مراکز داده به چه صورتی پیاده‌سازی و راه‌اندازی می‌شوند

یک مرکز داده مدرن چه ویژگی‌هایی دارد؟ 

مراکز داده مدرن در مقایسه با گذشته، تفاوت‌های قابل توجهی داشته‌اند، به‌طوری‌که  زیرساخت از سرورهای سنتی درون‌سازمانی به  شبکه‌های مجازی انتقال پیدا کرده است. در معماری جدید، برنامه‌های کاربردی و ترافیک داده‌ها، در مجموعه‌ای از زیرساخت‌های فیزیکی مبتنی بر سرویس‌های چند ابری مستقر می‌شوند. اصل مهمی که باید در این زمینه به آن دقت شود، برقراری تعادلی میان سرویس‌های ابری خصوصی و عمومی است، زیرا مراکز داده برای برقراری ارتباط بین سایت‌های مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند. این سایت‌ها ممکن است در نزدیکی شرکت یا در فواصل دور قرار داشته باشند. لازم به توضیح است که زیرساخت‌های ابر عمومی نیز مجموعه‌ای متشکل از چند مرکز داده هستند که به یک‌دیگر متصل هستند. 

چرا وجود مراکز داده برای سازمان‌ها و کسب‌و‌کارها مهم است؟

در دنیای فناوری اطلاعات، مراکز داده برای اجرای برنامه‌های تجاری و ساده‌سازی دسترسی به منابع محاسباتی و ذخیره‌سازی طراحی و مورد استفاده قرار می‌گیرند. از برنامه‌های مهم در این زمینه به موارد زیر باید اشاره کرد: 

•  پیاده‌سازی سرورهای ایمیل و اشتراک‌گذاری فایل
•  میزبانی برنامه‌های کاربردی بزرگ مثل پایگاه‌های داده
•  استقرار نرم‌افزارهای مدیریت ارتباط با مشتری (CRM)
•  استقرار برنامه‌های مرتبط با برنامه‌ریزی منابع سازمانی (ERP) و بانک‌های اطلاعاتی
•  پردازش و تحلیل کلان‌‌داده‌ها با هدف استفاده در یادگیری ماشین و هوش تجاری
•  پیاده‌سازی ماشین‌های مجازی، سرویس‌های خدمات ارتباطی و همکاری

مطلب پیشنهادی

آشنایی با رشته داده‌محور علم داده‌ها

علم داده‌ها چیست، چه کاری انجام می‌دهد و چرا مورد توجه شرکت‌ها قرار دارد؟

مولفه‌های تشکیل‌دهنده مراکز داده

همان‌گونه که اشاره شد، طراحی مرکز داده مبتنی بر استقرار روترها، سوئیچ‌ها، دیوارهای آتش‌ها، استوریج‌ها، سرورها و ابزار‌های دسترسی به برنامه‌های کاربردی است. در شرایطی که مولفه‌های سخت‌افزاری نقش اصلی در پیاده‌سازی مرکز داده را دارند، اما این توپولوژی‌ها و طرح‌واره‌ها هستند که اجازه می‌دهند این مولفه‌های سخت‌افزاری پلتفرم یکپارچه‌ای به‌نام مرکز داده را به‌وجود آورند. این مولفه‌ها به‌شرح زیر هستند: 

• زیرساخت شبکه: سرورهای فیزیکی و مجازی، سرویس‌های مرکز داده، فضای ذخیره‌سازی و اتصالات خارجی هستند که ارتباط کاربران با مرکز داده را امکان‌پذیر می‌کنند. 
• زیرساخت ذخیره‌سازی: مراکز داده با هدف ذخیره‌سازی داده‌ها پیاده‌سازی می‌شوند، به همین دلیل متشکل از استوریج‌ها و شبکه‌های منطقه ذخیره‌سازی (SAN) هستند که فرآیند میزبانی و دسترسی سریع به اطلاعات را امکان‌پذیر می‌کنند. در مراکز داده کوچک، استوریج‌ها در قالب آرایه‌ها یا خوشه‌هایی به یک‌دیگر یا سرورها متصل می‌شوند، در حالی که در مقیاس کلان، شبکه‌ای مجزا از شبکه محلی برای آن‌ها ایجاد می‌شود تا از طریق مکانیزم‌هایی همچون کانال فیبر (Fiber Channel) ارتباط میان کلاینت‌ها و شبکه را برقرار کنند. 
• منابع محاسباتی: سرورهایی هستند که وظیفه دریافت، پردازش و پاسخ‌گویی به درخواست‌های کلاینت‌ها را بر عهده دارند. به‌طور معمول، سرپرستان شبکه از ‌‌سرورهای رک‌مونت در هنگام پیاده‌سازی مراکز داده استفاده می‌کنند، اما اگر حوزه فعالیت شرکت کلان باشد، از سرورهای تیغه‌ای استفاده می‌شود تا هر تیغه مسئولیت انجام یک وظیفه خاص را بر عهده داشته باشد. 
• برنامه‌های کاربردی: فرآیند دسترسی به منابع محاسباتی و ذخیره‌سازی را بر عهده دارند. همان‌گونه که اشاره شد، سرورها مسئولیت پردازش اطلاعات را بر عهده دارند، در حالی که برنامه‌های کاربردی امکان دسترسی به اطلاعات میزبانی‌شده روی سرور را به‌وجود می‌آورند. 
• افزونگی: به‌طور معمول، سرپرستان شبکه برای محافظت از سرویس‌های مراکز داده و تداوم فعالیت‌های تجاری، طراحی مراکز داده را بر مبنای اصل افزونگی سخت‌افزار و لینک‌های ارتباطی انجام می‌دهند. 
• تجهیزات برقراری امنیت: ابزار‌های تامین امنیت شبکه شامل دیوارهای آتش، ابزارهای تشخیص و پیشگیری از نفوذ هستند تا امنیت مرکز داده تامین شود. 
• تضمین تحویل و عملکرد برنامه‌ها: شامل مکانیزم‌هایی برای حفظ عملکرد برنامه‌ها، انعطاف‌پذیری و دسترس‌پذیری برنامه‌ها حتا در صورت بروز خرابی و افزایش ترافیک است. 

برنامه‌ریزی و طراحی مرکز داده به چه معنا است؟

طراحی مرکز داده، فرآیند طراحی و مدل‌سازی معماری سیستم مرکز داده، منابع فناوری اطلاعات و زیرساخت است. این برنامه‌ریزی، به شمای منطقی مرکز داده اشاره دارد که قبل از توسعه یا استقرار در محیط فناوری اطلاعات سازمان تعریف می‌شود.

طراحی مرکز داده را می‌توان با استفاده از کارمندان فناوری اطلاعات سازمان یا استخدام یک شرکت ارائه‌دهنده خدمات مرکز داده انجام داد. به‌طور معمول، مراکز داده به منابع تغذیه قابل اعتماد، پشتیبان‌گیری منظم از اطلاعات، وجود مسیرهای ارتباطی مطمئن و پایدار برای دسترسی به داده‌ها، کنترل محیطی و اقدامات امنیتی نیاز دارند. مراکز داده‌ای که طراحی ساخت‌یافته و یکپارچه‌ای دارند اجازه می‌دهند تا عملیات تجاری به‌شکل روان انجام شوند و فرآیند مدیریت داده‌ها به‌سادگی انجام شود. به همین دلیل، فرآیند برنامه‌ریزی مرکز داده اهمیت زیادی دارد که چشم‌انداز روشنی از کارهایی که قرار است انجام شود در اختیار کارشناسان قرار می‌دهد. در فرآیند برنامه‌ریزی، کارشناسان شبکه به مباحث زیر رسیدگی می‌کنند:

•  نوع فرآیند ساخت مرکز داده ماژولار را انتخاب می‌کنند. 
•  فهرستی از نرم‌افزارهای کاربردی مورد نیاز تهیه می‌کنند و نوع سیستم‌عامل سروری را که باید نصب شود مشخص می‌کنند. 
•  راه‌هایی برای ادغام عملیات پیدا می‌کنند. 
•  در صورت امکان منابع را به اشتراک قرار می‌دهند. 
•  استقرار رایانش ابری را در نظر می‌گیرند. 
•  یک طرح تداوم عملیات تجاری و داده‌ها را مدنظر قرار می‌دهند. 

الگوی طراحی یک مرکز داده عادی را در شکل ۱ مشاهده می‌کنید. 

شکل 1

مطلب پیشنهادی

23 پرسش و پاسخ برتر آزمون‌های استخدامی مدیر مرکز داده

چگونه در مصاحبه استخدام مدیر مرکز داده موفق شویم؟

استانداردها و دستورالعمل‌های طراحی مرکز داده

استانداردهای طراحی مرکز داده، حداقل الزامات و بهترین شیوه‌ها در هنگام طراحی، توسعه و نگه‌داری از سامانه‌های مرکز داده را تعریف می‌کنند. موسسات حرفه‌ای مثل سازمان استاندارد بین‌المللی (ISO) یا انجمن صنعت مخابرات، دستورالعمل‌هایی برای طراحی و مدیریت موثر مراکز داده ارائه داده‌اند. به‌طور کلی، استانداردهای طراحی که هنگام ساخت یک مرکز داده باید به آن‌ها توجه شود، به‌شرح زیر هستند: 

•  استاندارد زیرساخت مخابراتی مراکز داده (TIA-942)
•  استاندارد سیستم مدیریت امنیت اطلاعات ISO / IEC 27001:2005 و 27001:2013

این استانداردها الزامات طراحی و استقرار موفقیت‌آمیز یک مرکز را مشخص می‌کنند و خط‌مشی‌هایی برای مفاهیم زیر ارائه می‌کنند:

•  مقررات فیزیکی ورود و خروج به مرکز داده
•  امنیت اطلاعات
•  طراحی و انعطاف‌پذیری
•  تامین امنیت فیزیکی و مجازی زیرساخت‌ها
•  استفاده بهینه از انرژی
•  لزوم توجه به برنامه‌های پشتیبان‌گیری به‌منظور تداوم کسب‌و‌کار
•  رعایت بهترین شیوه‌های طراحی مرکز داده
•  لزوم توجه به کاری که قرار است مرکز داده انجام دهد؛ به‌منظور دستیابی به بهترین عملکرد
•  توجه به تامین انرژی مرکز داده و برق اضطراری

هنگام طراحی مرکز داده، مشکلی بزرگی که وجود دارد، هزینه‌های مالی پیاده‌سازی چنین طراحی‌ای است. به بیان دقیق‌تر، هنگامی که صحبت از طراحی مرکز داده به میان می‌آید، سرورها، سامانه‌های سرمایشی، برق اضطراری و فضای فیزیکی که قرار است تجهیزات در آن مستقر شوند هزینه‌ها را به میزان قابل توجهی افزایش می‌دهند. به‌طور مثال، در بخش فضای فیزیکی کارشناسان باید به فضای کف، کابینت‌ها و قفسه‌ها، مکان و نحوه استقرار سامانه‌های سرمایشی دقت نظر خاصی داشته باشند. به همین دلیل، برخی سازمان‌ها به‌منظور کاستن از هزینه‌ها، سعی می‌کنند مراکز داده را تنها برای پاسخ‌گویی به نیازهای فعلی پیاده‌سازی کنند.  با توجه به این‌که مراکز داده میزبان تجهیزات گران‌قیمتی هستند که تقریبا 24 ساعت شبانه‌روز کار می‌کنند، بنابراین، نیازمند یک سامانه سرمایشی مناسب هستند. این سامانه سرمایشی باید توانایی به گردش درآوردن هوا را داشته باشد تا گرمای تجهیزات را دفع کند و تجهیزات را تا حد امکان خنک نگه دارد. به‌طور معمول، کارشناسان شبکه از راهروهای گرم و سرد برای این منظور استفاده می‌کنند (شکل 2).

شکل 2

امنیت

امنیت مهم‌ترین عنصر در طراحی یک مرکز داده است که نباید نادیده گرفته شود. هنگام برنامه‌ریزی برای ساخت مرکز داده، امنیت شبکه، رمزگذاری داده‌ها و پشتیبان‌گیری از داده‌ها، موضوعات مهمی هستند که باید به آن‌ها دقت کنید. 

مطلب پیشنهادی

تخصصی ویژه در زمینه مدیریت داده‌ها

رشته مهندسی داده چیست و چرا پدید آمده است؟

اشتباهاتی که نباید در طراحی مرکز داده مرتکب شوید

استقرار یک مرکز داده به‌معنای استفاده از جدیدترین فناوری‌ها است، به‌طوری که هزینه‌ها بیش‌ازحد افزایش پیدا نکنند. متاسفانه، امروزه برخی از شرکت‌ها به دنبال استقرار مراکز داده‌ای هستند که جوابگوی نیازهای کوتاه‌مدت است، به‌طوری که در بلندمدت شرکت با تنگناهای مختلفی روبه‌رو می‌شود. نکته مهمی که باید به آن دقت کنید این است که داده‌ها همیشه رشد می‌کنند، بنابراین ساخت یک سامانه مرکز داده آینده‌نگر که توانایی ارتقا را داشته باشد و فضایی برای استقرار تجهیزات جدید داشته باشد، ضروری است. آمارها نشان می‌دهند که کارشناسان شبکه در هنگام طراحی مراکز داده، 9 اشتباه زیر را مرتکب می‌شوند: 

•  عدم انجام ارزیابی کامل زیرساخت
•  محاسبه اشتباه کل هزینه مالکیت (TCO)
•  وجود مدیر پروژه‌ای که قادر نیست جزئیات را به‌خوبی مشاهده کند. 
•  آغاز استقرار، قبل از آن‌که برنامه‌ریزی نهایی کامل شده باشد. 
•  انتخاب اشتباه تجهیزات تامین برق مرکز داده
•  عدم شناسایی وابستگی‌ها
•  تدوین اشتباه جدول زمانی طراحی مرکز داده
•  عدم تطابق مرکز داده با اهداف تجاری

مراکز داده چه خدماتی ارائه می‌دهند؟ 

به‌طور معمول، مراکز داده امکانات زیر را به کسب‌و‌کار‌ها ارائه می‌دهند:

•  ارائه خدمات میزبانی وب مانند وب‌سرویس، بانک اطلاعاتی، سامانه نام دامنه، اشتراک‌گذاری فایل‌ها از طریق سرور FTP
•  ارائه خدمات برای سرویس‌های پست الکترونیکی
•  ارائه خدمات برای میزبانی سرورهای اختصاصی و اشتراکی  (Colocation and Dedicate Servers)
•  ارائه خدمات برای برنامه‌های کاربردی (CRM ،ERP و نمونه‌های مشابه)
•  ارائه خدمات جهت بازی‌های آنلاین شبکه

استانداردهای زیرساختی مراکز داده 

رایج‌ترین استاندارد مورد استفاده در طراحی مراکز داده و زیرساخت‌های آن استاندارد ANSI/TIA-942 است. این استاندارد شامل صدور گواهینامه‌های سازگار با ANSI/TIA-942 است که تضمین‌کننده انطباق و سازگاری مرکز داده با یکی از چهار گروه اصلی مراکز داده است. به بیان دقیق‌تر، تضمین می‌کند که مرکز داده پایداری و تحمل‌پذیری خطای قابل قبولی دارد. به‌طور معمول، مراکز داده به‌لحاظ فنی و بین‌المللی به یکی از چهار گروه اصلی زیر تعلق دارند: 

• Basic site infrastructure Tier1: یک مرکز داده با سطح استاندارد لایه اول (Tier1)، حفاظت محدود در برابر حوادث فیزیکی را شامل می‌شود. این سطح دارای مولفه‌های تک‌ظرفیتی (Single-Capacity) و یک مسیر توزیع بدون افزونگی (Nonredundant Distribution) است.
• Redundant-capacity component site infrastructure Tier2: مرکز داده با سطح استاندارد لایه دو (Tier2)، حفاظت بیشتری در برابر حوادث  فیزیکی ارائه می‌دهد. این استاندارد شامل مولفه‌های ظرفیت-افزونگی (Redundant-Capacity) و یک مسیر توزیع‌شده بدون افزونگی است.
• Concurrently maintainable site infrastructure  Tier3:  این مرکز داده، مبتنی بر به‌کارگیری بهترین خط‌مشی‌ها برای مقابله با حوادث فیزیکی و مجازی است، افزونگی تجهیزات را شامل می‌شود و دارای چند مسیر مستقل توزیع است. مزیتی که این مرکز داده دارد، در این است که اگر هر مولفه‌ای با خرابی روبه‌رو شود، امکان تعویض آن بدون اختلال در سرویس‌دهی وجود دارد. به‌طور مثال، اگر منبع تغذیه یک سوئیچ خراب شود، منبع تغذیه ثانویه به مدار وارد می‌شود. در این حالت، کارشناسان شبکه فرصت کافی برای تعویض منبع تغذیه خراب دارند. 
• Fault-tolerant site infrastructure Tier4: بالاترین استاندارد در زمینه طراحی مراکز داده است که بالاترین سطح تحمل خطا و افزونگی را ارائه می‌کند. این استاندارد بر افزونگی تجهیزات، مسیرهای توزیع مستقل چندگانه، پشتیبانی همزمان، عیب‌یابی و ارائه بالاترین سطح از امنیت فیزیکی و مجازی تاکید دارد. به‌طور معمول، این مراکز داده به‌دلیل هزینه زیادی که دارند بیشتر توسط موسسات مالی، مراکز نظامی و دولتی مورد استفاده قرار می‌گیرند. 

مراکز داده به چند گروه تقسیم می‌شوند؟ 

در کنار چهار گروه اصلی که به آن‌ها اشاره کردیم، مراکز داده به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند که هر یک سرویس‌های خاصی ارائه می‌دهند. در بحث طبقه‌بندی مراکز داده، پرسش‌های مختلفی وجود دارد. به‌طور مثال، مرکز داده متعلق به یک سازمان است یا چند سازمان از آن استفاده می‌کنند، نحوه قرارگیری و توپولوژی طراحی مرکز داده به چه صورتی است، چه فناوری‌هایی در زمینه انجام محاسبات و ذخیره‌سازی مورد استفاده قرار گرفته و چه تمهیداتی برای بهره‌وری درست از انرژی مورد استفاده قرار گرفته است. به‌لحاظ عملکردی و نوع طراحی مراکز داده به یکی از چهار گروه زیر تعلق دارند: 

مراکز داده سازمانی

این مراکز داده توسط خود شرکت‌ها راه‌اندازی، مدیریت و کنترل می‌شوند و برای پاسخ‌گویی به نیازهای کارمندان یک سازمان طراحی می‌شوند. در این حالت، تیمی از کارشناسان بخش فناوری اطلاعات مسئولیت نگه‌داری و بهینه‌سازی عملکرد مرکز داده را بر عهده دارند. 

مراکز داده مدیریت‌شده 

این مراکز داده توسط شرکت‌های ثالث یا شرکت‌های ارائه‌دهنده خدمات مراکز داده مدیریت می‌شوند. در واقع مشتریان به‌جای خرید تجهیزات و زیرساخت‌ها، این مراکز داده را از شرکت‌های ارائه‌دهنده خدمات اجاره می‌کنند.

مراکز داده هم‌مکانی (کولوکیشن)

در مراکز داده هم‌مکانی، مشتری فضایی را از شرکت ثالثی که مراکز داده خاص خود را دارد اجاره می‌کند. مراکز داده هم‌مکانی میزبانی و نگه‌داری از زیرساخت‌ها مثل ساختمان، سامانه سرمایشی، پهنای باند، امنیت و تامین نیروی برق را بر عهده دارد. 

در این حالت، مشتری از خدمات ارائه‌شده توسط شرکت ثالث استفاده می‌کند، اما مسئولیت نگه‌داری از سرورها، فضای ذخیره‌سازی و فایروال‌ها بر عهده خودش است. 

مراکز داده ابری 

در این مدل مراکز داده، داده‌ها و برنامه‌های کاربردی توسط ارائه‌دهنده خدمات ابری مثل سرویس‌های وب آمازون (AWS)، مایکروسافت (Azure)، IBM Cloud  یا دیگر ارائه‌دهنده‌های خدمات ابری عمومی میزبانی می‌شوند. مشابه چنین مراکز داده‌ای در ایران نیز وجود دارد. 

طراحی مرکز داده

همان‌گونه که مشاهده کردید، امروزه انواع مختلفی از مرکز داده‌ها وجود دارند که هر یک متشکل از تجهیزات مختلفی هستند و برای کاربردهای مشخصی طراحی می‌شوند. به همین دلیل، طراحی یک مرکز داده باید با رعایت استانداردها انجام شود. هنگامی که قصد طراحی یک مرکز داده را دارید بهتر است به نکات زیر دقت کنید تا یک طراحی ساخت‌یافته و دقیق داشته باشید: 

•  آماده‌سازی یک طراحی اولیه و تهیه نقشه‌های فنی
•  اخذ مجوزهای لازم
•  نهایی کردن طرح اولیه که شامل انتخاب تجهیزات (سرورها، سوئیچ‌ها، استوریچ‌ها و غیره)، نوع کابل‌کشی و تجهزات تامین برق اضطراری (مثل ژنراتور، یوپی‌اس و غیره) می‌شود. 
•  آماده‌سازی مستندات
•  برآورد هزینه‌ طراحی
•  مشخص کردن بودجه نهایی
•  ارزیابی سازمان و مکان فیزیکی که قرار است تجهیزات در آن نصب شوند.
•  سفارش، خرید و حمل تجهیزات به محل
•  تهیه لینک‌های ارتباطی و خطوط تلفن
•  تهیه نقشه‌های طراحی (نقشه‌های مربوط به کابل‌کشی درون رک‌ها، نوع معماری و توپولوژی مورد استفاده در طراحی، عملیات کابل‌کشی در ساختمان، کنترل و دسترسی، اطفا حریق، نقشه تامین برق اضطراری، ژنراتور، نصب شبکه برق و داده‌ها)
•  آماده‌سازی تیم اجرا و پشتیبانی
•  نصب و راه‌اندازی تجهیزات
•  تست‌های اولیه
•  راه‌اندازی نهایی مرکز داده

کلام آخر

آینده مراکز داده روشن است، زیرا شرکت‌های مختلفی در زمینه ارائه خدمات مرکز داده به مشاغل و صنایع در این حوزه به فعالیت اشتغال دارند. مراکز داده زیرساخت‌های همگرایی ارائه می‌دهند که به‌نظر می‌رسد به‌سمت همگرایی بیشتر با ابر در حرکت است. نکته مهمی که در این زمینه وجود دارد، تامین امنیت است. بسیاری از شرکت‌ها بر این باور هستند که بر مبنای یک طراحی دقیق می‌توان بخش عمده‌ای از مخاطرات را حتا قبل از وقوع شناسایی و برطرف کرد. به‌طوری‌که فعالیت‌های تجاری تداوم پیدا کنند و سطح درآمدها بیشتر شود. بر مبنای معماری مرکز داده همگرا، می‌توان از یک رابط واحد برای مدیریت کل زیرساخت کسب‌وکار و ساده‌سازی هر فرآیند استفاده کرد که باعث افزایش امنیت داده‌ها و دسترس‌پذیری بهتر آن‌ها می‌شود. همچنین، به‌کارگیری راه‌حل‌های مجازی و همگرایی تمام لایه‌های عملیاتی مثل محاسبات، شبکه و ذخیره‌سازی، عملکرد مرکز داده را به میزان قابل توجهی بهبود می‌بخشد.