طراحی مراکز داده ماژولار

مراکز داده ماژولار گردش سریع‌تر داده‌ها و شفاف شدن هزینه‌های پروژه را ممکن می‌کند. آنها مانند مراکز داده پیشین به سیستم‌های خنک‌کننده و الکتریکی با مهندسی دقیق نیازمندند.

به گزارش افتانا (پایگاه خبری امنیت فناوری اطلاعات)، زمانی که افراد در مرکز داده صنعتی اصطلاح «مرکز داده ماژولار» (MDC) را می‌شنوند هریک تفسیر متفاوتی درخصوص ماهیت واقعی MDC دارند. کاربرد MDC ها رو به افزایش است: به گزارش IDC در یک بررسی ۷۴ درصد پاسخ‌دهندگان تجدید ساختارهای عمده‌ای را متحمل شده بودند، تقریباً ۸۷ درصد آنها در ۱۸ ماه گذشته از اجزای مرکز داده ماژولار پیش‌ساخته یا محفظه‌بندی شده استفاده کرده‌بودند؛ اما چنین مطلبی بر این واقعیت که اغلب مراکز داده ماژولار «با تمرکز بر IT یا تأسیسات» هنوز فاقد درک منسجم و از انواع متفاوت مراکز داده ماژولار هستند سرپوش نمی‌گذارد.
 
نویسندگان ترجیح می‌دهند تا از اصطلاح «تأسیسات انعطاف‌پذیر» استفاده کنند چراکه همه تأسیسات باوجود ارائه امتیازات ماژوله‌کردن هنوز واقعاً ماژولار نیستند. تأسیسات مرکز داده به شکل محفظه‌ای (با قابلیت جایگیری در داخل یا خارج)، صنعتی شده، پیش‌ساخته و سازه‌های آجر و ملاط وجود دارند. البته که سازه‌های آجر و ملاط را در صورت کاربرد مفاهیم شکل‌پذیری و سریع‌الانتقالی که در مرکز داده محفظه‌بندی شده یا پیش‌ساخته موردتوجه قرار می‌گیرد می‌توان جزء تأسیسات انعطاف‌پذیر طبقه‌بندی کرد. در این مقاله ما روی سه نوع تأسیسات انعطاف‌پذیر مهم متمرکز خواهیم شد: راهکارهای محفظه‌بندی شده، مراکز داده پیش‌ساخته یا صنعتی شده و مرکز داده سنتی آجر و ملاط.

شفاف‌سازی ‌درخصوص ‌ماژولاریتی، مقیاس‌پذیری ‌و انعطاف‌پذیری
درخصوص MDC ها اصطلاحات صنعتی بسیاری وجود دارد و همه آنها تعاریف مبسوطی دارند. اصطلاحاتی مانند ماژولاریتی، مقیاس‌پذیری، یکپارچگی عمودی، انعطاف‌پذیری، سریع‌الانتقالی، پیش‌ساخته بودن، کیفیت قابل تکرار و بروشورهای راه‌اندازی سریع pepper marketing، نشریات صنعتی و سایر خروجی‌های صنایع از آن جمله هستند. نمی‌خواهیم بگوییم که استفاده از این اصطلاحات نادرست است اما این اصطلاحات باید به محصولات و رویکردهای دنیای واقعی و نحوه کمک‌رسانی آنها در ارتقای عملکردهای مرکز داده و درنهایت کسب‌وکار ضمیمه شوند. به‌عنوان نمون‌های از نحوه انجام این کار بهتر است داده IDC زیر را که دلایل افزایش روزافزون MDC ها را بیان می‌کند مشاهده کنید:
چرخه‌ای سریع از امضای قرارداد تا نهایی‌سازی آنکه به سازمان‌ها امکان می‌دهد به‌سرعت در زمانی که نیازمند راهکارهای رایانشی هستند خود را با معیارها و مقیاس‌های آن هم‌سو کنند. 

شفافیت بیشتر هزینه‌های پروژه که به سازمان‌ها امکان می‌دهد کنترل بیشتری بر بودجه و برآورد بازگشت سرمایه داشته‌باشند. 

توانایی به‌کارگیری سریع راهکارها در هر جای دنیا که شرکت نیازمند ظرفیت مضاعف مرکز داده در ساختمان کنونی یا مکانی دورتر مانند پشتیبانی محل ماهواره باشد. در این شرایط، ایده‌های ماژولاریتی، مقیاس‌پذیری و انعطاف‌پذیری نمود و صلاحیت بیشتری دارند.

مبانی‌تأسیسات‌انعطاف‌پذیر
درحالی‌که مراکز داده متمرکز کم‌کم موردتوجه بیشتری قرار می گیرند و در اپلیکیشن‌های کسب‌وکارهای پررونق استفاده می‌شوند، پیشرفته‌ای طراحی و مهندسی امکان یکپارچه‌سازی IT و تأسیسات را برای یک مکان فیزیکی و یک رویکرد عملیاتی ممکن می‌سازند. به‌جای استفاده از اجزای ساخته‌شده برای مرکز داده سازمان و متناسب‌سازی آنها با یک فضای بسیار کوچک‌تر، تأسیسات انعطاف‌پذیر کنونی به کمک اجزاء خنک‌کننده، برق و IT که در کارخانه آزمایش و مونتاژ شده‌اند اختصاصاً به‌نحوی متفاوت برای نوع محصور طراحی‌شده‌اند. 

یک باور مهم و بنیادین در خصوص تأسیسات انعطاف‌پذیر وجود دارد: تأسیساتی که حول IT ساخته می‌شوند با طراحی IT حول تأسیسات متفاوت است. عملکردهای دینامیک IT به تأسیساتی نیاز دارند که بتواند بدون تعطیلی و نیاز به‌صرف هزینه اضافی به نیازهای در حال تغییر پاسخ‌گو بوده و با آن هم‌سو شود. 

همچنین برخورداری از قابلیت افزایش پویای مقیاس و کاهش زمان ورود به بازار یک امتیاز مهم برای عملکردهای IT به‌حساب می‌آید. این افزایش مقیاس (یا خروج از مقیاس) نه‌تنها به‌واسطه جنبه ماژولار تأسیسات بلکه مهم‌تر از آن به سبب یکپارچه‌سازی تأسیسات IT و طراحی تأسیسات توانمند شده است. در سایر جنبه‌های مهم که البته چندان مورد شناسایی قرار نگرفته‌اند، ابعاد مختلف تأسیسات انعطاف‌پذیر باید با روند کار و موقعیت سازه هم‌سو شوند. بهره‌وری این جریان از کار پایه‌ای و تمرکز روی خانه پیش‌ساخته ماژول‌های مکانیکی و الکتریکی به دست می‌آید. در این مدل، مدیریت زنجیره تأمین به یکی از اقدامات پایه‌ای برای تضمین برنامه‌ریزی به‌موقع انتقال و نصب تبدیل می‌شود.

آن‌چه‌ تأسیسات ‌انعطاف‌پذیر در خود ندارند
فکر دست‌یابی به یک مرکز داده در کوتاه‌ترین زمان و با کمترین هزینه ممکن هرگز درست نیست و بیشتر به یک رؤیا شباهت دارد اما تأسیسات انعطاف‌پذیر هنوز هم تأسیساتی هستند که از روندهای معمول پیروی کرده و به قوانین و کدهای سازه‌های محلی وفادار هستند. این باور که تأسیسات انعطاف‌پذیر به‌سادگی در هرجایی تعبیه می‌شوند، به پریز متصل می‌گردند و عملکردهای IT از همان لحظه کار خود را شروع می‌کنند متأسفانه غیرممکن است. اساساً در اختیار داشتن تأسیسات (یا بخشی از تأسیسات) در یک کارخانه تولیدی درزمانی که سایت در حال آماده شدن است، دیدار با مقامات محل و دارا بودن اختیار و کار با تجهیزات محلی الکتریکی، برنامه‌ریزی‌ها را از نظر زمانی تا حد زیادی جلو خواهد انداخت. 

اما الکترون‌ها و آب صرف‌نظر از نوع مرکز داده، تأسیسات انعطاف‌پذیر یا مرکز داده سازمانی آجر و ملاط به همان روش قبلی جریان می‌یابند. همچنین درصورتی‌که تأسیسات انعطاف‌پذیر جدید محکم به تأسیسات کنونی متصل نشده باشند به نصب مقدار زیادی سیم راه و لوله آب نیاز خواهدبود. دسترسی سایت، جاده‌ها، مناطق پارکینگ، حوضچه‌های مصنوعی، لوله‌کشی‌های فاضلاب و سایر المان‌ها به‌احتمال‌ زیاد ضروری است. اساساً هر پروژه نیازمندی‌های متفاوتی خواهد داشت اما ایده اصلی این است که در ورای تأسیسات انعطاف‌پذیر این نیازمندی‌ها بسیار بیشتر است. از آن‌جا که بسیاری از این مراکز داده در مکان‌های دور از مقر اصلی به‌کار بسته می‌شوند، در اختیار داشتن تیم‌های محلی عملیاتی و حفظ و نگه‌داری در این مکان‌ها به‌منظور فراهم آورندگان عملیات حفظ و نگه‌داری به‌صورت برنامه‌ریزی‌شده و پاسخ‌گویی سریع به مشکلات ضروری است.

ماژولاریتی ‌و انعطاف‌پذیری ‌سیستم ‌خنک‌کننده
انواع متفاوت تأسیسات انعطاف‌پذیر را می‌توان با انواع مختلف سیستم‌های خنک‌کننده در تناسب قرارداد. انتخاب نهایی نوع سیستم برحسب فاکتورهای زیادی صورت می‌گیرد که عبارت‌اند از: نوع تأسیسات، شناخت مالک از آنها، مکان، هزینه اولیه، هزینه‌های پی‌آیند مصرف انرژی و تعمیر و نگه‌داری، قابلیت اطمینان و قابلیت حفظ و نگه‌داری.

راهکار محفظه‌بندی
به‌طور مثال یک مرکز داده محفظه‌بندی‌شده می‌تواند از سیستم خنک‌سازی انبساط مستقیم (DX)، کاهنده هوای بیرونی با خنک‌سازی DX، خنک‌سازی تبخیری مستقیم (با یا بدون خنک‌سازی DX)، آب خنک‌کننده برای کامپیوترهای مجهز به خنک‌کننده آبی و غیره بهره بگیرد. این راهکارهای خنک‌سازی، صرف‌نظر از هر منبع آب خنک‌کننده، بخش جدایی‌ناپذیری از ساختار محفظه است. اگر راهکارهایی که از آب خنک استفاده می‌کنند به‌کار گرفته شوند تجهیزات اکسترنال بیشتری موردنیاز خواهد بود. برای اینکه تأسیسات تا حد ممکن ماژولار باقی بمانند، تجهیزات اکسترنال را می‌توان با استفاده از رویکردهای مشابهی مانند مرکز دیتا، طراحی، سرهم
 بندی و نصب کرد؛ بنابراین به‌منظور شناسایی ساختار نهایی مرکز داده محفظه‌بندی‌شده به تصمیم‌گیری‌های زیادی نیاز است. این نوع تأسیسات برحسب اندازه و سطح اطمینان دامنه‌ای از ۴۰۰kW تا ۲MW را شامل می‌شوند.

مراکز داده‌ پیش‌ساخته ‌یا صنعتی‌شده
این نوع تأسیسات در انتخاب سیستم خنک‌کننده از آزادی انتخاب بیشتری برخوردارند. معمولاً این تأسیسات به یونیت‌های مدیریت هوایی که در خارج تعبیه‌شدهاند مجهز هستند که از کاهنده هوای بیرونی مستقیم، خنک‌کننده تبخیری مستقیم یا تبخیری غیرمستقیم استفاده می‌کنند. در مکان‌های جغرافیایی خاص به سبب استفاده از دماسنج‌های تعبیه‌شده در سرور هوایی به خنک‌کننده مکانیکی نیازی نیست. این نوع تأسیسات تا میزان زیادی سازه‌های سنتی را شبیه‌سازی کرده و فضای فیزیکی بیشتری برای اتاق‌هایی که محفظه ندارند در نظر می‌گیرد که از آن جمله می‌توان به مرکز کنترل و فرمان‌دهی، ذخیره‌سازی و منطقه بارگذاری تجهیزات اشاره کرد. ماژول‌ها بزرگ‌تر هستند اما در دامنه‌ای مشابه با محفظه می‌توانند تا جایی که قدرت الکتریکی و منطقه سایت اجازه می‌دهد بسط پیدا کنند.

مرکز داده‌ آجر و ملاط‌ سازمانی
درحالی که شاید در قلمرو MDC به نظر بعید برسد اما مراکز بزرگ‌داده سازمانی می‌توانند انعطاف‌پذیری و قابلیت اطمینان مشابهی با سایر انواع تأسیسات انعطاف‌پذیر ارائه بدهند. دلایل بسیاری وجود دارند که این نوع تأسیسات بر اساس مرکز داده محفظه‌بندی یا پیش‌ساخته انتخاب می‌شوند و اگر طرح و برنامه به‌درستی صورت گرفته باشد تأسیسات این امکان رادارند تا به‌صورت دینامیک با سیستم‌های IT سازگار شده و بسط‌های آتی بدون تهدید از سوی عملکردهای IT انجام گیرد. این تأسیسات می‌توانند هر اندازه‌ای داشته باشند و اندازه‌های ماژول معمولاً با اندازه تجهیزات برق و خنک‌کننده و نیازهای کسب‌وکار هم‌خوانی دارند. تجهیزات مرکزی کارخانه نیز با استفاده از رویکرد ماژولار طراحی‌شده است تا بسط‌های آتی و تجدید ساختار به‌آسانی امکان‌پذیر باشد.

نحوه ‌کارآمدی‌ تأسیسات ‌انعطاف‌پذیر
این سؤال را می‌توان به روش‌های گوناگونی پاسخ داد. استدلال‌هایی وجود دارند که می‌گویند ازآنجاکه سخت‌افزار و استراتژی‌های IT مدام در حال تغییرند م‌یتوان شکل فضا را تغییر داد و یا رویکرد دیگری برای کاربری آن برگزید. سایر ادعایی که در خصوص کارآمدی روند تدارکات و ساختار وجود دارند از تکنیک‌های پیش‌ساخته کردن و نمونه‌سازی استفاده می‌کنند. اساساً این دلایل و سایر دلایلی ازاین‌دست گزینه‌هایی را پیش روی مالک مرکز داده برای تضمین اختیاری بودن تأسیسات مرکز داده و امکان سازگارپذیری آن قرار می‌دهند. سیستم یک مرکز داده ماژولار که نمود خوبی از امتیازات تأسیسات انعطا‌ف‌پذیر است سیستم خنک‌کننده است. ماهیت سیستم‌های خنک‌کننده بزرگ تجاری این است که آنها اغلب با استفاده از رویکرد ماژولار طراحی و ساخته‌شده‌اند. یکی از چالش‌های همیشگی تصمیم‌گیری در این خصوص این است که ماژول لاجیکال یا بلاک کردن آن مقرون‌به‌صرفه بودن، بهره‌وری انرژی و بسط آسان را با خود دارد یا خیر. حرف زدن در این مورد بسیار آسان‌تر از عمل کردن است؛ اما این روند تصمیمگیری برای مرکز داده بسیار آسان است زیرا تعبیه خنک‌کننده (تجهیزات IT) از پیش تعیین‌شده است و درخصوص نحوه عملکرد تجهیزات و ماهیت تجهیزات خاص خنک‌کننده درک زیادی وجود دارد. 

برای روشن کردن این مثال باید گفت که درواقع یک الگوی ساده انرژی برای شناسایی انرژی اضافی مورداستفاده موتورهای فن در یونیتهای هوایی مدیریت کننده مراکز داده مورداستفاده قرار می‌گیرد. این الگو برای مراکز داده سنتی از یونیت‌های هوایی مدیریت بزرگ‌تر در ساختار N+۱ برای یک مجموعه سه‌تایی استفاده می‌کنند. الگوی تأسیسات انعطافپذیر از همه پارامترهای مشابه به‌استثنای یونیت‌های بسیار ماژولار مدیریت هوایی و کوچک که جمعاً ۵ عدد در یک ساختار N+۱ است استفاده می‌کند. برای پاسخ‌گویی به نیازمند‌ی‌های N+۱، یونیت‌های مدیریت هوایی بزرگ‌تر به فن‌های قدرتمندتری نیاز دارند چراکه N در آنها از N در نمونه تأسیسات انعطاف‌پذیر بزرگ‌تر است. تحلیل‌های یک دوره ۴ ساله، اجرای ۲۵ درصدی در سال نخست، ۵۰ درصدی در سال دوم، ۷۵ درصدی در سال سوم و ۱۰۰ درصدی در سال چهارم را شبیه‌سازی کرده‌اند. 
مرجع: خبرنامه اختصاصی شرکت پیشرونگار هدف