طراحی و معماری مرکز داده

طراحی و معماری مرکز داده، دیتاسنتر ها به شبکه های گسترده WAN و شبکه های LAN خدمات رسانی می نمایند. شبکه دیتاسنتر دربرگیرنده مجموعه ای از سوئیچ ها می باشد که کاربران را به سرور ها و همچنین سرور ها را به تجهیزات ذخیره سازی متصل می نمایند.

 طراحی و معماری مرکز داده

فهرست مطالب

1.  طراحی و معماری مرکز داده
   1. 1. شبکه Mesh
      2. اشتراک فضا
      3. معماری
      4. fat-tree و Spine-leaf
      5. کانال فیبر نوری
      6. شبکه ذخیره سازی (SAN)

شاید این نکته خوبی جهت بیان باشد که مراکز داده از نقطه نظر زبانشناسی از فناوری معمول و در عین حال پیشرفته ای پیروی می نمایند – در واقع دیتاسنتر ها زبان خود را دارند و بسیاری از TLA ها (three letter acronym ) یا اختصارهای سه حرفی را همراه خود دارا می باشند، تا جایی که در برخی موارد از هر پیمانکاری اختصار های خاصی را می شنویم. در این مقاله ما سعی می نمایم تا از این اختصارها کمتر استفاده نماییم.

معماری مرکز داده معمولا شامل افزونگی و ارتباط متعدد مابین سرور ها، ذخیره سازها و سوئیچ ها می باشد.

شبکه Mesh

این همان مفهومی است که به شکل کلی اصطلاحاً شبکه “درهم / mesh” نامیده می شود البته زمانی که تمامی این ارتباطات طراحی شده برقرار می شوند این مفهوم تکامل می یابد. همچنین این بدان معناست که دیتا سنتر ها می توانند مقدار قابل توجه ای از انواع کابل ها و در نتیجه زیر ساخت ارتباطاتی گسترده را در خود جای دهند.

اشتراک فضا در دیتاسنتر ها

امروزه برخی از دیتاسنتر ها امکانات مورد نیاز جهت قرار گیری تجهیزات مشتریان را فراهم نموده اند، تجهیزات در رک های مجهز قرار می گیرند که دسترسی های لازم به شبکه جریان الکتریکی ، ارائه دهندگان خدمات ISP ها و همچنین امنیت بسیار بالا مهیا گردیده اند.

معماری دیتا سنتر

به دلیل اینکه در یک مرکز داده به طور معمول تعداد قابل توجه ای سرور با کاربری های متفاوت مورد استفاده قرار می گیرد، معماری دیتا سنتر ها عموما بر اساس سوئیچ های لایه ای طراحی می گردد.

سوئیچ های Access ارتباط بین گروه های مختلف سرورها را فراهم می نماید و سوئیچ های interconnection یا اتصال داخلی ارتباطات بین سوئیچ های دسترسی یا Access را فراهم می نمایند. برخی معماری ها نیز سطح سوم سوئیچ ها را اضافه و در طرح دیتا سنتر جای داده اند، اما از آنجا که ایجاد پیچیدگی ، افزایش هزینه و پالس های تأخیر سبب مصرف بیشتر انرژی و ایجاد گرمای بیشتر می شود، ایجاد سطح سوم در اکثر موارد اجرا نمی گردد و در بیشتر طرح ها از مراکز داده با معماری ساده تر استفاده می شود.

معماری fat-tree و Spine-leaf

مانند تمامی محیط های فنی در صنایع متفاوت، فروشندگان و گروه های فنی مختلف در صنعت مرکز داده برای برخی از این مؤلفه ها نام های مختلفی به کار می برند. به همین ترتیب معماری سوئیچ ها گاهی اوقات طراحی “fat-tree” و طراحی “Spine-leaf” یا  “ستون فقرات، برگ“ نام گذاری میشوند.

سوئیچ های ارتباط داخلی interconnection (که سوئیچ های تراکمی aggregation نیز نامیده می شوند) سوئیچ های هسته core switches  یا متمرکز نیز نامگذاری شده اند و سوئیچ های دسترسی یا Access نیز به نام سوئیچ های لبه edge switches نامیده می شوند.

در طرح های قدیمی از لایه های سوئیچ بالاتر (سوییچ های اصلی) دیگری نیز استفاده می شد که بعد از سالیان کارشناسان متوجه شدند این لایه اهمیت و کارایی لازم را ندارد و عملاً هزینه را دو برابر می نمایند به علاوه مصرف انرژی گرما و عملکرد بیهوده را اضافه می نماید. لذا این لایه به مرور زمان در پروژه ها و معماری های نوظهور حذف گردید.

کانال ارتباطات شبکه فیبر نوری FCOE

در بسیاری از موارد سرور ها به طور مستقیم به دستگاه های ذخیره ساز از طریق کانال ارتباطات شبکه فیبر نوری FCOE که یک کانال ارتباطی روی شبکه است متصل می شوند FCOE – Fibre Channel over Ethernet ، همچنین ممکن است سرور ها به سوئیچ های SAN و از طرق آن به ذخیره ساز ها متصل گردند. ارتباطات سرور ها به سوئیچ های شبکه ذخیره سازی (SAN) ممکن است مستقیم یا از طریق سوئیچ های دسترسی Access  و یا سوئیچ های ارتباط داخلی interconnection باشد.  SAN مخفف storage area network و یا شبکه ذخیره سازی است.

از بین تمام این ارتباطات ، معمولاً فقط ارتباط سوئیچ دسترسی Access به سرور  ها ممکن است روی مس با پهنای باند 10G باشد. که امروزه این ارتباط نیز بر روی بستر فیبر فراهم میگردد. راه حل های زیر ساخت شبکه دیتاسنتر شرکت کورنینگ بی شک به عنوان برترین فراهم کننده شبکه پرسرعت ارتباطی نوری در حوزه دیتا سنتر باشد.

در شکل زیر گسترش معماری شبکه را در دیتا سنتر های امروزی مشاهده می فرمایید، روتر هایی که مرکز داده را به شبکه های LAN و WAN (دنیای خارج) متصل می نمایند.

شبکه ذخیره سازی (SAN)

در شکل زیر با گسترش کمی بیشتر معماری شبکه، شبکه ذخیره سازی (SAN) که ارتباط سیستم های ذخیره سازی به سرور ها را شامل میشود را مشاهده می فرمایید. زمانی که شما تعداد واحدهای متصل شده و همچنین ارتباطات چندگانه را در نظر میگیرید، که اغلب برای ایجاد افزونگی و همچنین حصول اطمینان از قابلیت های عملکردی مداوم و پایدار می باشد، می توان تا حدودی تصور نمود چه میزان از کابل کشی در یک مرکز داده انجام می پذیرد و این شبکه توری Mesh به چه شکلی طراحی و اجرا می گردد.

ارتباطات Mesh از یک سو به سرورها این امکان را می دهد تا از فرایند مجازی سازی به شکل آسوده تری بهره مند گردند و از سوی دیگر اجازه میدهد تمامی فرایند های مجازی سازی تنها توسط یک سوئیچ برنامه ریزی و پیاده سازی شوند و میزان قابل توجهی صرفه جویی در مصرف انرژی فراهم و در عین حال خدمات بیشتری برای ذخیره سازی و پردازش های بیشتری در مرکز داده ارائه گردد.

در ادامه به بررسی طرح های شبکه مرکز داده خواهیم پرداخت،

دیتا سنتر های کانتینری

ساخت شبکه دیتا سنتر ها