Page - مرکز داده سیار
مرکز داده سیار
مقدمهای در خصوص مراکز داده
مراکز داده از اوایل پیدایش صنعت کامپیوتر و شبکه با هدف ایجاد زیرساختی متمرکز برای ارتباطات پایدار پدید آمدند. مرکز داده میتواند بسته به وسعت هر سازمان یک اتاق، یک طبقه و یک یا چند ساختمان را شامل شود. مرکز داده مکانی است که کلیه سیستمهای کامپیوتری، تجهیزات مخابراتی و ماهوارهای، سیستمهای ذخیرهسازی و تجهیزات زیرساختی شامل: برق، کولینگ، اعلام و اطفاء حریق و کنترل محیطی را بهصورت متمرکز درون خود جای داده است. در شکل ۱ نمای بخشی از یک مرکز داده قابل مشاهده است.
با پیشرفت تکنولوژی و افزایش نیاز ارگانها، سازمانها و کاربران خانگی به صنعت کامپیوتر و شبکه، امروزه ساخت مراکز داده با استقبال چشمگیری مواجه شده است. این مراکز با توجه به حساسیت کاربریشان، نیازمند به امنیتی پایدار هستند. ازاینرو آنها همیشه برای یک محل تعیینشده، طراحی و ساخته میشدهاند؛ اما برای سایتهای سیار، محیطهای صنعتی، معادن و یا کاربریهای نظامی که محیط و یا ساختمانی اختصاصی برای احداث مرکز داده در اختیار نداشته و گاهی با جابجایی روبهرو هستند، انتقال سریع این مراکز به مکان دیگر یک معضل جدی محسوب میشد.
برای حل این مشکل در سال ۲۰۱۲ طرح مراکز داده کانتینری قابلحمل یا مراکز داده ماژولار اجرایی شد که در حال حاضر شرکتهای مختلفی در این زمینه فعالیت دارند. در ادامه به معرفی این مراکز میپردازیم.
بهطورکلی از مزایای مراکز داده ماژولار میتوان به موارد ذیل اشاره نمود:
- کاهش ریسک با استفاده از سیستمهای کامل و از پیش مهندسیشده
- انعطافپذیری در توسعه مرکز داده همگام با افزایش نیاز کارفرما
- سرویسدهی در لحظه و حل معضل زمان تأخیر و پهنای باند با جانمایی مرکز داده در نزدیکترین محل به عملیات
- فراهم آوردن امنیت فیزیکی برای دادههای حساس با استفاده از سازه فولادی
مراکز داده ماژولار (کانتینری، قابلحمل)
سیستمهای دیتاسنتر ماژولار یک راهکار قابلحمل (سیار) برای استقرار سریع و قابلاطمینان بستر ارائه سرویس فناوری اطلاعات مدنظر سازمانها است. همچنین یک جایگزین مناسب برای مرکز دادههای سنتی که بیشتر بهطور اشتباه در طبقات پایینی ساختمان طراحی میگردیدند است. یک مرکز داده ماژولار میتواند بهسرعت حمل و در هر نقطهای که موردنیاز است مستقر و عملیاتی گردد. مراکز داده ماژولار معمولاً در دو شکل قابلارائه هستند:
مرکز داده پیشساخته
این دسته از مراکز داده درواقع یک کانتینر کامل و یکپارچه، شامل تمامی زیرسیستمهای حیاتی بوده و استفاده از آن بسیار شایعتر است. هرکدام از این کانتینرها بهعنوان یک دیتاسنتر مستقل عمل کرده و متناسب با نیاز بهرهبردار میتوان از یک یا چند ماژول استفاده کرد. زیر سیستمهای این نوع مرکز داده عبارتاند از:
تابلوهای برق | UPS |
سیستم کولینگ | سیستم اعلام و اطفاء حریق |
سیستمهای کنترل محیطی | رک |
تجهیزات ارتباطی | تجهیزات پردازشی |
مرکز داده زیرساخت
نوع دیگر از مراکز داده ماژولار، ترکیبی از چند کانتینر استاندارد، شامل ۳ نوع کلی از کانتینرها بوده که با قرارگیری در کنار یکدیگر یک دیتاسنتر کامل را میسازند. از انواع این کانتینرها میتوان به موارد ذیل اشاره نمود:
نام ماژول | تجهیزات |
کانتینر تغذیه | دیزلژنراتور، UPS و تابلوهای مربوطه |
کانتینر سرمایش | شامل سیستمهای کولینگ و تجهیزات مربوطه |
کانتینر IT | شامل رکها و تجهیزات ارتباطی و پردازشی مربوطه |
بر اساس آخرین آمار، کشورهای توسعهیافته امروزه بیشتر از مراکز داده ماژولار به دلایل گوناگونی استفاده مینمایند چراکه استقرار سریع، بهرهوری مناسب از انرژی و قابلیت توسعه متناسب با نیاز روز با هزینهای کمتری نسبت به روشهای ساخت و ساز سنتی صورت میپذیرد. همچنین دیتاسنترهای کانتینری بهطور قابلتوجه کاهش زمان در ساخت و ساز را از چند سال به چند ماه دارا هستند. این مراکز معمولاً در یک کانتینر استاندارد و قابلحمل و نقل طراحی، تولید و ارائه میشوند، سپس به محل موردنظر یا سایت مشتری منتقلشده و عملیاتی میگردند.
چنانچه زیرساخت یک مرکز داده بهصورت ماژولار طراحی شود قابلیت دسترسی و چابکی سیستم افزایشیافته، هزینه کل مالکیت کاهش مییابد.
برای این پارامتر تعبیرهای مختلفی ارائهشده است. برخی آن را معادل با قابلیت اطمینان تجهیزات میدانند اما درواقع فراتر از آن است. تعریف تکنیکال آن توسط IEEE بهصورت زیر ارائهشده است:
قابلیت دسترسی یک سیستم یا دستگاه عبارت است از سطح دسترسی به آن و امکان بهرهبرداری از آن در هنگام نیاز.
بر این اساس قابلیت دسترسی با اندازهگیری مدتزمان عملیاتی بودن سیستم یا دستگاه تعیینشده، بهصورت درصد بیان میگردد و علاوه بر قابلیت اطمینان تجهیزات به عوامل دیگری ازجمله (MTTR) و خطای انسانی نیز بستگی دارد.
چابکی عبارت است از توانائی سیستم در سازگاری با تغییرات و فرصتهای غیرمنتظره بازار. این تعریف جنبههای مختلفی دارد که از آن جمله میتوان بهسرعت در طراحی و اجرا (مخصوصاً برای پروژههایی با محدودیت زمانی)،Availability، Agility، Total Cost of Ownership، Mean Time To Recover، توسعهپذیری و قابلیت پیکربندی مجدد اشاره نمود. چابکی بهاندازه سایر پارامترها در هزینه سرمایهگذاری کل مؤثر است. وقتی یک سازمان علاوه بر قابلیت تأمین نیازهای فعلی، چابکی لازم برای رفع نیازهای آتی را نیز داشته باشد ریسک خطای پیشبینی از بین میرود و نرخ بازگشت سرمایه بهینه میگردد.
هزینه کل مالکیت یک سیستم یا دستگاه عبارت است از مجموع هزینههای سرمایهگذاری، بهرهبرداری و نگهداری در طول عمر مفید.
مهمترین عامل افزایش هزینه کل مالکیت Over-Design بودن طراحیها است که اتلاف قابلتوجه منابع و بهویژه افزایش هزینه انرژی را در پی دارد. اگرچه علت اصلی این امر لحاظ کردن عدم قطعیت در طراحیها است، نمیتوان انتظار داشت که از آن صرفنظر گردد؛ چراکه هزینه تحمیلی ناشی از Under-Design ممکن است بهمراتب از هزینه Over-Design بودن طراحی بیشتر باشد. چاره کار در بهکارگیری راهحلی است که قابلیت توسعه داشته باشد، بهنحویکه همیشه بتواند نیاز سازمان را تأمین نماید. در طراحیهای سنتی که بهصورت منحصربهفرد، غیرقابل انعطاف و معمولاً Over-Design انجام میشد امکان بهینهسازی همزمان همه پارامترهای فوق وجود نداشت. بهعبارتدیگر برای سریع و ارزان بودن، کیفیت قربانی میشد و چنانچه نیاز بهسرعت و کیفیت بود، هزینه بهشدت افزایش مییافت؛ اما خوشبختانه به لطف یک روش اثباتشده همه این محدودیتها از بین رفته است. این روش همان استراتژی استانداردسازی به روش ماژولار است که در بالا به آن اشاره شد. اجزای ماژولار با ساختار و ارتباطات استاندارد همهچیز را آسان، سریع و ارزان میکنند؛ هم برای سازنده، هم برای طراح و هم برای مجری و کاربر. در صنعت IT نیز طراحی ماژولار همه این مزایا را برای بهرهبرداران به همراه خواهد داشت.
ماژولار بودن تجهیزات چگونه باعث افزایش قابلیت دسترسی سرویسهای مراکز داده میگردد؟
تولید انبوه اجزاء ماژولار بهمراتب بیشتر از میزان تولید اجزاء غیر ماژولار است و همین واقعیت باعث کاهش میزان خرابی در مرحله تولید قطعات میشود. علاوه بر آن تجهیزات ماژولار را میتوان بهراحتی برای رفع خرابی به کارخانه سازنده مرجوع کرد که این امر نیز کیفیت تعمیرات را نسبت به انجام آن در محل بهرهبرداری بالاتر میبرد. این موارد باعث افزایش قابلیت اطمینان تجهیزات و کاهش Down Time در ارائه خدمات مراکز داده میگردد.
یک دستگاه ماژولار خراب بهراحتی و در مدتزمان کوتاهی با نمونه مشابه قابل تعویض است. درنتیجه زمان بازیابی سیستم ماژولار نسبت به روشهای غیر ماژولار بهمراتب بهبود مییابد و این به معنای کاهش Down Time است.
خطاها و فاکتورهای انسانی در مراکز داده اجتنابناپذیر هستند. مطالعات انجامشده نشان میدهد که ۴۰ تا ۶۰ درصد از Down Timeهای غیرمنتظره در اثر خطای انسانی است. لذا از بین همه راههای افزایش قابلیت اطمینان، کاهش خطای انسانی بیشترین تأثیر را دارد. استفاده از تجهیزات ماژولار باعث روشنتر شدن عملکرد تجهیزات، سادهتر شدن روالها، راحتتر شدن فراگیری و درنتیجه کاهش احتمال هرگونه خطای انسانی میگردد.
ماژولار بودن تجهیزات چگونه باعث افزایش چابکی در سرویسدهی مراکز داده میگردد؟
در روش سنتی لازم بود هزینه طراحیهای Over-Size (برای تأمین نیاز ۱۰ سال آینده) توجیه شود و همین امر عملیات اجرا را با تأخیر مواجه میساخت؛ اما ازآنجاکه اجزاء ماژولار فقط بهاندازه تأمین نیاز فعلی سفارش داده میشود، برنامهریزی و طراحی سریعتر صورت میپذیرد. به همان نسبت نصب، اجرا و بهرهبرداری هم سریعتر انجام میشود و مدتزمان آن از چند ماه به چند هفته تقلیل مییابد.
ساختار ماژولار، پیکربندی بهینه تجهیزات برای هر فضای فیزیکی دلخواه را امکانپذیر مینماید. علاوه بر آن میتوان زیرساخت مرکز داده را فقط برای تأمین نیاز فعلی طراحی نمود و با رشد بار مصرفی، بدون نیاز به خاموش کردن سرویسهای قبلی ماژولهای جدید به آن اضافه کرد. این استراتژی (استفاده بهاندازه نیاز) علاوه بر افزایش سرعت در برقراری سرویسهای مراکز داده، باعث صرفهجوئی در هزینهها نیز میگردد.
امروزه پیشرفت تکنولوژی بهگونهای است که تجهیزات IT تقریباً هر ۲ سال یکبار بهروز میشوند. قابلیتها افزایش و ابعاد فیزیکی آنها کاهش مییابد. درنتیجه با افزایش مداوم چگالی بار (Blade Serverها)، لازم است زیرساخت فیزیکی مراکز داده هم بهطور پیوسته مورد بازبینی قرارگرفته، بهینهسازی شود؛ بنابراین یکی از فاکتورهای عمده برای افزایش چابکی در زیرساخت فیزیکی مراکز داده، توانائی پیکربندی مجدد، ارتقاء و جابجایی آنهاست. تجهیزات ماژولار با داشتن این قابلیتها روال بازسازی را ساده و سریعتر مینمایند.
ماژولار بودن تجهیزات چگونه باعث کاهش هزینه کل مالکیت مراکز داده میگردد؟
کل هزینهها از برنامهریزی و طراحی تا لحظه راهاندازی و شروع به کار سیستم، هزینههای سرمایهگذاری را تشکیل میدهند و ساختار ماژولار از دو طریق این هزینه را کاهش میدهد:
۱) خریداری زیرساخت فیزیکی فقط بهاندازه تأمین نیاز فعلی سازمان نه برای ماکزیمم بار برنامهریزیشده در سالهای آینده
۲) کوتاه شدن زمان پروسهها (از برنامهریزی تا راهاندازی) و عدم نیاز به مشاوره یا کمک سایر سازمانها (به دلیل سادگی و قابلفهم بودن)
هزینه انرژی مصرفی یک مرکز داده، عمدهترین بخش هزینه کل مالکیت را به خود اختصاص میدهد و توسعهپذیری زیرساخت ماژولار با افزایش تقاضا به این معنی است که فقط بهاندازه نیاز فعلی از سیستم الکتریکی و سیستمهای خنککننده استفاده میگردد و این امر موجبات صرفهجوئی قابلتوجهی در هزینه بهرهبرداری را فراهم میآورد.
طراحی ساده و قابلفهم تجهیزات ماژولار، یادگیری را آسان و پروسههای نگهداری را مؤثر و کم خطا مینماید. درنتیجه بهجای صرف هزینه برای برونسپاری، عملیات نگهداری میتواند توسط کارکنان داخل سازمان انجام شود. همچنین قابلیت اطمینان بالاتر و MTTR پائینتر ساختار ماژولار نسبت به سیستم غیر ماژولار به معنی کاهش زمان Down Time و جریمههای مربوطه هست.
روش ماژولار اگرچه برای صنعت مرکز داده مفهوم جدیدی به نظر میرسد، قبلاً در سایر صنایع بکار گرفته شده است. اصولاً یک راهحل ماژولار در صنعت مرکز داده عبارت است از یک یا چند ماژول که از ترکیب آنها باهم میتوان تجهیزات IT را راهاندازی و بهرهبرداری کرد. ماژولهای مذکور میتواند شامل تجهیزات IT، زیرساخت الکتریکی، تجهیزات مکانیکی و یا ترکیبی از همه آنها باشد.
سناریوهای کاربری مرکز داده ماژولار
سناریوهای احتمالی برای استفاده از مراکز داده ماژولار عبارتاند از:
در برخی از موارد بازسازی مراکز داده سنتی میتواند بدون جابجایی تجهیزات صورت پذیرد اما برای بهینهسازیهای زیر بنائی لازم است از یک محل موقت برای انتقال سرویسها و تجهیزات استفاده شود. در چنین موقعیتی میتوان بهطور موقت از این مرکز داده کانتینری بهره گرفت بهگونهای که امکان نقلوانتقال تجهیزات IT یا سرویسهای مربوطه در هنگام عملیات بازسازی فراهم گردد.
قابلحمل بودن این مرکز داده بهعلاوه سرعت نصب و بهرهبرداری، استفاده سریع از آن برای برقراری سرویسهای مختلف در هنگام بروز حوادث غیرمترقبه، شرایط اضطراری و یا موقت را امکانپذیر نموده است. همچنین در مواردی که فراهم کردن زیرساخت موردنیاز زمانبر است و یا تعلل در اجرا باعث از دست رفتن فرصت بازار میشود، میتوان با استفاده از این مرکز داده کانتینری، زمان ورود به بازار و بازگشت سرمایه را تا حد زیادی تقلیل داد. در محلهایی که زیرساخت برق شهری فراهم نباشد نیز میتوان با استفاده از دیزلژنراتور مناسب آن را راهاندازی نموده و مورد بهرهبرداری قرارداد. هرچند گونه از مراکز داده ماژولار نیز ارائه میشوند که با دارا بودن دیزلژنراتور و سایر زیرسیستمهای موردنیاز بهطور کامل مستقل عمل مینمایند.
توسعه یک مرکز داده سنتی ممکن است به دلایل متعدد متوقفشده و یا ظرفیت آن تکمیل گردد. از آن جمله میتوان به محدودیت فضای فیزیکی، زیرساخت الکتریکی و بازدهی سیستم خنککننده اشاره نمود؛ اما به دلیل افزایش چگالی بار تجهیزات IT، مراکز داده اغلب با محدودیتهای ظرفیت زیرساخت الکتریکی و یا مکانیکی مواجه میشوند. مرکز داده ماژولار با مصرف بهینه انرژی این محدودیتها را به تعویق میاندازد.
برای ساخت مراکز داده در هر ابعادی، میتوان از این مرکز داده کانتینری بهره گرفت. در این صورت بهجای صرف هزینههای بسیار هنگفت جهت احداث ساختمان برای یک مرکز داده سنتی، میتوان تعداد زیادی از این تجهیزات را بهسرعت و با کمترین هزینه در یک سوله راهاندازی و بهرهبرداری نمود.
مزایای استفاده از یک مرکز داده ماژولار اجارهای اساساً مشابه مزایای اجاره کردن یک مرکز داده سنتی است؛ اما ازآنجاکه هزینه سرمایهگذاری، بهرهبرداری و نگهداری یک مرکز داده کانتینری کمتر از نوع سنتی است، طبعاً هزینه اجاره نمودن آن نیز کمتر خواهد بود. اجاره دادن این مرکز داده هم باعث کسب درآمد و ارزشافزوده برای سازمانها میگردد.