طراحی ، اجرا و راه اندازی دیتاسنتر

دیتاسنتر یا مرکز داده مکانی است که در آن بخش بزرگی از سرورهای کامپیوتری و تجهیزات شبکه‌ ، با استفاده از امکانات زیرساختی و ارتباطی‏ در کنار هم قرار گرفته باشند. 

ساختمان این مراکز، اغلب دارنده سیستم‌ امنیتی پیشرفته ، سیستم تهویه ، اطفاءحریق و سیستم توزیع برق هستند. این مراکز به سامانه برق اضطراری (UPS و دیزل ژنراتور) مجهز ‌شده‌اند.

طراحی دیتاسنتر

عموما بر پایه شبکه‌ عظیمی از منابع پردازشی و ذخیره‌سازی صورت می گیرد. که با کمک یک زیرساخت ارتباطی قدرتمند، امکان ارائه سرویس‌های اینترنتی (محلی و داخل سازمانی) یا اینترنتی انتقال داده را در مقیاس‌های کوچک و بزرگ فراهم می‌کند.

اکتیو دیتاسنتر

امروزه به دلیل امکان دسترسی راحت و فراگیر به اینترنت پرسرعت و نیز وابستگی اکثر کسب و کارها به فناوری اطلاعات ، تقاضا برای خدمات طراحی ، اجرا و راه اندازی دیتاسنتر‌ بسیار بالا رفته است. در حال حاضر ، دیتاسنترها نقش کلیدی و پر اهمیتی را در حوزه اقتصاد دیجیتال ایفا می‌کنند.

دیتاسنتر ها پشتیبانی طیف عظیمی از فعالیت‌های مهم دولت‌ ، جامعه و کسب و کارها را بر عهده دارند.

در شرایطی که حجم فعالیت سرویس های اینترنتی وسیع باشد و حتی در این مواقع 10 سرور جوابگوی آن نباشند ، تنها شبکه عظیمی از صدها و هزاران سرور کامپیوتری قادر خواهند بود از عهده تامین نیازهای این سرویس‌ها برای ذخیره‌ساز، رایانش و انتقال داده‌ها برآیند.

مدیریت ارتباط با مشتری (CRM) ، برنامه‌ریزی منابع سازمانی (ERP) ، ذخیره‌سازی ، تهیه نسخه پشتیبان و اشتراک فایل‌ها و … از جمله رایج‌ترین کاربردهای دیتاسنتر در سازمان‌ها، دانشگاه‌ها و شرکت‌های گوناگون می‌باشند.

شرکت‌های بزرگی مانند گوگل، مایکروسافت و آمازون، با تاسیس مراکز داده در نقاط مختلف جهان همواره در تلاش هستند. تا زیرساخت‌های لازم را برای پاسخگویی به نیازهای مختلف جامعه بین‌المللی در مناطق مختلف دنیا فراهم کنند.

برترین دیتا سنتر های دنیا

• مایکروسافت
  Data Center شیکاگو مایکروسافت یکی از بزرگترین Data Center های دنیا با ۶۵ هزار متر مربع، میزبان حدود یک میلیون سرور است . که در واحدهای ۱۵۰۰ تا ۲۵۰۰ تائی دسته بندی شده اند.

• گوگل

      گوگل هیچگاه رسماً تعداد سرورهای خود را اعلام نکرده است . اما میگویند این شرکت صاحب بیش از ۹۰۰ هزار سرور است. حتی عجیب نیست اگر        گوگل را با ۱۳ مرکز داده در سراسر دنیا مالک بزرگترینData Center جهان نامید .

ساختار دیتاسنترData Center 

•  سیستم برق پشتیبان

  یکی از اصلی ترین مسائل در دیتا سنتر سرویس دهی بدون وقفه به مشتریان می باشد. با توجه به امکان قطع برق به دلایل متفاوت (حوادث غیرمترقبه یا جنگ ) نیاز به سیستم برق پشتیبان از اهمیت بالایی برخورداراست.

معمولاً دیتاسنترهای بزرگ ازUPS  مخصوصی استفاده می نمایند. علاوه بر سیستم UPS ، ژنراتورهای قوی نیز در دیتا سنتر وجود دارد تا در صورت قطع بلندمدت برق، سرویس دهی بدون وقفه انجام گیرد.

• مشخصات فیزیکی 

با توجه به اینکه سرورهای وب از نوع دسکتاپ (Desktop )هستند، ساختمان دیتاسنترها اکثرا با سقف های بلند ساخته می شوند. علاوه بر تهویه هوا ، امکان قرار دادن سرورهای بیشتر را میدهند.

همچنین در تمامی دیتاسنتر ها ، مسیرهایی برای گذراندن انواع کابل های شبکه ، کابل های برق وجود دارد. علاوه بر این موارد، وجود سیستم تهویه قوی برای پایین نگه داشتن دمای سرورها ضروری است . البته مشخصاتی همچون وجود سقف کاذب، کف کاذب و نیز سیستم اطفاء حریق در برخی موارد توصیه شده است.

• دستگاه ذخیره ساز اطلاعات (Storage)

ذخیره ساز متصل به شبکه (Nas) دستگاهی است که به صورت اشتراکی در شبکه مورد استفاده قرار می گیرد.

• وجود سیستم های پشتیبان گیری

با توجه به سیاست های دیتا سنتر و نیاز پروژه ، پشتیبان گیری از اطلاعات امری کاملا ضروری می باشد.

تفاوت دیتاسنتر اختصاصی و اشتراکی

دیتا سنتر اشتراکی : یعنی در یک فضای فیزیکی می‌تواند ۱۰ ، ۱۰۰ و حتی ۱۰۰۰ یا تعداد بیشتری از سرورهای کامپیوتری را میزبانی کند و هر یک از آنها متعلق به یک شرکت یا سازمان متفاوت باشند.

دیتاسنتر اختصاصی : یعنی تمامی قدرت رایانشی و زیرساختی در محل ساختمان دیتاسنتر ، به صورت کاملا اختصاصی در اختیار یک سازمان قرار دارد.

با وجود سرویس‌هایی همانند: خدمات هم‌مکانی (Colocation) و فضای امن و محصور (Cage) ، این امکان فراهم می‌شود. تا ارائه خدمات دیتاسنتر اختصاصی در محل دیتاسنترهای اشتراکی نیز میسر شود. این خدمات، زمینه کاهش قابل توجه هزینه‌ها و افزایش بهره ‌وری را برای سازمان‌ها به بوجود خواهند آورد . زیرا سازمان‌ها دیگر مجبور نیستند تا هزینه‌های سنگین و فرایند پیچیده ساخت و نگهداری دیتاسنترها را متحمل شوند.

اصلی‌ترین اجزا تشکیل دهنده دیتاسنتر 

دیتاسنترها از اجزا مختلفی مانند : روتر (Router)، سوئیچ‌ شبکه (Network Switches)، دیوارهای آتش (Firewalls)  سیستم‌های امنیتی ، سیستم‌های ذخیره‌سازی (Storage Systems) ، سرورها (Servers)، انواع رک  (Racks) ، کابل‌های شبکه و سیستم‌های کنترل و مدیریت ارائه سرویس تشکیل شده‌اند.

معمولا نحوه طراحی محوطه اصلی (فضای سفید) دیتاسنترها اینگونه است که سرورهای کامپیوتری به صورت طبقه به طبقه داخل کابینت و رک‌ها (Rack) قرار گرفته‌اند . با کابل‌کشی اصولی و رعایت استانداردهای لازم ، در ردیف‌هایی (Row) منظم کنار یکدیگر قرار می‌گیرند.

ذخیره‌سازی و مدیریت نرم‌افزارها و داده‌های مهم بسیاری از سازمان‌ها بر عهده این سرورهای کامپیوتری است.

امنیت، کارآمدی، پایداری و همگام‌سازی مداوم یک دیتاسنتر با پیشرفت‌های روز دنیا بسیار حائز اهمیت است.

از این رو ، بکارگیری بروز ترین سخت‌افزارها و نرم‌افزارهای امنیتی و بروز رسانی مداوم آنها از اهمیت ویژه‌ای در مراکز داده برخوردار است. درواقع ، زیرساخت ارتباطی و شبکه قدرتمند، سیستم‌های ذخیره‌سازی ، منابع پردازشی و رایانشی ، اصلی ترین اجزاء هر دیتاسنتر را تشکیل می‌دهند.

شرایط محیطی تاثیر گذار بر آسیب های اتاق  سرور 

• افزایش دما در اتاق سرور : افزایش دما با تاثیر گذاشتن بر سخت افزار ها سبب پایین آمدن عمر مفید تجهیزات ، تخریب قطعات حساس الکترونیکی (پردازنده ها و ماژول های حافظه شده) و کاهش راندمان سیستم ها می شود. طبق استانداردها ، تجهیزات شبکه و سرورها نباید در دمای بیش از 30 درجه سانتیگراد به کار گرفته شوند. 

نحوه سرمادهی  اتاق سرور

اتاق های سرور و یا دیتا سنترها بخش هایی هستند که به دلیل قرار گیری سرورها و یا قرار گیری حجم بسیار زیادی از قطعات الکترونیک گرمای زیادی تولید می نمایند. این گرما متناسب با تعداد رک های قرار گرفته در اتاق سرور افزایش می یابد.

به همین جهت خنک کردن اتاق های سرور با ظرفیت های متفاوت و یا با تکنولوژی های متفاوت با توجه به میزان ، باربرودتی آنها تعیین می گردد.

در تعیین نوع کولینگ (خنک سازی) و روش های استفاده از آن، طراحی های مختلف بکار گرفته می شود . اما در همه روشها محاسبه یکسان بوده و فقط از روشهای متفاوتی استفاده می گردد.

دمای استاندارد اتاق سرور و مرکز داده 

دمای مناسب و استاندارد برای مرکز داده و اتاق سرور بین دمای 68 تا 75 درجه فارنهایت معادل (معادل 20 تا 24 درجه سانتیگراد) می باشد. بطور کلی در صنعت رایانه این مساله مورد تایید است که از تجهیزات گران در اتاق های با دمای بالاتر از 30 درجه سانتیگراد بدون سیستم خنک کننده استفاده نشوند.

در مرکز داده با چگالی بالا و اتاق سرور ها با ، باز و بسته کردن درب ، معمولا حجم بالایی از هوا با دما و رطوبت گوناگون وارد اتاق سرور می شود. این مورد میتواند روی هوای اتاق تاثیر داشته باشد. برای مراکز داده بزرگ به ازای هر 24 فوت فاصله باید یک سنسور دما در نظر گرفته شود .

• تاثیر افزایش رطوبت در اتاق های سرور: بالا رفتن بیش از اندازه رطوبت سبب میعان نم موجود در هوا به صورت قطرات مایع می گردد. خود باعث ایجاد خوردگی و یا اتصال الکتریکی بین مدارات الکترونیکی می شود. پایین آمدن بیش از اندازه رطوبت به واسطه تولید الکتریسیته ساکن در محیط اطراف ، سبب تخلیه الکتریکی می شود که این امر سبب تخریب قطعات حساس الکترونیکی می گردد.

قابل ذکر است که رطوبت نسبی ، نسبت مستقیمی با دما دارد . 

• بررسی تاثیر گرد و غبار: مهم ترین عامل در بروز عملکرد پایین سرورها و افت کیفیت آن ها نشستن گرد و غبار و دوده روی قطعات داخلی آن ها است. گرد و غبار و دوده ای که روی قطعات سرور می نشیند نقش عایق حرارتی را ایفا می کند .

سبب این می شود که قطعات به درستی خنک نشوند و تهویه و گردش هوا نیز دچار مشکل گردد. در نتیجه سنسورهای حرارتی دستگاه به فریمور ، دستور بالا رفتن سرعت فن را می‌دهند.

بالا رفتن سرعت فن سرور موجب این می شود که عمر فن ها کاهش یافته و در عین حال سرور را از حالت طبیعی خود خارج ‌کند.

گاهی وقت ها اگر گرد و غبار درون سرور زیاد شود ، چراغ اخطار روشن می شود. هرچه سرعت فن سرور افزایش یابد ، مصرف انرژی و هزینه برق مصرفی سرور نیز بیشتر می شود . دستگاه های خنک کننده اتاق سرور برای کاهش دما باید انرژی بیشتری مصرف کنند تا دمای سرور را به حالت طبیعی بازگردانند.

• یو پی اس و برق : از مهم‌ترین وظایف سرور همیشه در دسترس بودن است. برای این امر اولین قدم همیشه روشن نگه داشتن آن است. با توجه به احتمال قطعی برق ، سیستم پشتیبان برق قوی که شامل upsها و ژنراتورهای قوی می باشد بسیار مورد نیاز یک دیتا سنتر است. دیتاسنترهای بزرگ ، upsهای مخصوص به خود را دارا هستند که گاهی برق بیش از صدها سرور را پشتیبانی می‌کند. 

UPS یک منبع تغذیه‌ی بدون وقفه است که در کنار یک سیستم مصرف کننده قرار می‌گیرد . یوپی اس به دستگاه کمک می‌کند در صورت تغییرات ولتاژی شدید یا قطعی و… در حالت نرمال به کار خود ادامه دهد. Upsها معمولا دارای یک باتری هستند که هنگام قطع برق یا افت ولتاژ منبع تغذیه‌ی سیستم را از برق شهری به باتری ups تغییر می دهند موجب ادامه کار سیستم ، بدون وقفه می‌گردد.

• ولتاژ و جریان: با توجه به این که تمام تجهیزات الکترونیکی در مقابل نوسانات برق آسیب پذیرند، از این رو کنترل و مانیتورینگ میزان ولتاژ و آمپر در اتاق سرور یک امر بدیهی است. نوسانات علاوه بر واردکردن خسارات به تجهیزات اتاق سرور سبب مختل شدن بخش بزرگی از فعالیت های سازمان ها میگردد. با کنترل و مانیتورینگ میزان ولتاژ و آمپر علاوه بر جلوگیری از خسارات احتمالی می توان از نوع کارکرد تجهیزات و یا خرابی احتمالی قطعات مطلع شد.

• درب: با توجه به اهمیت و ارزش اطلاعات در هر سازمان ، کنترل تردد در اتاق سرور ها و دیتا سنترها از اهمیت بالایی برخور دار است.کنترل ورود و خروج افراد و ثبت زمان تردد آنان به لحاظ امنیتی یک امر ضروری است. علاوه بر بحث امنیتی، تردد بیش از حد در اتاق سرور ها و باز و بسته کردن بیش از حد درب اتاق سرور ها موجب تغییر دمای اتاق می شود. که خود تاثیرات منفی روی تجهیزات می گذارد.

• حرکت و تردد: اطلاعات هر سازمان سرمایه ی مهم آن سازمان محسوب می گردد . از این جهت  تردد و حرکت در اتاق سرور از اهمیت بالایی بر خوردار است. کنترل حرکت در اتاق های سرور و دیتا سنترها علاوه بر بحث امنیتی از نظر صرفه جویی انرژی قابل توجه است. حضور افراد در اتاق سرور و استفاده از سیستم روشنایی باعث بالا رفتن دمای اتاق می شود. از این جهت سیستم های خنک کننده زمان بیشتری روشن می مانند تا دمای محیط مناسب گردد . با استفاده از سیستم کنترل و مانیتورینگ اتاق سرور و سنسور حرکت می توان از این افزایش مصرف انرژی جلوگیری کرد.

• نشت آب: باین امر می تواند به تمامی سیستم ها و دستگاه های الکترونیکی آسیب جدی وارد نماید. از این جهت نشت آب خسارات جبران ناپذیری به اتاق سرورها وارد می نماید و خطر آتش سوزی را نیز به همراه دارد. در اتاق سرورها و دیتا سنترهای بزرگ انواع سیستم های خنک کننده به آب وابسته هستند. حتی در سیستم های جدید طی کارکرد مداوم تولید قطرات آب می تواند بعنوان یک خطا به تمامی تجهیزات موجود در اتاق سرور آسیب وارد کند که برای حل این موضوع از سنسور نشت آب می توان بهره برد.