سطح اول (Tier I): مراکز داده سطح اول، کمترین سطح دسترس‌پذیری را ارائه می‌دهند. به بیان دقیق‌تر، مراکز داده این سطح تنها یک کانال واحد برای تامین برق و سرمایش دارند. مدت زمان از دسترس خارج شدن این مراکز داده کمتر از 28.8 ساعت در سال است و نرخ دسترس‌پذیری آن برابر با 99.671 درصد در سال است.
سطح دوم (Tier II): مراکز داده سطح دوم سطح دسترس‌پذیری بهتری نسبت به سطح اول دارند و در فرآیند طراحی آن‌ها از دو مسیر مجزا برای تامین برق و سرمایش استفاده شده است. مدت زمان از دسترس خارج شدن این مراکز داده کمتر از 22 ساعت در سال است و نرخ دسترس‌پذیری آن برابر با 99.741 درصد در سال است.
سطح سوم (Tier III) : نرخ دسترس‌پذیری بالاتری دارند، از سه مسیر مجزا برای تامین برق و سرمایش استفاده شده و مدت از دسترس خارج بودن آن‌ها در سال کمتر از 1.6 ساعت است و نرخ دسترس‌پذیری آن برابر با 99.982 درصد در سال است.
سطح چهارم (Tier IV): مراکز داده‌ای با بالاترین سطح دسترس‌پذیری هستند که از چهار مسیر مجزا برای تامین برق و سرمایش در آن‌ها استفاده می‌شود و دسترس‌پذیری 99.995 درصدی را تضمین می‌دهند. این مراکز داده بدون اختلال کار می‌کنند، از افزونگی در تمامی بخش‌های آن‌ها استفاده شده و میانگین طراحی آن‌ها برابر با 15 تا 20 ماه است. میانگین از دسترس خارج شدن این مراکز داده در سال کمتر از 26.3 دقیقه است.
استاندارد Uptime Tier مزایای درخشانی در اختیار سازمان‌ها و مجریان طرح قرار می‌دهد که از آن جمله باید به افزایش قابلیت اطمینان و دسترس‌پذیری، بهبود امنیت، افزایش کارایی و انعطاف‌پذیری و کاهش هزینه‌های نگهداری و بهره‌برداری از مرکز داده اشاره کرد. توجه به استانداردهای ارائه شده توسط موسسه Uptime به سازمان‌ها کمک می‌کند تا اطمینان حاصل کنند مراکز داده به نیازهای تجاری پاسخ می‌دهند و مشکلی از بابت دسترسی به اطلاعات و برنامه‌های کاربردی مهم نخواهند داشت.
کلام آخر
همان‌گونه که مشاهده کردید، طراحی مرکز داده یا همان طراحی دیتاسنتر فرآیندی پیچیده و حساس و نیازمند دانش و تجربه کافی است، اما رعایت اصول و استانداردهای به‌اثبات رسیده کمک می‌کنند تا مرکز داده‌ای پایدار و با بالاترین سطح از امنیت را پیاده‌سازی کنیم. نکته پایانی که باید به آن اشاره داشته باشیم این است که مبحث طراحی موارد دیگری مثل نورپردازی مرکز داده، محاسبه وزن تجهیزات، انتخاب رک مناسب، آماده‌سازی کف‌پوش مناسب، سیستم ارتینگ و غیره را نیز شامل می‌شود که هریک از این موارد باید به‌دقت مورد بررسی قرار گیرند.