دیتاسنتر چیست
جواب کوتاه
دیتاسنتر (Data Center، مرکز داده) ساختمان یا اتاقی است پر از سرور، که برای همیشه روشن ماندن آن‌ها ساخته شده: برق پشتیبان (UPS و ژنراتور)، خنک‌کننده و کنترل رطوبت، ایمنی در برابر آتش، امنیت لایه‌لایه، و اتصال به چند ISP. سرورها در قفسه‌هایی به نام رک چیده می‌شوند. سایت شما، هر جا که میزبانی شود، روی سروری در یک دیتاسنتر است.
نام
دیتاسنتر همان Data Center است: «مرکز داده». ساختمان یا اتاقی که در آن رایانه‌ها داده را نگه می‌دارند، پردازش می‌کنند و به هر جا که لازم است می‌فرستند. در درس سرور و کلاینت دیدید سرور رایانه‌ای است که به درخواست‌ها جواب می‌دهد. دیتاسنتر جایی است که صدها یا هزاران سرور در آن کنار هم زندگی می‌کنند.
پس فرق دیتاسنتر و سرور این است: سرور یک رایانه است؛ دیتاسنتر خانه‌ی سرورهاست، با هر چه یک رایانه برای همیشه روشن ماندن لازم دارد.
پنج کلمه
- رک (rack)قفسه‌ی فلزی استانداردی که سرورها و دستگاه‌های شبکه طبقه‌طبقه در آن پیچ می‌شوند.
- یونیت (U)واحد ارتفاع در رک: ۱٫۷۵ اینچ، یعنی ۴۴٫۴۵ میلی‌متر. سرور «۱U» یک طبقه جا می‌گیرد.
- UPSدستگاهی با باتری که اگر برق برود، تقریبا فوری برق می‌دهد تا منبع پشتیبان روشن شود.
- راهروی سرد و گرمچیدن ردیف رک‌ها رو در روی هم، تا هوای سرد ورودی با هوای گرم خروجی قاطی نشود.
- کولوکیشناجاره‌ی جا در دیتاسنتر دیگری برای سرور خودتان، با برق و خنک‌کننده‌ی آنجا.
گلخانه‌ی بزرگ
فرض کنید یک گلخانه‌ی بزرگ دارید. گیاه‌ها در ردیف‌های مرتب کاشته شده‌اند. دما باید همیشه ثابت بماند، چون یک شب سرما همه را خشک می‌کند. پس پشت گلخانه یک ژنراتور هست، تا اگر برق رفت، گرمایش حتی یک ساعت نخوابد. دور گلخانه حصار است و دم دروازه نگهبان. و چند باغبان هر کدام چند ردیف را اجاره کرده‌اند.
دیتاسنتر همین گلخانه است، با یک فرق: به‌جای گرم نگه داشتن، باید سرد نگه دارد، چون سرورها گرما می‌سازند. گیاه‌ها سرورها هستند، ردیف‌ها رک‌ها، دما خنک‌کننده، ژنراتور برق پشتیبان، حصار و نگهبان امنیت، و باغبان‌های اجاره‌نشین مشتری‌های کولوکیشن. بقیه‌ی درس هر کدام از این‌ها را جدا باز می‌کند.
رک و یونیت
سرورها و دستگاه‌های شبکه‌ی دیتاسنتر در قفسه‌ای فلزی به نام رک طبقه‌طبقه پیچ می‌شوند. پهنای رک استاندارد ۱۹ اینچ است، و ارتفاع هر دستگاه با «یونیت» (U) گفته می‌شود: هر U برابر ۱٫۷۵ اینچ، یعنی ۴۴٫۴۵ میلی‌متر. کابینت استاندارد سرور معمولا ۴۲U است.
پس وقتی می‌شنوید «سرور ۲U»، یعنی دو طبقه از رک را می‌گیرد. هر چه دستگاه باریک‌تر باشد، سرورهای بیشتری در یک رک جا می‌شوند.
برقی که نمی‌رود
دیتاسنتر باید تقریبا همیشه روشن باشد. پس برق آن چند لایه دارد. فرض کنید برق شهر ناگهان قطع شود؛ این سه لحظه پشت سر هم می‌گذرد:
فرق UPS و ژنراتور همین است: UPS فوری است ولی کوتاه؛ ژنراتور دیرتر روشن می‌شود، ولی بعد کار را به دست می‌گیرد. همه‌ی بخش‌های برق، حتی خود پشتیبان‌ها، نسخه‌ی اضافه دارند.
سرد نگه داشتن
هر سرور گرما می‌سازد، و هزاران سرور گرمای زیادی. گرمای زیاد قطعه‌ها را خراب می‌کند و خطر آتش دارد. پس دیتاسنتر با تهویه‌ی مطبوع، هوای بیرون، خنک‌کننده‌ی تبخیری یا حتی آب دریا خنک می‌شود. ولی خنک‌کردن فقط هوای سرد نیست؛ مهم این است که هوای سرد و گرم قاطی نشوند.
هر سرور هوای سرد را از جلو می‌کشد و هوای گرم را از پشت بیرون می‌دهد. پس ردیف رک‌ها را رو در روی هم می‌چینند: جلوی دو ردیف رو به یک راهرو (راهروی سرد)، و پشتشان رو به راهروی دیگر (راهروی گرم). هوای سرد اغلب از سوراخ‌های کف کاذب به راهروی سرد می‌آید.
رطوبت هم کنترل می‌شود، چون رطوبت زیاد گرد و خاک را به پره‌های خنک‌کننده می‌چسباند و هوا کمتر جریان پیدا می‌کند.
آتش
آتش در دیتاسنتر با آب خاموش نمی‌شود، چون آب بردهای الکترونیکی را خراب می‌کند. پس در اتاق اصلی معمولا آب‌پاش لوله‌پر نیست. به‌جایش آشکارساز دود زود هشدار می‌دهد و خاموش‌کننده‌ی گازی آتش را خاموش می‌کند. بعضی جاها مه‌پاش‌هایی با قطره‌های بسیار ریز هم هست.
امنیت لایه‌لایه
رسیدن به یک سرور مثل رسیدن به گاوصندوق یک بانک است: چند در پشت سر هم، و هر در جدا. ورود به هر لایه ثبت می‌شود. دیتاسنترهای بزرگ تقریبا همیشه دوربین و نگهبان دائمی دارند، و اثر انگشت هم رایج شده است.
«در دوقلو» (mantrap) دو در پشت سر هم است که با هم باز نمی‌شوند؛ تا در اول بسته نشود، در دوم باز نمی‌شود.
شبکه‌ی دیتاسنتر
درون دیتاسنتر همان شبکه‌ای است که در درس‌های پیش دیدید: روترها و سوییچ‌ها ترافیک را میان سرورها و به بیرون می‌برند. برای اینکه با قطع یک راه اینترنت نرود، دیتاسنتر معمولا به دو یا چند ISP بالادست وصل است.
دیتاسنترهای کولوکیشن اغلب جای دیدار شبکه‌ها هم هستند: اتاق دیدار، IXP، و حتی سر کابل‌های زیر دریا. فایروال و سیستم‌های پایش هم معمولا هست، و پایشی بیرون از ساختمان، برای وقتی که ارتباط داخل قطع شده.
چهار گونه
دیتاسنترها را معمولا با اینکه مال کیست، چقدر بزرگ است و برای چه کاری است، دسته می‌کنند:
این دسته‌ها گاهی روی هم می‌افتند؛ یک دیتاسنتر می‌تواند هم بزرگ باشد و هم جا اجاره بدهد.
دسترس‌پذیری و نُه‌ها
اینکه یک دیتاسنتر چقدر روشن می‌ماند، با درصد گفته می‌شود و برای سنجیدنش «نُه»های بعد از ۹۹ را می‌شمارند. هر نُه بیشتر، خاموشی را ده برابر کم می‌کند. ستون آخر را با یک حساب ساده (۳۶۵ روز × ۲۴ ساعت) می‌شود به دست آورد:
| روشن ماندن | نام | خاموشی در یک سال |
|---|---|---|
| ۹۹ درصد | دو نُه | حدود ۳٫۶۵ روز |
| ۹۹٫۹ درصد | سه نُه | حدود ۸٫۸ ساعت |
| ۹۹٫۹۹ درصد | چهار نُه | حدود ۵۳ دقیقه |
| ۹۹٫۹۹۹ درصد | پنج نُه | حدود ۵ دقیقه |
ولی هر نُه بیشتر گران‌تر است. قاعده این است که هزینه‌ی جلوگیری از خاموشی، از هزینه‌ی خود خاموشی بیشتر نشود.
برق و PUE
دیتاسنترها برق زیادی می‌خورند؛ در ۲۰۲۴ حدود ۱٫۵ درصد برق جهان. ولی همه‌ی این برق به سرورها نمی‌رسد؛ بخشی خرج خنک‌کردن، چراغ و بقیه می‌شود. برای سنجیدن، عددی به نام PUE هست: کل برقی که وارد دیتاسنتر می‌شود، تقسیم بر برقی که به دستگاه‌های IT می‌رسد. هر چه به ۱ نزدیک‌تر، بهتر.
دیتاسنتر و سایت شما
وقتی هاست یا سرور می‌خرید، آن سرور در یک دیتاسنتر است. هر درخواست بازدیدکننده‌ی سایت شما راهی را تا همان دیتاسنتر می‌رود و برمی‌گردد. پس جای دیتاسنتر مهم است: هر چه به بازدیدکننده‌های شما نزدیک‌تر، راه کوتاه‌تر و پاسخ زودتر. دیتاسنترهای «لبه» برای همین نزدیک کاربرها ساخته می‌شوند.
این را در درس پهنای باند و پینگ دیدید. اگر بازدیدکننده‌ها در جاهای دور از هم باشند، CDN کمک می‌کند؛ درس بعد.
کمی تاریخ
ریشه‌ی دیتاسنتر اتاق‌های بزرگ رایانه در دهه‌ی ۱۹۴۰ است. رایانه‌های آن روز کابل‌های زیادی داشتند، و برای مرتب کردنشان همان چیزهایی ساخته شد که امروز هم هست: رک استاندارد، کف کاذب و سینی کابل. اندازه‌ی رک ۱۹ اینچی حدود ۱۹۲۲ برای تجهیزات تلفن استاندارد شد. نخستین اتاق رایانه با کف کاذب در ۱۹۵۶ ساخته شد. از ۱۹۹۷ تا ۲۰۰۰ هم، چون شرکت‌ها اینترنت سریع و کار بی‌وقفه می‌خواستند، ساختن دیتاسنترهای بزرگ اینترنتی رونق گرفت.
امروز بعضی دیتاسنترها «بی چراغ»اند: کسی برای کار به داخل نمی‌رود، همه‌چیز از راه دور اداره می‌شود، و چراغ‌ها خاموش می‌مانند.
سه اشتباه
- «دیتاسنتر همان سرور است.»سرور یک رایانه است؛ دیتاسنتر ساختمانی است که صدها یا هزاران سرور را با برق، خنک‌کننده، شبکه و امنیت نگه می‌دارد.
- «ابر یعنی بی دیتاسنتر.»خدمات ابری هم روی سرورهای دیتاسنترها کار می‌کنند؛ دیتاسنترهای هایپراسکیل برای همین ابرها ساخته می‌شوند.
- «اگر برق شهر برود، سرورهای دیتاسنتر خاموش می‌شوند.»UPS در همان لحظه با باتری برق می‌دهد و ژنراتور در همان چند دقیقه روشن می‌شود؛ سرورها کار را ادامه می‌دهند.
جمع‌بندی. آنچه از این درس با خودتان می‌برید.
- دیتاسنتر: ساختمانی پر از سرور، با برق، خنک‌کننده، شبکه و امنیت.
- سرورها در رک‌ها؛ ارتفاع هر دستگاه به یونیت (U)، هر U برابر ۴۴٫۴۵ میلی‌متر.
- برق: UPS فوری با باتری، بعد ژنراتور؛ سرورهای مهم دو مسیر برق دارند.
- سرما: راهروی سرد و گرم، تا هوای سرد و گرم قاطی نشود.
- گونه‌ها: سازمانی، کولوکیشن، هایپراسکیل، لبه.
- دسترس‌پذیری با نُه‌ها سنجیده می‌شود؛ PUE کارایی برق را می‌گوید.
خودتان را بسنجید
۱۵ پرسش، هر بار تازه از میان ۳۰ پرسش این درس. آخر آزمون فقط کارنامه را می‌بینید: چند درست، چند نادرست.