اصول طراحی دیتاسنتر (Data Center)
اصول طراحی دیتاسنتر برای ایجاد زیرساختی پایدار جهت نگهداری و پردازش اطلاعات بکار گرفته می شود. در حقیقت این مرکز داده به عناصری مانند محیط فیزیکی، سرورها، محیط های ذخیره اطلاعات، ارتباطات و سرویس‌ها اطلاق می‌شود که عملکرد صحیح آن باعث ایجاد پایداری، سرعت سرویس، تداوم کسب و کار و بقای سازمان‌ها خواهد شد. 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 راه اندازی مراکز داده و دیتاسنترها در مجموعه‌ها به یک الزام تبدیل می شود. در این مقاله از تک دیتا اصول طراحی دیتاسنتر ، فضاها و ارتباطات آن‌ها، بستر و شرایط کابل کشی 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.
انواع کاربردهای مراکز داده
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 می باشند. از این رو مراکز داده با توجه به کاربردشان به دو دسته تقسیم می شوند:
- مراکز داده Co-Location: این سیستم ها کاربران و مراجعین بسیار متعددی دارند و به دلیل مسائل امنیتی، رک‌های حاوی سرور و ذخیره‌سازی مربوط به هر مشتری داخل یک قفسه قرار می گیرد که دسترسی به آن توسط کاربر مربوطه میسر می گردد.
- مراکز داده Managed Hosting: این سیستم ها عموماً با وسعت کوچک‌تر و برای مقاصد خاص مورد استفاده قرار می گیرند. این نوع مراکز داده، داده‌های مهمی را در خود نگهداری می‌کنند و لذا از امنیت بسیار بالایی برخوردارند.
باید بدانید که اصول طراحی دیتاسنتر شامل فراهم کردن امکانات پیشرفته برای نگهداری و امنیت اطلاعات می باشد. به همین علت شرکت‌ها و سازمان‌ها، کلیه امور مربوط به ذخیره‌سازی، میزبانی اطلاعات و حتی پردازش داده‌های خود را به مراکز داده می سپارند. همچنین از این سیستم می توان به عنوان مرکزی جهت تهیه پشتیبان از داده‌ها استفاده نمود. فضای یک دیتاسنتر با توجه به دامنه فعالیت آن می تواند به وسعت یک اتاق از ساختمان، یک یا چند طبقه از ساختمان و حتی یک ساختمان کامل باشد.
سنجش عملکرد بر اساس اصول طراحی دیتاسنتر
Up time و Down time: زمان در دسترس (Up time) در واقع به مدت زمانی می گویند که سیستم کامپیوتری به حالت فعال، مشغول کار و ارائه سرویس باشد. زمان عدم دسترسی (Downtime) نیز مکمل آپ تایم بوده و به مدت زمانی که در آن سرویس‌ها غیرقابل استفاده باشند اطلاق می گردد. داون تایم معمولاً از تفریق مدت زمان کل فعالیت سیستم و آپ تایم به دست می آید.
MTBF : میانگین فاصله زمانی بین وقوع دو خطا در یک سیستم و یا اجزای آن
MTTR : میانگین مدت زمان لازم جهت بهبود و اصلاح کامل یک خطا
MTTDL : مدت زمان کارکرد سیستم تا از دست رفتن داده
MTTDI :میانگین مدت عدم دسترسی به داده‌ها
معیارهای سنجش کارایی مراکز داده
در اصول طراحی دیتاسنتر ، توجه به معیارهای سنجش کارایی یکی از مهم‌ترین هدف ها می باشد؛ زیرا این عامل تعیین کننده میزان پایداری و عملکرد کلی مرکز داده است. نمونه‌هایی از مهم‌ترین پارامترهای مقایسه میان دیتاسنترها عبارت‌اند از:
قابلیت اعتماد: آنکه در طول مدت زمان مشخص، خطایی در سیستم رخ ندهد.
انعطاف‌پذیری: ویژگی سیستمی که در صورت بروز یک یا چندین خطا در به وظایف خود ادامه بدهد.
توانایی سرویس دهی: احتمال تکمیل شدن سرویس و یا عملیات را در یک مدت زمان مشخص توصیف می کند.
قابلیت دسترسی: مقدار زمانی است که یک برنامه کاربردی و یا سرویس برای کاربران محلی یا خارجی مورد استفاده باشد. این پارامتر میزان فعال و در حال اجرا بودن سرویس‌های مربوط به یک یا چند سرور را توصیف می کند. بر اساس اصول طراحی دیتاسنتر ، مراکز داده از لحاظ قابلیت دسترسی در پنج سطح طبقه‌بندی می شوند که شامل وابستگی به سخت‌افزارهای داخلی، حفاظت از داده‌ها، استفاده از سرورهای سازگار با خطا، خوشه بندی سرورها و بهره‌مندی از سیستم‌های مقابله با سوانح می باشد. روابط محاسبه این پارامتر عبارت‌اند از:
رابطه (1) (Availability= MTBF/(MTBF+MTTR
رابطه (2) (Availability= Uptime/(Uptime+Downtime
ساختار و اجزای مرکز داده در طراحی دیتاسنتر
هر مرکز داده نیاز به فضا اختصاصی جهت نگهداری و پشتیبانی از زیرساخت مخابراتی خود دارد. در چارچوب اصول طراحی دیتاسنتر ، این فضا باید با توجه به استانداردهای فنی تعریف شود که ساختار کلی این سیستم شامل اجزای ذیل است:
اتاق ورودی کابل در طراحی دیتاسنتر [Entrance Room] : این بخش فضایی است که در آن اتصال بین تجهیزات شرکت سرویس دهنده به سیستم مرکز داده برقرار می شود که عموماً شامل بسترهای کابل ورودی، جعبه اتصال کابل‌های مسی ورودی، تجهیزات سربندی و سرویس‌دهندگان و همچنین تجهیزات مرتبط با اتصالات اتاق کامپیوتر است.
ناحیه توزیع اصلی در طراحی دیتاسنتر [Main Distribution Area]: این بخش فضای مرکزی است که نقطه توزیع سیستم کابل‌کشی مرکز داده در آنجا قرار می گیرد و وجود حداقل یک MDA برای این سیستم الزامی است. روترها و سوئیچ‌های مرکزی شبکه‌های مرکز داده اغلب در MDA یا نزدیک آن قرار داده می شوند. 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 کابل کشی به ناحیه توزیع تجهیزات از این نقطه انجام می شود سوئیچ‌های SAN، LAN، کنسول و KVM که به تجهیزات نهایی مانند سرورها سرویس می دهند، 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 به خصوص در محفظه‌های عبور کابل سقفی و محفظه‌های زیر کف‌پوش، پیشنهاد می شود که برای رعایت اصول طراحی دیتاسنتر ،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 نمی شوند. تجهیزات نهایی معمولاً روی سطح کف به صورت ایستاده یا در رک نصب می شوند.
جهت تخمین هزینه‌ها و برنامه‌ریزی مراحل ساخت به شکل دقیق، شناسایی پیش‌نیازهای یک مرکز داده ضروری است.
نیازمندی‌های لازم در طراحی دیتاسنتر
به طور کلی نیازمندی‌های مرکز داده ، با در نظر گرفتن اصول طراحی دیتاسنتر عبارت‌اند از:
- پهنای باند
- هزینه ارتقاء
- ظرفیت فیزیکی
- سیستم زمین
- سیستم تهویه
- دشارژ الکترواستاتیکی
- منابع تغذیه و برق‌رسانی
- امکانات نرم افزاری موردنیاز
- کف و سقف کاذب و دیوار پوش
لایه‌بندی مراکز داده
جهت بهبود افزونگی و قابلیت اطمینان در مرکز داده ، زیرساخت‌های پشتیبانی، سرویس‌های خارجی و تغذیه برق باید تمامی نقاط شکست سیستم را حذف کنیم. بر اساس اصول طراحی دیتاسنتر ، پیاده‌سازی افزونگی باعث افزایش تحمل خطا و افزایش قابلیت نگهداری می شود و باید در هر سطح از هر سیستم به طور جداگانه اعمال شود که شامل موارد ذیل می گردد:
- اتاق ورودی
- کابل‌کشی افقی
- ناحیه توزیع اصلی
- کابل‌کشی backbone
- سرویس‌های مخابراتی
- بسترهای ورودی و حوضچه‌های کابل
آشنایی با لایه‌های Uptime مرکز داده
چهار لایه مرکز داده ، بر اساس اصول طراحی دیتاسنتر و توسط موسسه Uptime در While Paper تحت عنوان “طبقه‌بندی رده‌ها، کارایی زیرساخت سایت” مطرح شده است که شامل:
- لایه 1-پایه
- لایه 2- اجزای افزونه
- لایه 4- تحمل خرابی
- لایه 3- قابلیت نگهداری هم زمان
لایه‌های بالاتر نه تنها به معنای قابلیت دستیابی بیشتر هستند، بلکه هزینه‌های ساخت بیشتری را نیز به همراه خواهد داشت. نکته قابل توجه اینکه برای رعایت اصول طراحی دیتاسنتر گاهی لازم است که برای بخش‌های مختلف زیرساخت خود، به ایجاد لایه‌های مختلف نیاز داشته باشید. به عنوان مثال در زیرساخت الکتریکی لایه 3 و در زیرساخت مکانیکی لایه 2 باشد. در نهایت لایه کل مرکز داده برابر با پایین ترین لایه قسمت‌های مختلف آن می باشد.
شاخصه های متمایزکننده لایه‌ها
شاخصه‌هایی در اصول طراحی دیتاسنتر که لایه‌های فوق را از یکدیگر مجزا می‌نماید عبارت‌اند از:
- مبانی
- معماری
- الکتریکی
- مکانیکی
- ارتباطات دیتا و مخابراتی
روش‌های افزونگی در دیتاسنتر
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 این سیستم است. در یک طراحی جامع بایستی محل قرار گرفتن کلیه سیستم‌ها مشخص گردد.
ویژگی های کلی طراحی دیتاسنتر
ویژگی‌های کلی اصول طراحی دیتاسنتر عبارت‌اند از:
ساده بودن طرح: یک طراحی ساده، احتمال وقوع خطا را کاهش می دهد.
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 می گردد.
اندازه پذیر بودن طرح: طراحی باید به گونه‌ای 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 امکان پذیر نیست، لازم است ابتدا از بلوک‌ها استفاده شده و سپس جزئیات مربوط به آن‌ها مستقلاً مورد بررسی قرار گیرد.
انعطاف پذیر بودن طرح: طراحی مرکز داده بایستی به گونه‌ای باشد که ارتقاء سیستم و اعمال تغییرات در آن به راحتی امکان‌پذیر باشد.
نواحی امنیتی در اصول طراحی دیتاسنتر
نواحی مختلف دیتاسنتر در سه قالب امنیتی زیر تقسیم می‌شوند تا با اعمال محدودیت‌های عبور و مرور امنیت لازم برای این سیستم تضمین گردد:
نواحی عمومی: مناطقی هستند که هر بازدیدکننده‌ای می تواند به آن وارد شود که یکی از آن ها اتاق انتظار است.
نواحی داخلی: مناطقی که کارمندان مرکز داده بدون کنترل دسترسی می توانند وارد شوند.
نواحی محدود شده: این نواحی توسط متخصصین مربوطه مورد بازرسی قرار می‌گیرند و تردد در آن‌ها کاملاً تحت نظارت است که شامل برق و تغذیه، ذخیره‌سازها و سرورها و غیره می شوند.
سیستم های کلیدی در طراحی دیتاسنتر
موارد دیگری که در اصول طراحی دیتاسنتر بایستی موردتوجه قرار گیرد عبارت‌اند از:
- سیستم ابنیه
- سیستم زمین
- سیستم سرمایش
- سیستم اعلام و اطفاء حریق
- سیستم پسیو شبکه ارتباطی
- سیستم تغذیه(نیرو) [Power Supply]
- سیستم دوربین مداربسته[Close Circuit Television]
نتیجه‌گیری
طراحی دیتاسنتر یا مراکز داده همواره یکی از پیچیده‌ترین مراحل ایجاد آن است؛ زیرا در این فرآیند علاوه بر رفع نیازهای کنونی بایستی طرح توسعه و اعمال مسائل امنیتی را نیز در نظر گرفت. رعایت مجموعه‌ای از اصول طراحی دیتاسنتر در این سیستم‌ها اجتناب‌ناپذیر است. 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 برای افزایش پایداری و قابلیت اطمینان نیز مهم است.
در این راستا استفاده از کارشناسان طراح و مجری متخصص در زمینهٔ 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 رعایت اصول طراحی دیتاسنتر به شما ارائه دهد. قابل ذکر است در طراحی مرکز داده باید ضمن رعایت اصول حفاظت الکترومغناطیس (پدافند غیرعامل)، به لزوم به کارگیری تجهیزات جانبی هوشمند جهت کنترل بهینه عملکرد این سیستم نیز توجه ویژه ای داشت.
۳ نظرات
جالب و کاربردی بود
موفق باشید
باتشکر
مقاله بسیار عالی ای بود . بسیار استفاده کردم