اصول طراحی دیتاسنتر (Data Center)
در دنیای کنونی کمتر کسی است که به اهمیت ذخیره اطلاعات در سازمان‌ها پی نبرده باشد. با گسترش فناوری، ایجاد اطلاعات با سرعت فزاینده‌ای رو به رشد است. بنابراین نگهداری اطلاعات و ایجاد سیستم‌های یکپارچه ذخیره‌سازی، برای هر سازمانی حیاتی است. بدین جهت ایجاد مراکز داده و دیتاسنترها در مجموعه‌ها به یک الزام تبدیل می‌شود.
دیتاسنتر به عناصری مانند محیط فیزیکی، سرورها، محیط‌های ذخیره اطلاعات، ارتباطات و سرویس‌ها اطلاق می‌شود که عملکرد صحیح آن باعث ایجاد پایداری، سرعت سرویس، تداوم کسب‌وکار و بقای سازمان‌ها خواهد شد.
در این مقاله ساختار کلی و اصول طراحی دیتاسنتر، فضاها و ارتباطات آن‌ها، بستر و شرایط کابل‌کشی و انواع سطوح یک دیتاسنتر استاندارد معرفی گردیده است.
در این مقاله ساختار کلی و طراحی، فضاها و ارتباطات آن‌ها، بستر و شرایط کابل‌کشی و انواع سطوح مراکز داده معرفی گردیده است. در انتها نیز به شرح راهکارهای اجرایی نوین در مراکز داده اشاره گردیده است.
ایجاد مکانی امن جهت متمرکز کردن سرورهای شبکه و استفاده از منابع مشترک نگهداری، از عوامل مهم و تأثیرگذار در پیشبرد کاری یک سازمان و از اصول طراحی دیتاسنتر می‌باشند از این رو مراکز داده با توجه به کاربردشان به دو دسته تقسیم می‌شوند:
- مراکز داده Co-Location: کاربران و مراجعین بسیار متعددی دارند و به دلیل مسائل امنیتی، رک‌های حاوی سرور و ذخیره‌سازی مربوط به هر مشتری داخل یک قفسه قرار می‌گیرد که دسترسی به آن توسط کاربر مربوطه میسر می‌گردد.
- مراکز داده Managed Hosting: عموماً با وسعت کوچک‌تر و برای مقاصد خاص مورد استفاده قرار می‌گیرند. این نوع مراکز داده، داده‌های مهمی را در خود نگهداری می‌کنند و لذا از امنیت بسیار بالایی برخوردارند.
لازم به ذکر است که دیتاسنترها یا مراکز داده، از امکانات نگهداری و امنیتی بسیار پیشرفته‌ای برخوردار بوده و به همین علت است که شرکت‌ها و سازمان‌ها، کلیه امور مربوط به ذخیره‌سازی و میزبانی اطلاعات و حتی پردازش داده‌های خود را به مراکز داده می‌سپارند.
همچنین از مراکز داده می‌توان به عنوان مرکزی جهت تهیه پشتیبان از داده‌ها استفاده نمود. فضای یک دیتاسنتر با توجه به دامنه فعالیت آن می‌تواند به وسعت یک اتاق از یک ساختمان، یک یا چند طبقه از یک ساختمان و حتی یک ساختمان کامل باشد.
مفاهیم اولیه در سنجش عملکرد دیتاسنترها براساس اصول طراحی دیتاسنتر
Up time و Down time: عبارت Up time در واقع مدت زمانی که سیستم کامپیوتری به حالت فعال، مشغول کار کردن و ارائه سرویس باشد. Downtime نیز مکمل Up time بوده و به مدت زمانی که در آن سرویس‌ها غیرقابل استفاده باشند اطلاق می‌گردد. Downtime از تفریق کل مدت زمان کاری و Up time به دست می‌آید.
MTBF: میانگین فاصله زمانی بین وقوع دو خطا در یک سیستم و یا اجزای آن است.
MTTR : میانگین مدت زمان لازم جهت بهبود و اصلاح کامل یک خطا را گویند.
MTTDL: مدت زمان کارکرد سیستم تا از دست رفتن داده.
MTTDI: میانگین زمانی که داده‌ها غیرقابل دسترس می‌شوند.
معیارهای سنجش کارایی مراکز داده
نمونه‌هایی از مهم‌ترین پارامترهای مقایسه میان دیتاسنترها عبارت‌اند از:
قابلیت دسترسی: مقدار زمانی است که یک برنامه کاربردی و یا سرویس برای کاربران محلی یا خارجی مورد استفاده باشد. این پارامتر میزان فعال بودن در حال اجرا بودن سرویس‌های مربوط به یک یا چند سرور را توصیف می‌کند.مراکز داده از لحاظ قابلیت دسترسی در پنج سطح طبقه‌بندی می‌شوند؛ وابسته به سخت‌افزارهای داخلی، حفاظت از داده‌ها، استفاده از سرورهای سازگار با خطا، خوشه‌بندی سرورها و بهره‌مندی از سیستم‌های مقابله با سوانح.
روابط محاسبه این پارامتر عبارت‌اند از:
رابطه (1) (Availability= MTBF/(MTBF+MTTR
رابطه (2) (Availability= Uptime/(Uptime+Downtime
قابلیت اعتماد: آنکه در طول مدت زمان مشخص، خطایی در سیستم رخ ندهد.
انعطاف‌پذیری: خصوصیت سیستمی است که در صورت بروز یک یا چندین خطا در سیستم به وظایف خود ادامه بدهد.
توانایی سرویس دهی: احتمال تکمیل شدن سرویس و یا عملیات را در یک مدت زمان مشخص توصیف می‌کند.
ساختار و اجزاء مرکز داده در طراحی دیتاسنتر
هر مرکز داده نیاز به فضاهای اختصاصی جهت نگهداری و پشتیبانی از زیرساخت مخابراتی خود دارد. ساختار کلی مرکز داده شامل اجزای ذیل است:
اتاق ورودی کابل در طراحی دیتاسنتر [Entrance Room] : فضا یا اتاقی است که در آن اتصال بین تجهیزات شرکت سرویس‌دهنده با سیستم کابل‌کشی مرکز داده انجام می‌شود و عموماً بسترهای کابل ورودی، جعبه اتصال کابل‌های مسی ورودی، تجهیزات سربندی کابل‌های سرویس‌دهندگان، تجهیزات سرویس‌دهندگان و تجهیزات سریندی کابل‌کشی اتاق کامپیوتر در اتاق ورودی قرار می‌گیرند.
ناحیه توزیع اصلی در طراحی دیتاسنتر [Main Distribution Area]: فضای مرکزی است که نقطه توزیع سیستم کابل‌کشی مرکز داده در آنجا قرار می‌گیرد. وجود حداقل یک MDA برای مرکز داده الزامی است. روترها و سوئیچ‌های مرکزی شبکه‌های مرکز داده اغلب در MDA یا نزدیک آن قرار داده می‌شوند. اگر MDA فضای بسته است، بایستی یک تابلوی تغذیه برق PDU، UPS و HVAC اختصاصی برای این ناحیه در نظر گرفته شود.
ناحیه توزیع افقی در طراحی دیتاسنتر [Horizontal Distribution Area]: فضایی است که کابل‌کشی به ناحیه توزیع تجهیزات از این نقطه انجام می‌شود سوئیچ‌های SAN، LAN، کنسول و KVM که به تجهیزات نهایی مانند سرورها سرویس می‌دهند، معمولاً در این ناحیه قرار می گیرند. به ازای هر طبقه حدأقل بایستی یک HDA وجود داشته باشد. اگر HDA فضای بسته است، بایستی تابلوهای تغذیه برق PDU، UPS و HVAC اختصاصی برای این ناحیه در نظر گرفته شود.
ناحیه توزیع منطقه‌ای در طراحی دیتاسنتر [Zone Distribution Area]: با توجه به ازدحام کابل‌ها به‌خصوص در محفظه‌های عبور کابل سقفی و محفظه‌های زیر کف‌پوش، پیشنهاد می‌گردد حداکثر 288 اتصال زوج سیم یا کواکسیال از ZDA سرویس بگیرند.
ناحیه توزیع تجهیزات[Equipment Distribution Area]: فضاهایی هستند که به تجهیزات نهایی نظیر سیستم‌های کامپیوتری و تجهیزات ارتباطی اختصاص یافته‌اند. این نواحی اتاق‌های مخابرات، اتاق‌های ورودی، MDA و HDA را شامل نمی‌شوند. تجهیزات نهایی معمولاً روی سطح کف به صورت ایستاده یا در رک نصب می‌شوند.
جهت تخمین هزینه‌ها و برنامه‌ریزی مراحل ساخت به شکل دقیق، شناسایی پیش‌نیازهای یک مرکز داده ضروری است.
نیازمندی‌های مرکز داده در طراحی دیتاسنتر
به طور کلی نیازمندی‌های کلی مرکز داده عبارت‌اند از:
- ظرفیت فیزیکی
- منابع تغذیه و برق‌رسانی
- دشارژ الکترواستاتیکی
- سیستم زمین
- سیستم تهویه
- کف و سقف کاذب و دیوار پوش
- پهنای باند
- امکانات نرم‌افزاری موردنیاز
- هزینه ارتقاء
- و برخی موارد دیگر
لایه‌بندی مراکز داده
جهت بهبود افزونگی و قابلیت اطمینان، هم در مرکز داده و زیرساخت‌های پشتیبانی و سرویس‌های خارجی و تغذیه برق بایستی تمامی نقاط شکست سیستم را حذف کنیم. افزونگی باعث افزایش تحمل خطا و قابلیت نگهداری می‌شود و باید در هر سطح از هر سیستم به‌طور جداگانه اعمال شود و شامل موارد ذیل می‌گردد:
- بسترهای ورودی و حوضچه‌های کابل
- سرویس‌های مخابراتی
- اتاق ورودی
- ناحیه توزیع اصلی
- کابل‌کشی backbone
- کابل‌کشی افقی
چهار لایه مرکز داده توسط موسسه Uptime در While Paperای تحت عنوان “طبقه‌بندی رده‌ها، کارایی زیرساخت سایت را تعریف می‌کند” مطرح شده است، عبارت‌اند از:
- مرکز داده لایه 1-پایه
- مرکز داده لایه 2- اجزای افزونه
- مرکز داده لایه 3- قابلیت نگهداری هم‌زمان
- مرکز داده لایه 4- تحمل خرابی
شاخصه‌هایی در اصول طراحی دیتاسنتر که لایه‌های فوق را از یکدیگر مجزا می‌نماید عبارت‌اند از:
- مبانی
- ارتباطات دیتا و مخابراتی
- معماری
- الکتریکی
- مکانیکی
لایه‌های بالاتر نه تنها به معنای قابلیت دستیابی بیشتر هستند، بلکه هزینه‌های ساخت بیشتری را نیز به همراه خواهد داشت. نکته قابل توجه آن است یک مرکز داده ممکن است برای بخش‌های مختلف زیرساخت خود، لایه‌های مختلف داشته باشد. به عنوان مثال در زیرساخت الکتریکی لایه 3 و در زیرساخت مکانیکی لایه 2 باشد. در نهایت لایه کل مرکز داده برابر است با پایین‌ترین لایه قسمت‌های مختلف آن.
افزونگی به پنج روش ذیل امکان پذیر است:
نیازهای پایه-N
افزونگی N+1
افزونگی N+2
افزونگی 2N
افزونگی 2(N+1)
طراحی مراکز داده
طراحی مرکز داده به معنای تعیین محل قرار گرفتن هر یک از المان‌ها و یا تجهیزات مربوط به مرکز داده است. در یک طراحی جامع بایستی محل قرار گرفتن کلیه سیستم‌ها مشخص گردد.
ویژگی های کلی طراحی دیتاسنتر
ویژگی‌های کلی اصول طراحی دیتاسنتر برای طراحی مناسب عبارت‌اند از:
ساده بودن طرح: یک طراحی ساده، احتمال وقوع خطا را کاهش می‌دهد.
نشانه‌گذاری تجهیزات: تمامی تجهیزات بکار رفته در مرکز داده بایستی نشانه‌گذاری شوند که این کار باعث سهولت در نصب تجهیزات جدید، تعمیر و یا تعویض تجهیزات می‌گردد.
اندازه‌پذیر بودن طرح: طراحی باید به‌گونه‌ای باشد که پس از اتمام طرح بتوان آن را در هر ابعادی توسعه داده و پیاده‌سازی نمود.
ماژولار بودن طرح: با توجه به آنکه نمایش کلیه جزئیات در طراحی امکان‌پذیر نیست، لازم است ابتدا از بلوک‌هایی استفاده‌شده و سپس جزئیات مربوط به آن‌ها مستقلاً مورد بررسی قرار گیرد.
انعطاف پذیر بودن طرح: طراحی مرکز داده بایستی به گونه‌ای باشد که ارتقاء مرکز داده و اعمال تغییرات در آن به‌راحتی امکان‌پذیر باشد.
نواحی مختلف دیتاسنتر در سه قالب امنیتی زیر تقسیم می‌شوند تا با اعمال محدودیت‌های عبور و مرور امنیت لازم برای مرکز داده تضمین گردد:
نواحی عمومی: مناطقی هستند که هر بازدیدکننده‌ای می‌تواند به آن وارد شود، مانند اتاق انتظار.
نواحی داخلی: مناطقی هستند که کارمندان مرکز داده می‌توانند بدون اینکه عبور و مرورشان کنترل شود، به آن‌ها وارد شوند.
نواحی محدودشده: این نواحی توسط متخصصین مربوطه مورد بازرسی قرار می‌گیرند و تردد در آن‌ها کاملاً تحت نظارت است، مانند: برق و تغذیه، ذخیره‌سازها و سرورها و…
موارد دیگری که در اصول طراحی دیتاسنتر بایستی موردتوجه قرار گیرد عبارت‌اند از:
- سیستم ابنیه
- سیستم تغذیه(نیرو) [Power Supply]
- سیستم زمین
- سیستم سرمایش
- سیستم پسیو شبکه ارتباطی
- سیستم دوربین مداربسته[Close Circuit Television]
- سیستم اعلام و اطفاء حریق
نتیجه‌گیری
طراحی دیتاسنتر یا مراکز داده همواره یکی از پیچیده‌ترین مراحل ایجاد آن است، زیرا در طراحی آن علاوه بر رفع نیازهای کنونی بایستی طرح توسعه و اعمال مسائل امنیتی را نیز در نظر گرفت. در طراحی مراکز داده اعمال مواردی اجتنباب ناپذیر است و باید رعایت شود. از این قبیل می توان به در نظر گرفتن پارامترها و معیارهای سنجش کارایی مرکز داده با توجه به اهمیت آن اشاره کرد. همچنین افزونگی سیستم با توجه به اهمیت مرکز داده نیز مهم است.
در این راستا استفاده از کارشناسان طراح و مجری متخصص درزمینهٔ طراحی مرکز داده یکی از مهم ترین مسائل در اجرای دیتاسنتر است، که شرکت تک دیتا با سوابقی درخشان در این زمینه، می تواند بهترین عملکرد را در اجرا و طراحی مراکز داده ارائه نماید. قابل ذکر است در طراحی مرکز داده باید ضمن رعایت اصول حفاظت الکترومغناطیس(پدافند غیرعامل)، به لزوم به‌کارگیری تجهیزات جانبی هوشمند جهت کنترل بهینه عملکرد مرکز داده نیز توجه ویژه ای داشت.
۳ نظرات
جالب و کاربردی بود
موفق باشید
باتشکر
مقاله بسیار عالی ای بود . بسیار استفاده کردم