دنیای دیتاسنترها را بهتر بشناسید!

دیتاسنتر یک مرکز فیزیکی بوده که داده ها و اپلیکیشن های تجاری را نگهداری می کند. در حقیقت مکانی است برای تجهیزات شبکه تا داده ها را جمع آوری نموده و آن ها را پردازش و ذخیره کند.

نقش داده ها در دیتاسنتر

در حال حاضر تبادل دیجیتالیِ داده ها تقریبا برای هر کسب و کاری ضروری و غیر قابل اجتناب است. حتی کارهایی مانند تماس تلفنی، خواندن کتاب و یا تماشای تلویزیون نیز به صورت دیجتالی در آمده است. این حجم از تقاضاهای جدید برای اطلاعات دیجیتالی به پردازش های گسترده و تجهیزات فراوانی نیاز دارد که در مراکز داده نگهداری می شوند.

دیتاسنترها از اولین روزهای پیدایش کامپیوتر وجود داشته اند، اما با پیشرفت تکنولوژی، به طور چشمگیری تکامل یافته اند. دیتاسنترهای اولیه، متشکل از ابرکامپیوترها بودند؛ اما نسخه های جدیدترشان، میزبان هزاران سرور هستند که به شبکه های ارتباطیِ مختلفی متصل می شوند.

این تغییر از رشد انفجاری داده ها نشات می گیرد. تحقیقاتِ Data Age که توسط IDC صورت گرفته، افزایش ده برابریِ سطح داده ها را بین سال های ۲۰۱۸ تا ۲۰۲۵ نشان می دهد. ضمن اینکه پیش بینی می کند حجم داده ها تا سال ۲۰۲۵ به ۱۷۵ zettabyte برسد. (یک زتابایت می تواند حدود یک میلیارد ترابایت داده را در خود جای دهد و برای ذخیره این حجم از داده تقریبا  ۲۵۰ میلیون DVD مورد نیاز است.)

در حال حاضر این حجمِ انبوه از داده ها، در “دیتاسنترهای متعدد”، “بخش لبه” و همین طور “فضای ابری private و public” به یکدیگر مرتبط هستند. اما هنوز هم نیاز به فضای ذخیره سازی وجود دارد. در نتیجه زیرساخت های مدرن دیتاسنترها اعم از سرورهای فیزیکی و زیرساخت های مجازی توسعه یافته اند تا از اپلیکیشن ها و فرایندهای کاری در محیط های کلود پشتیبانی کنند.

بنابراین با توجه به اهمیت حجم فراوان داده های سازمانی و همچنین اپلیکیشن ها و منابع سرورهای شان، دیتاسنترها به فایروال هایی اختصاصی نیاز دارند تا به صورت کاملا موثر از آن ها محافظت شود.

المان های مختلف مراکز داده

• سرورها و تجهیزات فناوری اطلاعات

فاکتورهای ضروری هر دیتاسنتر غالبا شامل سیستم های امنیت سایبری، فایروال ها، روتر، سرور، سیستم های ذخیره سازی داده ها و همین طور سوییچ ها می گردد.

وجه اشتراک اصلیِ همه دیتاسنترها، سرورهای شان است. سرورِ دیتاسنتر، به کامپیوتری با پروفرومنس بسیار بالا اشاره دارد که از حافظه ی بسیاری زیادی برخوردار بوده و همچنین سرعت و قدرت پردازش فوق العاده ای دارد. ممکن است یک سرور و یا مجموعه ای از سرورها به “یک فعالیت خاص”، “چندین اپلیکیشن” و یا “یک کلاینت خاص” اختصاص داده شوند.

از طرف دیگر برای کمک به عملکرد این سرورها، برخی از تجهیزات ذخیره سازی مانند hard-disk، solid-state و robotic tape driveها نیز ضروری می باشند. از فاکتورهای بسیار مهم دیگر می توان به networking و communication equipment اشاره کرد که برای حفظ یک شبکه با پهنای باند بالا بین سرورها، مورد نیاز می باشند. در حقیقت networking و communication equipment شاملِ روتر، سوییچ، کنترلرِ network interface و همین طور شبکه گسترده ای از کابل های فیزیکی  بوده که به جریان اطلاعات در دیتاسنترها کمک می کنند.

علاوه بر سخت افزار، دیتاسنترها به نرم افزار هم نیاز دارند؛ از جمله سیستم عامل و اپلیکیشن هایی که بر روی سرورها اجرا می شوند، نرم افزارهای clustering framework مانند MapReduce یا Hadoop و همچنین نرم افزارهای مجازی سازی به منظور کاهش سرورهای فیزیکی.

• تاسیسات

مکان های فیزیکیِ دیتاسنترها، به سیستم های امنیتی نیاز دارند تا از دسترسی های غیر مجاز به آن ها جلوگیری شود. غالبا دیتاسنترها توسط هشدارها، اسکنرهای بیومتریک، گیت ها، درهای امنیتی و همین طور پرسنل امنیت محافظت می شوند.

علاوه بر امنیت، دیتاسنترها به تجهیزاتی مانند باتری های پشتیبانی، ژنراتورها و همین طور منبع تغذیه دائم نیاز دارند تا این اطمینان حاصل شود که سیستم های فیزیکی، کار خود را به درستی انجام می دهند. سیستم های سرمایش و تجهیزاتی که کیفیت و دمای هوا را مدیریت می کنند مانند چیلر، فن، سنسور و همچنین لوله ها و مخازن آب مورد استفاده قرار می گیرند تا عملکرد صحیح سرورها تضمین شود.

Tierهای دیتاسنتر

موسسه Uptime به عنوان یک مرکز مشاوره با تمرکز بر ارتقا پرفومنس، بهره وری و قابلیت اطمینان زیرساخت های تجاری، چهار tier معرفی نموده است. در حقیقت data center tier به سیستم طبقه بندی استانداردی اشاره دارد که برای تعریف سطوح مختلف قابلیت اطمینان، ریداندنسی و در دسترس بودن زیرساخت های مراکز داده مورد استفاده قرار می گیرد. و Tierها برای دسته بندی مراکز داده بر اساس قابلیت های شان در پشتیبانی از عملکردهای حیاتی IT و ارزیابی  انواع مختلف اختلالات و خرابی ها را تحمل کنند، طراحی شده اند. به عبارتی می توان گفت این tierها استانداردهای صنعتی هستند که برای عملکرد مراکز داده شناخته می شوند.

چهار tier مراکز داده در این تصویر نشان داده می شود:

Tier1: Basic Capacity

Tier 1: مراکز داده، سطح اولیه را برای پشتیبانی از الزاماتِ IT برای یک سازمان کوچک فراهم می کند که شامل تجهیزات ضروری زیر می باشد.

یک- منبع تغذیه UPS تا به هنگام قطعی و یا افت برق، کارکرد صحیح تجهیزات را تضمین کند.

دو- فضایی برای سیستم های IT: فضایی تعیین شده در مرکز داده که سرورها، تجهیزات شبکه و سایر سخت افزارهای IT در آن قرار دارند.

سه- سیستم های سرمایشی: سیستم های خنک کننده که برای تنظیم دما و حفظ یک محیط بهینه برای عملکرد موثر تجهیزات IT نصب می شوند.

چهار- موتور برق (ژنراتور): یک ژنراتور در طول قطعی برق طولانی‌مدت فعال می‌شود و به دیتاسنترها اجازه می‌دهد حتی زمانی که منبع برق اولیه در دسترس نیست به کار خود ادامه دهند.

امکاناتی که Tier 1 ارائه می دهد، قادر به محافظت در برابر خطاهای انسانی بوده اما خطاهای پیش بینی نشده را نمی تواند به طور کامل پوشش دهد. ضمن اینکه برای تعمیرات باید به طور کامل خاموش شوند. این سطح از tier قادر است ۹۹.۶۷۱% آپتایم، البته بدون افزونگی ارائه دهد و انتظار می رود ۲۸.۸ ساعت downtime را در طی سال تجربه کند. در نتیجه، Tier 1 برای اپلیکیشن های غیر حیاتی یا مشاغلی که می توانند مدتی downtime را تحمل کنند، مناسب تر هستند.

• Redundant Capacity: Tier 2

این سطح از data center tier، امنیت بالاتری را در برابر رخدادهای فیزیکی ارائه می دهد. از طریق تجهیزاتی مانند سیستم های سرمایشی، مولدهای برق و ذخیره سازها و همچنین مخازن سوخت و پمپ ها، اقدامات امنیتی لازم را برای کاهش اختلالات به کار می گیرد. اما مانند Tier 1، خاموش شدن پیش بینی نشده، بر روی عملکرد سیستم ها تاثیر می گذارد. به عبارتی ۹۹.۷۴۱% زمان آپتایم و ۲۲ ساعت downtime در یک سال ارائه می دهد.

• Concurrently Maintainable: Tier 3

برخلاف tier1 و tier2، برای انجام تعمیرات و یا تعویض قطعات، نیاز به خاموش شدن ندارد. در حقیقت دارای المان های متعددی برای پشتیبان است تا در حین اجرای تعمیرات- نگهداری، به کار خود ادامه دهد. بنابراین نسبت به دو سطح قبلی موثرتر بوده و از قابلیت اطمینان بالاتری برخوردار می باشد.

سطح Tier 3 برای سازمان های بزرگ مناسب بوده و در برابر بیشتر رخدادهای فیزیکی، محافظت می کند. زمان آپتایمی که ارائه می دهد  ۹۹.۹۸۲% بوده و تحمل خطای آن N+1 است. به عبارتی می تواند می تواند قطعی برق را حداقل به مدت ۷۲ ساعت بدون اختلال مدیریت کند. با توجه به اینکه تنها ۱.۶ ساعت زمان downtime را در سال تجربه می کند، سطحی بسیار قابل اعتماد و مناسب برای عملیات بحرانی می باشد.

• Fault Tolerant: Tier 4

سطح Tier 4 دارای سیستم های مستقل و ایزوله فیزیکی هستند و المان های بیشتری را ارائه می دهند. به این ترتیب هر گونه اختلال؛ چه برنامه ریزی شده و چه برنامه ریزی نشده، هیچ تاثیری بر روی عملکرد IT نخواهد داشت. کلیه ی تجهیزات IT در datacenter Tier 4 می بایست دارای طراحی fault-tolerant باشد و ساختمان ها نیز باید از خنک کننده های مداوم برخوردار باشند تا محیط دیتاسنترها همیشه پایدار باقی بمانند.

این tier برای سازمان های خیلی بزرگ مناسب است. زمان آپتایمی که ارائه می دهد معادل ۹۹.۹۹۵% بوده و تنها ۲۶.۳ دقیقه downtime را در سال تجربه خواهد کرد. در ضمن tier 4 دارای زیرساخت ۲N+1 بوده و دو سیستم پشتیبان مستقل برای هر المان حیاتی دارد که به این ترتیب تحمل خطای بسیار بالایی را تضمین می کند. علاوه بر این قادر به پشتیبانی از قطعی برق ۹۶ ساعته بوده و به آنها اجازه می دهد به طور مداوم حتی در زمان قطع طولانی مدت برق کار کنند.

نحوه عملکرد datacenterها چگونه است؟

کاری که دیتاسنترها انجام می دهند این است که عملیات و تجهیزات IT را به منظور حصول اطمینان از یافتن مکانی امن برای ذخیره سازی و به اشتراک گذاری داده ها، متمرکز می سازند. ضمن اینکه انعطاف پذیری لازم را در خصوص پشتیبان گیری و ذخیره سازی اطلاعات و همچنین محافظت از آن ها در برابر رخدادهای طبیعی و یا ناشی از خطاهای انسانی را در اختیارشان قرار می دهد. دیتاسنترها از اپلیکیشن های تجاری به طور کاملا موثر محافظت نموده و خدمات ذیل را ارائه می دهند:

• Artificial intelligence، big data و machine learning
• Data storage، backup، recovery و management
• Ecommerce activity و transactions
• File sharing و email
• Real time collaboration و productivity tools

به طور کلی باید گفت دیتاسنترها به زیرساخت های گسترده ای نیاز دارند تا از سخت افزارها و نرم افزارهای مربوطه پشتیبانی کنند که شامل سیستم های برق و خنک کننده، همچنین اتصال به شبکه های اکسترنال و تجهیزات امنیتی مانند فایروال می باشد. برای اطمینان از پرفورمنسِ مطلوبِ اپلیکیشن ها، مکانیزم های خاصی وجود دارد که به طور خودکار به نسخه های بکاپ، سوییچ شده و یا در صورت نیاز load balance می شوند و به این ترتیب میزان در دسترس بودن داده ها را بهبود می بخشند.

انواع دیتاسنتر

• Colocation Facilities

یکی از انواع دیتاسنتر، colocation facility بوده و فضایی که متعلق به ارائه دهنده ی دیتاسنتر است، اجاره داده می شود. در این صورت زیرساختِ مرکز داده توسط صاحب اصلی، میزبانی و مدیریت می شود که شامل تجهیزات و خدماتی برای پهنای باند، سیستم سرمایش، شبکه، برق و امنیت می گردد. سازمان هایی که آن فضا را اجاره می کنند در قبال نصب و مدیریت المان هایی مانند فایروال، سرورهای دیتاسنتر و همین طور ذخیره سازی مسئول هستند.

• Enterprise

یکی از بزرگ ترین انواع دیتاسنتر، enterprise data center است که در این حالت سازمان مربوطه تجهیزاتی را تهیه و فضایی را برای دیتاسنتر ایجاد می کند که متعلق به خودش می باشد. این امکانات را می توان در محل سازمان و یا خارج از سازمان قرار داد. لازم به ذکر است نوع دوم رواج بیشتری دارد. بدیهی است ایجاد و تجهیز یک دیتاسنترِ enterprise، مستلزم سرمایه گذاری قابل توجهی بوده؛ اما از طرف دیگر می توان آن را متناسب با نیازهای سازمانی طراحی کرد.

• Hyperscale Data Centers

یک مرکز داده ی hyperscale، قادر است پردازش های فوق عظیمی را که برای سرویس های ابری و ذخیره سازی کلان داده ها  مورد نیاز است، مدیریت کند. در این صورت ارائه دهندگان سرویس های ابری می توانند راهکارهای ذخیره سازی و اپلیکیشن ها را با قدرت بالا و قابلیت توسعه پذیری ارائه دهند. این امکانات به فضای بسیار بزرگ؛ حداقل ۹۰۰ متر مربع و همینطور بیش از ۵۰۰ کابینت و ۵۰۰۰ سرور نیاز دارند.  وجه تمایز اصلی دیتاسنترهای hyperscale و enterprise مربوط به شبکه های گسترده ی فیبر نوری است که در دیتاسنترهای hyperscale مورد استفاده قرار می گیرند.

تجهیز و تامین امنیت دیتاسنتر توسط فورتی نت

امروزه با توجه به رشد روزافزون داده ها، datacenterها را باید فاکتوری ضروری برای همه کسب و کارها؛ فارغ از وسعت شان دانست. مدیریت اطلاعات به صورت remote، بسیار پراهمیت شده؛ زیرا باعث می شود سازمان ها از رقبای خود سبقت بگیرند و  بهترین تجربیات کاربری را ارائه دهند.

کسب و کارها، گزینه های مختلفی در خصوص مدیریت اطلاعات شان در اختیار دارند: آن ها می توانند دیتاسنترهای شخصی خود را ایجاد نموده و یا فضایی را در colocation facility تهیه کنند، از خدمات ابری استفاده کنند و یا رویکردهای ترکیبی را اتخاذ کنند. در هر صورت نتیجه یکسان است. آنچه حائز اهمیت حیاتی است، تامین امنیت مراکز داده می باشد.

لازم به ذکر است FortiGate، فایروال اختصاصیِ دیتاسنتر بوده که قادر است با فناوریِ next-generation firewall خود،   امنیت مراکز بزرگ را در بالاترین سطح ممکن تامین کند.