معماری مرکز داده
مرکز داده، تاسیسات فیزیکی است که باهدف پشتیبانی از فعالیتهای محاسباتی یک سازمان طراحی میشود. این مرکز پردازش، ذخیرهسازی، انتقال، تبادل و مدیریت اطلاعات را برعهده دارد. معماری مرکز داده، طرحی جامع و دقیق است که ارتباط بین سوئیچها و سرورها را برقرار میکند. علاوه بر این، نحوه قرارگیری سرورها، شبکه ذخیرهسازی، رکها و سایر منابع مرکز داده را تعیین میکند و نحوه اتصال این دستگاهها را شرح میدهد.
معماری رایج مرکز داده
معماری مرکز داده عمدتا از سه بخش تشکیل شده است: شبکه مرکز داده، امنیت مرکز داده و معماری محاسباتی. علاوه بر این سه مورد، معماریهای دیگری مانند معماری فیزیکی مرکز داده و معماری اطلاعات مرکز داده نیز وجود دارد که در ادامه به بررسی اجمالی آنها خواهیم پرداخت.
معماری شبکه مرکز داده (Data center network architecture): شبکه مرکز داده (DCN) آرایشی از دستگاههای شبکه است که تمام منابع مرکز داده را به هم متصل میکند و همواره یکی از حوزههای تحقیقاتی بوده که مورد توجه شرکتهای ارائهدهنده خدمات اینترنتی و شرکتهای بزرگ محاسبات ابری قرار دارد. بنابراین، معماری شبکه مرکز داده نقش بسیار مهمی در مرکز داده ایفا میکند. به طور معمول، معماری مذکور از سوئیچها و روترها در یک سلسله مراتب دو یا سه سطحی تشکیل شده است. از معماریهای رایج و مهم در این زمینه باید به fat tree DCN، DCell و غیره اشاره کرد. هنگامی که صحبت از معماری شبکه مرکز داده به میان میآید، مباحث مثل مقیاسپذیری، پایداری و قابلیت اطمینان از نکات مهمی است که معماران شبکه به آن دقت میکنند.
معماری امنیتی مرکز داده (Data center security architecture): امنیت مرکز داده به شیوههای فیزیکی و فناوریهای مجازی برای محافظت از مراکز داده در برابر تهدیدات، حملات و دسترسیهای غیرمجاز اشاره دارد. معماری امنیتی مرکز داده عمدتا شامل دو جنبه است: امنیت فیزیکی و امنیت نرمافزاری. سازمانها میتوانند با ایجاد یک فایروال قوی بین ترافیک خارجی و شبکه داخلی، از مراکز داده در برابر حملات سایبری محافظت کنند.
معماری محاسباتی مرکز داده (Data center computing architecture): معماری محاسباتی مرکز داده یکی از مهمترین بخشهای معماری مرکز داده است که نقش بسیار مهمی در استفاده کارآمد از منابع، کاهش هزینههای سرمایه (CAPEX) و استقرار و مقیاسپذیری سریع دارد. این معماری شامل نحوه ارتباط سرورها، شبکهها، سیستمهای ذخیرهسازی و سایر مولفهها با یکدیگر و چگونگی مدیریت و کنترل کل سیستم است. هدف از طراحی یک معماری محاسباتی کارآمد، ارائه عملکرد بالا، قابلیت اطمینان، مقیاسپذیری و امنیت برای پشتیبانی از انواع مختلف هایبار کاری است. معماریهای محاسباتی مرکز داده میتوانند بسیار متنوع باشند و از مدلهای سنتی سه لایه تا معماریهای مدرنتر مبتنی بر ابر را شامل شوند. انتخاب معماری مناسب به عواملی مانند اندازه مرکز داده، نوع بار کاری، بودجه و نیازهای خاص سازمان بستگی دارد. به عبارت سادهتر، معماری محاسباتی مرکز داده، نقشه راهی است که مشخص میکند مولفههای مختلف یک مرکز داده چگونه باید با هم کار کنند تا بتوانند اطلاعات را به بهترین شکل ممکن ذخیره، پردازش و منتقل کنند.
تکامل معماری شبکه مرکز داده
در گذر زمان، مراکز داده نیازمند تغییر و توسعه هستند که این امر تکامل معماری شبکه را برای پاسخگویی به نیازهای تجاری رو به رشد به همراه دارد. در حال حاضر، اکثر معماریهای شبکه مراکز داده متشکل از سرورهای فیزیکی درون محلی به همراه یک زیرساخت مجازیسازی هستند که از شبکهها، برنامهها و بارهای کاری در ابرهای خصوصی و عمومی پشتیبانی میکنند. این معماری محاسباتی با عملکرد بالا به خوبی توانایی پاسخگویی به طیف گستردهای از نیازهای کاربران را دارد.
انواع معماری مرکز داده
به طور معمول، معماری مراکز داده مبتنی بر چهار مدل مش شبکه (meshwork)، سه لایه (three-tier) یا چند لایه (multi-tier)، مش نقطه تحویل (PoD) سرنام mesh point of delivery و super spine mesh است.
Mesh Network
معماری شبکه مش، نوعی معماری مرکز داده است که معمولا به عنوان بافت شبکه شناخته میشود. این معماری، چگونگی اتصال مولفههای شبکه به یکدیگر را توصیف میکند. در این نوع شبکه، مولفهها، دادهها را از طریق سوئیچهای متصل به هم رد و بدل میکنند. با ظرفیت قابل پیشبینی و تاخیر کمتر، این شبکه میتواند از خدمات ابری رایج پشتیبانی کند. علاوه بر این، به دلیل طراحی توزیعشده، شبکه مش میتواند به راحتی هر نوع اتصالی را برقرار کند و از نظر استقرار نیز مقرون به صرفهتر باشد.
مدل سه لایه یا چند لایه
مدل چند لایه، رایجترین مدل معماری مرکز داده است که در مراکز داده سازمانی استفاده میشود. این مدل از سه لایه اصلی، تجمیع و دسترسی تشکیل شده است.
لایه اصلی مرکز داده: این لایه یک بستر برای سوئیچینگ بستهها با سرعت بالا بین چند ماژول تجمیع و اتصال برقرار میکند که خود به چند ماژول تجمیع دیگر متصل میشود.
لایه تجمیع مرکز داده: این لایه از عملکردهایی مانند ادغام ماژولهای سرویس، تعریف دامنههای لایه 2، پردازش درخت پوشا و افزونگی گیتوی پیشفرض پشتیبانی میکند.
لایه دسترسی مرکز داده: این لایه اتصال فیزیکی به منابع سرور را فراهم میکند و در حالتهای 2 لایه یا 3 لایه کار میکند. علاوه بر این، نقش مهمی در برآوردن نیازهای خاص سرور مانند NIC teaming ایفا میکند.
مش نقطه تحویل
معماری مش نقطه تحویل (PoD) شامل چند سوئیچ برگ است که داخل PoDها به هم متصل شدهاند. به بیان دقیقتر، یک الگوی طراحی قابل تکرار است و مولفههای آن ماژولار بودن، مقیاسپذیری و قابلیت مدیریت مراکز داده را به حداکثر میرسانند. علاوه بر این، معماری مذکور میتواند اتصال کارآمد بین چند PoD و یک لایه ابر ستون فقرات را محقق کند. بنابراین، مدیران مرکز داده میتوانند به راحتی معماری جدید مرکز داده را به توپولوژی سه لایه موجود خود اضافه کنند تا فرآیند انتقال دادهها با تاخیر برای برنامههای ابری انجام شود. مزایای معماری مش نقطه تحویل به شرح زیر هستند:
- با تفکیک بخشهای مختلف برنامه، واحدهای استقرار و نقاط تحویل را میتوان به مستقر کرد و مقیاسپذیری را به بهترین شکل در اختیار ما قرار میدهد تا بتوانیم به سهولت گرهها را به شبکه اضافه یا حذف کنیم.
- نقطه تحویل از قابلیت اطمینان بالایی برخوردار است، قادر به رسیدگی به تعداد زیادی از درخواستها است و میتواند در صورت خرابی به سرعت بازیابی شود.
- نقطه تحویل را میتوان بر اساس نیازهای مختلف پیکربندی و سفارشیسازی کرد تا بهترین عملکرد و دسترسپذیری حاصل شود.
هنگامی که قصد استفاده از معماری مش نقطه تحویل را دارید، پیشنهاد میکنیم به نکات زیر دقت کنید:
- مجازیسازی پایه و اساس معماری مش نقطه تحویل است که میتواند منابع محاسباتی، ذخیرهسازی و شبکه فیزیکی را به شکل مجازی در اختیار ما قرار دهد تا بتوانیم مدیریت و تخصیص کارآمدتر منابع را انجام دهیم.
- معماری مش نقطه تحویل مدیریت و برنامهریزی کارآمدتر منابع را از طریق اتوماسیون و هوشمندی امکانپذیر میکند.
- معماری مش نقطه تحویل میتواند به طور انعطافپذیر خدمات مختلف محاسبات ابری را با توجه به نیازهای کاربران ارائه دهد و سوئیچینگ و مدیریت یکپارچه چند ابری و هیبرید ابری را محقق کند.
Super Spine Mesh
همانطور که از نامش پیدا است، معماری Super Spine Mesh برای مراکز داده مقیاس بزرگ یا دانشگاهی مناسب است. این نوع معماری مرکز داده، حجم عظیمی از دادههایی را که از شرق به غرب عبور میکنند، پشتیبانی میکند. به زبان سادهتر، تصور کنید یک مرکز داده خیلی بزرگ مثل یک شهر است. در این شهر، خیابانهای اصلی خیلی پهن وجود دارند که ترافیک زیادی را از یک سمت شهر به سمت دیگر جابهجا میکنند. این خیابانهای اصلی، شبیه به ستون فقرات هستند که تمام قسمتهای شهر را به هم وصل میکنند. در معماری ابر ستون فقرات، این ستون فقرات خیلی قوی و پهن است و میتوانند حجم زیادی از دادهها را خیلی سریع از یک نقطه به نقطه دیگر منتقل کند. این معماری برای مراکز دادهای که بار کاری خیلی زیادی دارند و باید حجم زیادی از اطلاعات را پردازش کنند، خیلی مناسب است.
انتخاب بهترین معماری شبکه برای مرکز داده شما
هر نوع معماری شبکه مرکز داده مزایا و معایب خاص خود را دارد. همچنین، در هر نوع زیرساخت، امکان آزمایش نرمافزار، سختافزار و نحوه اتصال آنها وجود دارد. هنگام انتخاب فناوری مناسب برای معماری شبکه مرکز داده، به نکات مهم زیر دقت کنید:
1. حجم دادهای که پردازش میکنید
این مورد میتواند به شما در انتخاب نوع معماری مناسب کمک کند. برای مثال، زیرساختهای قدیمیتر برای پروژههایی با حجم داده کم ایدهآل هستند. همچنین، با در نظر گرفتن حجم داده، میتوانید نوع راهحلی را انتخاب کنید که فضای ذخیرهسازی کافی داشته باشد.
2. قابلیت ارتقا (مقیاسپذیری)
آیا کسب و کار شما در آینده گسترش پیدا میکند؟ برای مثال، زیرساخت همگرا (Converged Infrastructure) برای مقیاسهای کوچک مناسب است، اما با افزایش حجم کار، کارایی خود را از دست میدهد. در مقابل، زیرساخت همگرای پیشرفته (Hyperconverged Infrastructure) برای رشد سریع ایدهآل است. این زیرساخت به شما امکان میدهد با اضافه کردن گرههای جدید، ظرفیت را افزایش دهید.
3. وابستگی به تامینکننده
آیا یک تامینکننده سختافزار و نرمافزار مرکز داده (یا همکاری با چند تامینکننده) وجود دارد که بتواند تمام نیازهای زیرساختی شما را برآورده کند؟ یا نیاز به طراحی یک راهحل منحصر به فرد دارید؟ میتوانید تامینکنندگان حرفهای مثل شرکت مفتاح رایانهافزار را در نظر بگیرید. این شرکتها، راهحلهای محاسباتی با عملکرد بالا را برای داشتن یک شبکه قابل اعتماد پیادهسازی کرده و در اختیارتان قرار میدهند.
4. نیروی کار و آموزش
آیا تخصص لازم برای ساخت، راهاندازی و نگهداری از یک مرکز داده را دارید؟ اگر نه، باید بررسی کنید که تیم شما باید تا چه اندازه در مورد فناوریهای جدید و نحوه پیادهسازی زیرساختهای جدید یاد بگیرد.
5. ساخت مرکز داده یا ارتقا شبکه؟
این موارد تنها عواملی نیستند که باید هنگام توسعه استراتژی فناوری مناسب برای مرکز داده خود در نظر بگیرید. همچنین، مهم است که بدانید آیا ساخت یک مرکز داده در محل واقعا ارزش دارد یا اینکه ارتقا و توسعه زیرساخت شبکه فعلی کافی است.
نویسنده: حمیدرضا تائبی