مراکز داده را درک نمی کنید؟ یک مقدمه واقعاً مبتدی-دوستانه

مراکز داده (مراکز داده های اینترنتی، IDCها) یکی از حیاتی ترین زیرساخت های جامعه دیجیتال مدرن هستند. تقریباً همه داده‌های اینترنتی{1}}اعم از مرور وب، پخش ویدیو، ذخیره‌سازی ابری، محاسبات هوش مصنوعی یا تراکنش‌های مالی و کنترل سیستم صنعتی-در نهایت محاسبات، ذخیره‌سازی و ارسال آن در مراکز داده تکمیل می‌شود. می توان گفت که مراکز داده برای دنیای دیجیتال همان چیزی هستند که نیروگاه ها برای سیستم برق هستند و نیروگاه های آب برای سیستم تامین آب یک شهر.

 

داده های آماری نشان می دهد که در حال حاضر، بیش از 99 درصد از ترافیک داده های اینترنتی جهانی توسط مراکز داده پردازش و برنامه ریزی می شود. این بدان معناست که تا زمانی که اینترنت فعال است، مراکز داده همیشه در حالت "هرگز-خاموش" هستند.

 

 

1. مرحله اول: دوران مرکزی و اتاق سرور

در دهه 1960، بشریت در عصر رایانه های بزرگ بود. رایانه‌ها بسیار زیاد بودند و انرژی بسیار بالایی مصرف می‌کردند، به طوری که آنها را در اتاق‌های سرور اختصاصی با سیستم‌های برق و تهویه مطبوع پشتیبانی می‌کردند. این اتاق‌های سرور اولیه «مزرعه‌های سرور»، اولین نمونه‌های اولیه مراکز داده نامیده می‌شوند.

 

2. مرحله دوم: مجازی سازی و خدمات میزبانی

در اواخر دهه 1990، فناوری ماشین مجازی به بلوغ رسید. یک سرور فیزیکی منفرد می تواند با استفاده از نرم افزار مجازی سازی به چندین سرور منطقی تقسیم شود و خدمات میزبانی ارائه دهد. این امر باعث پیدایش مدل‌های کسب‌وکار مانند میزبانی مجازی و میزبانی وب شد و مراکز داده را از «کرایه-دستگاه به «اجاره پارتیشن بندی منابع» تبدیل کرد.

 

3. مرحله سوم: عصر رایانش ابری

با ورود به قرن بیست و یکم، مفهوم رایانش ابری ظهور کرد. مراکز داده، از طریق فناوری‌های مجازی‌سازی و کانتینری‌سازی، منابعی مانند CPU، حافظه و ذخیره‌سازی را گردآوری و مدیریت می‌کنند و آن‌ها را در صورت تقاضا به کاربران اختصاص می‌دهند. مدل‌های خدماتی مانند IaaS، PaaS و SaaS شکل گرفتند و مراکز داده را از «فضای سخت‌افزاری» به «قدرت محاسباتی و پلت‌فرم‌های خدمات» ارتقا دادند.

 

 

1. تجهیزات سرور

سرورها واحدهای محاسباتی اصلی یک مرکز داده هستند، اساساً رایانه‌هایی با کارایی بالا-، متشکل از CPU، حافظه، مادربرد، دستگاه‌های ذخیره‌سازی، منابع تغذیه، و غیره.

 

2. سیستم های قفسه و کابینت

سرورها معمولاً در رک های استاندارد مانند رک معمولی 42U یا رک سرور 42U نصب می شوند. در اینجا "U" یک واحد ارتفاع است که 1U برابر با 44.45 میلی متر است. رک ها به طور کلی به عنوان رک سرور شناخته می شوند و معمولاً به آنها کابینت رک سرور، کابینت رک یا کابینت رک کامپیوتر نیز می گویند.

فاکتور شکل قفسه بسته به سناریوی برنامه متفاوت است:

مراکز داده معمولاً از قفسه های داده استفاده می کنند،کابینت های داده، رک های شبکه، کابینت های شبکه یا کابینت های کام.

محیط‌های کوچک‌تر ممکن است از قفسه‌های شبکه-سوار نصب دیواری یا قفسه‌های شبکه نصب بر روی دیوار استفاده کنند.

مشخصات متداول همچنین شامل قفسه‌های نصب دیواری 6U، کابینت‌های داده 6U، رک‌های 9U، قفسه‌های سرور 12U، و قفسه‌های 24U می‌شود.

محیط‌های استقرار خانگی یا سبک‌وزن نیز ممکن است از قفسه‌های شبکه خانگی یا قفسه‌های رایانه استفاده کنند.

عرض رک معمولاً 600 میلی متر یا 800 میلی متر است و عمق بسته به طول سرور می تواند از 600 میلی متر تا 1200 میلی متر افزایش یابد.

 

3. سیستم های ذخیره سازی

مراکز داده ذخیره سازی طولانی مدت حجم عظیمی از داده ها را انجام می دهند. رسانه‌های ذخیره‌سازی اصلی شامل HDD (درایوهای دیسک سخت) و SSD (درایوهای حالت جامد) هستند که از طریق معماری ذخیره‌سازی توزیع‌شده به قابلیت اطمینان بالا و توان عملیاتی بالا دست می‌یابند.

 

4. شبکه و تجهیزات ارتباطی

سوئیچ ها، روترها و فایروال ها ستون فقرات ارتباطی یک مرکز داده را تشکیل می دهند. با افزایش تقاضای پهنای باند، کابل‌های فیبر نوری و ماژول‌های نوری سریع{1} به تدریج جایگزین کابل‌های مسی سنتی می‌شوند و به روش اصلی اتصال متقابل تبدیل می‌شوند. ماژول‌های نوری با سرعت بالا به یکی از اجزای مهم هزینه‌های ساخت مرکز داده تبدیل شده‌اند.

 

 

منبع تغذیه پایدار یک پیش نیاز برای عملکرد مرکز داده است. مراکز داده معمولاً از یک منبع تغذیه و سیستم توزیع چند سطحی، از جمله توزیع-ولتاژ متوسط، توزیع ولتاژ پایین-، منابع تغذیه اضطراری UPS و سیستم‌های تولید برق پشتیبان استفاده می‌کنند. در صورت قطع برق شبکه، یو پی اس و سیستم های تولید برق پشتیبان تداوم کسب و کار را تضمین می کنند.
 

 

عملکرد سرور مقدار زیادی گرما تولید می کند. راندمان اتلاف حرارت مستقیماً بر طول عمر تجهیزات و سطح مصرف انرژی تأثیر می گذارد.

 

سیستم‌های-خنک‌شده با هوا: عمدتاً سیستم‌های رک-سطح و ردیف-، کوتاه کردن مسیرهای جریان هوا و بهبود راندمان خنک‌کننده.

 

سیستم‌های خنک‌شده{0}مایع: از مبرد مایع برای حذف مستقیم گرما استفاده کنید، که مزایایی در مصرف انرژی کمتر و نویز کمتر دارد.

 

با افزایش تقاضا برای محاسبات با قدرت{{0}بالا، راه حل های خنک کننده مایع به عنوان یک جهت حیاتی برای مراکز داده با تراکم بالا- آینده در نظر گرفته می شوند.

 

 

1. مدیریت محیط زیست و زیرساخت

سیستم‌های پایش محیطی برای نظارت بر وضعیت{0}زمان واقعی منبع تغذیه، دما، رطوبت، دود و غوطه‌وری در آب استفاده می‌شوند و به تدریج به سمت یک پلتفرم DCIM (مدیریت زیرساخت مرکز داده) برای دستیابی به مدیریت یکپارچه و بهینه‌سازی بهره‌وری انرژی در حال تکامل هستند.

2. سیستم های آتش نشانی
با توجه به{0}}تجهیزات الکترونیکی با ارزش بالا در مراکز داده، معمولاً از سیستم‌های اطفاء حریق مبتنی بر گاز- استفاده می‌شود. گازهای بی اثر برای کاهش سریع غلظت اکسیژن و دستیابی به مهار آتش غیر مخرب- استفاده می شوند.

 

 

مراکز داده مدولار از قبل{0}توزیع نیرو، سیستم های خنک کننده، قفسه و حفاظت در برابر آتش را یکپارچه می کنند که امکان استقرار سریع مانند بلوک های ساختمانی را فراهم می کند. این رویکرد به طور قابل توجهی چرخه ساخت و ساز را کوتاه می کند، انعطاف پذیری را بهبود می بخشد و برای سناریوهایی با تقاضای توان محاسباتی به سرعت در حال رشد مناسب است.

 

 

1. خدمات میزبانی اولیه

فضای قفسه و کابینت و محیط عملیاتی پایدار را در اختیار کاربران قرار می دهد. کاربران تجهیزات سرور خود را به همراه دارند.

2. خدمات شبکه و پهنای باند

برای اطمینان از پایداری شبکه، دسترسی به پهنای باند{0}}سرعت بالا، افزونگی چند خط-و منابع IP را فراهم می کند.

3. قدرت محاسباتی جدید و خدمات هوشمند

شامل منابع رایانش ابری، اجاره قدرت محاسباتی GPU، گره‌های محاسباتی لبه، و غیره، پشتیبانی از هوش مصنوعی، داده‌های بزرگ و سناریوهای برنامه‌ای{1}}با تأخیر کم است.

 

 

مراکز داده از "اتاق های تجهیزات" اولیه به زیرساخت های حیاتی برای حمایت از اقتصاد دیجیتال تبدیل شده اند. به دلیل موج جدیدی از تقاضای توان محاسباتی، مراکز داده به طور مداوم به سمت چگالی بالا، مصرف انرژی پایین و هوشمندی در حال توسعه هستند. درک ساختار و منطق مراکز داده نقطه شروع مهمی برای درک رایانش ابری، هوش مصنوعی و جامعه دیجیتال آینده است.