با توجه به تقاضای روزافزون برای ذخیره‌سازی و مدیریت داده‌ها، مراکز داده‌های فرامقیاس در هسته مدل‌های کسب‌وکار ارائه‌دهندگان خدمات داده قرار دارند و نیاز اصلیِ طیف گسترده‌ای از فعالیت‌ها مانند هوش مصنوعی، اتوماسیون، ذخیره و تجزیه و تحلیل داده، و دیگر عملیات مرتبط با کلان داده‌ها را تامین می‌کنند و با گسترش روزافزون استفاده از فناوری‌های پیشرفته تقاضا برای زیرساخت‌های قوی‌تر و انعطاف‌پذیرتر افزایش یافته است. در چنین فضایی، مراکز داده فرامقیاس یا همان شهرک‌های مرکز داده بعنوان نسل جدیدی از مراکز داده، طراحی و اجرا شده‌اند. این مراکز بزرگ به دلیل ظرفیت بالا، مقیاس‌پذیری و بهره‌وری انرژی، نقش کلیدی در پشتیبانی از خدمات دیجیتال ایفا می‌کنند.
شهرک‌هایی از داده و پردازش
مراکز داده فرامقیاس، ساختارهایی عظیم و پیچیده برای ذخیره‌سازی و پردازش کلان‌داده‌ها هستند. این مراکز به دلیل انعطاف‌پذیری، مقیاس‌پذیری بالا و زیرساخت پیشرفته، هسته‌ای برای فعالیت‌های مبتنی بر هوش مصنوعی، تجزیه و تحلیل داده‌ها و خدمات ابری به شمار می روند. این مراکز داده برتر از انواع سنتی خود هستند و به زیرساخت‌هایی نیاز دارند که حتی نیازهای سخت افزاری و پردازشی آینده را پوشش دهند. در ادامه این مقاله، به بررسی ویژگی‌ها، مزایا و چالش‌های این مراکز و مقایسه آنها با مراکز داده معمولی می‌پردازیم.
تفاوت مراکز داده فرامقیاس با مراکز داده معمولی
1. ظرفیت و اندازه
• مراکز داده معمولی: این مراکز بطور معمول شامل چند صد تا چند هزار سرور هستند و برای شرکت‌های کوچک و متوسط طراحی شده‌اند. مساحت آنها به‌ندرت از 9300 مترمربع فراتر می‌رود.
• مراکز داده فرامقیاس: حداقل 5000 سرور دارند و گاه شامل ده‌ها هزار سرور می‌شوند. مساحت آنها بسیار بزرگ‌تر بوده و به بیش از 100 هزار مترمربع می‌رسد. به‌عنوان مثال، مرکز داده China Telecom در مغولستان با 994 هزار مترمربع، بزرگترین مرکز داده جهان است.
2. مقیاس‌پذیری
• مراکز داده معمولی: افزایش ظرفیت نیازمند تغییرات فیزیکی و صرف زمان و هزینه بالاست.
• مراکز داده فرامقیاس: طراحی ماژولار آنها امکان افزایش یا کاهش منابع را به‌سرعت فراهم می‌کند و از نیازهای متغیر کاربران پشتیبانی می‌کند.
3. بهره‌وری انرژی
• مراکز داده معمولی: ضریب بهره‌وری انرژی (PUE) در این مراکز بین 1.67 تا 1.8 است که مصرف انرژی بالایی را نشان می‌دهد.
• مراکز داده فرامقیاس: با استفاده از فناوری‌های خنک‌سازی هوشمند و مدیریت انرژی، PUE این مراکز به حدود 1.1 کاهش یافته است، که نشان‌دهنده مصرف انرژی بسیار کارآمد است.
4. فناوری‌های پشتیبان
• مراکز داده معمولی: این مراکز بیشتر به تجهیزات سخت‌افزاری سنتی متکی هستند و انعطاف محدودی در پشتیبانی از فناوری‌های جدید دارند.
• مراکز داده فرامقیاس: از فناوری‌هایی مانند مجازی‌سازی، اتوماسیون و هوش مصنوعی برای بهینه‌سازی عملیات و کاهش هزینه‌ها استفاده می‌کنند.
5. هزینه‌های عملیاتی
• مراکز داده معمولی: هزینه اولیه کمتر است، اما در بلندمدت به دلیل بهره‌وری پایین انرژی و محدودیت‌های مقیاس‌پذیری، هزینه‌ها افزایش می‌یابد.
• مراکز داده فرامقیاس: اگرچه هزینه ساخت اولیه بالا است، اما به دلیل مقیاس‌پذیری و بهره‌وری انرژی، در بلندمدت مقرون‌به‌صرفه‌تر هستند.
| ویژگی‌ها | مراکز داده معمولی | مراکز داده فرامقیاس |
| ظرفیت و اندازه | چند صد تا چند هزار سرور | حداقل 5000 سرور |
| مقیاس‌پذیری | محدود | پویا و بسیار بالا |
| بهره‌وری انرژی | PUE بین 1.67 تا 1.8 | PUE نزدیک به 1.1 |
| امنیت داده‌ها | محدود | چندلایه و پیشرفته |
| هزینه‌ها | اولیه پایین‌تر، بلندمدت بالا | اولیه بالا، بلندمدت بهینه |
مراکز داده فرامقیاس را خودمان بسازیم یا اجاره کنیم؟
سازمان‌هایی که فعالیت‌های خود را بر پایه استفاده از شهرک مرکز داده تعریف می‌کنند، محدودیت‌های بسیار کمی در تصمیم‌گیری دارند؛ با این حال، ملاحظاتی وجود دارند که باید پیش از بهره‌گیری از آنها مدنظر قرار بگیرند. اولین سوال این است که چنین مرکز داده‌ای را بهتر است خودمان راه‌اندازی کنیم یا فضای مورد نیازمان را اجاره کنیم؟
ساخت مراکز داده در ابعاد معمولی مستلزم سرمایه‌گذاری کلانی است، چه رسد به شهرک مرکز داده که ساختشان چند ده و چند صد برابر مراکز داده معمولی هزینه بر می‌دارد. از این رو بیشتر سازمان‌ها سراغ گزینه‌های دیگری مانند مراکز داده کولوکیشن (Colocation) می‌روند. این نوع مرکز داده به دیگر شرکت‌های فعال در حوزه فناوری اجاره داده می‌شود. واضح است که هر دو گزینه معایب و مزایای خاص خود را دارند. هزینه اجاره فضای مورد نیاز برای استقرار مرکز داده بسیار کمتر از سرمایه لازم برای ایجاد آن است؛ بخصوص وقتی حرف از یک مرکز داده فرامقیاس درمیان باشد.
ساخت یک مرکز داده در مقیاس کلان اگرچه گران‌قیمت و نیازمند بهره‌گیری از منابع مختلف سازمان است، اما نتیجه آن امکانات فرامقیاس اختصاصی برای سازمان و پشتیبانی اختصاصی از فعالیت‌های مدیریت داده و حضور آنلاین سازمان است؛ در نتیجه، تمام تنظیمات و تغییرات مرکز داده متناسب با علایق و نیاز سازمان خواهد بود.
با این حال، اجاره کردن فضا از مراکز داده Colocation، انعطاف بیشتری از نظر مکان و میزان استفاده (و کنترل هزینه از این طریق) به سازمان‌ها می‌دهد. اما همیشه باید توجه کنید که هیچ مرکز داده‌ای نمی‌تواند ایده‌آل تمام سازمان‌ها با مدل‌ها و فعالیت‌های کسب‌وکاری متفاوت باشد.
انرژی، چالش ورود به مراکز داده فرامقیاس
بزرگترین نگرانی مرتبط با شهرک مرکز داده یا مرکز داده فرامقیاس، مصرف انرژی است. قدرت پردازش فوق‌العاده‌ای که شهرک‌های مراکز داده در اختیار دارند بطور کامل به توان الکتریکی موردنیاز آنها متکی است. همچون فرایند ماینینگ ارزهای دیجیتالی مانند بیتکوین، دنیای مراکز داده فرامقیاس نیز با چالش تأمین انرژی و نگرانی‌های زیست‌محیطی و توسعه پایدار همراه است.
افزون بر هزاران سروری که پیوسته در حال فعالیت هستند، تجهیزات ارتباطی و نگهداری نیز به حجم قابل‌توجهی از انرژی الکتریسیته نیاز دارند. همچنین، سامانه خنک‌کننده مرکز داده که بخشی حیاتی برای
سلامت آن و تضمین عملیات است، سیاه‌چاله‌هایی در مصرف انرژی به حساب می‌آیند.
به همین علت، اطمینان از بهره‌وری بالای مراکز داده نسبت به مصرف انرژی مسئله مهمی است. اگر یک سرور در اوج راندمان کاری و بهینگی عملیاتی خود نباشد، چندان مسئله قابل‌توجهی محسوب نمی‌شود، اما تصور کنید هزاران سروری را که همزمان فعالیت می‌کنند و وجود یک ناکارآمدی قابل اغماض در همه آنها به بحرانی در مصرف انرژی ختم می‌شود.
مراکز داده فرامقیاس، بسته به اندازه‌ای که دارند به تأمین انرژی الکتریسیته در ابعاد مگاوات یا حتی گیگاوات نیاز دارند. با این وجود، مراکز داده مختلف عملکرد متفاوتی دارند و نمی‌توانیم میانگین استانداردی را برای مصرف آنها تعیین کنیم.
موارد زیر استانداردهایی برای تعیین اندازه و میانگین مصرف انرژی در انواع مرکز داده هستند که IBM اعلام کرده است:
مرکز داده میکرو
کوچک‌ترین مرکز داده را عموما شرکت‌ها و بصورت اختصاصی به بهره‌برداری می‌رسانند. ظرفیت آنها حدود 10 رک سرور یا کمتر است (حدود 140 سرور). این مراکز مساحتی کمتر از 460 مترمربع را اشغال می‌کنند و مصرف انرژی آنها حدود 100 تا 150 کیلووات است.
مرکز داده کوچک
این مراکز معمولا بین 460 تا 1850 متر مربع فضا نیاز دارند و از 500 تا 2000 سرور تشکیل شده‌اند. میزان مصرف انرژی آنها حدود 1 تا 5 مگاوات است.
مرکز داده متوسط
مراکز داده متوسط حدود 2000 تا 5000 سرور دارند. وسعت فضایی که اشغال می‌کنند در حدود 1850 تا 9300 متر مربع است و نزدیک به 100 مگاوات انرژی مصرف می‌کنند.
مرکز داده فرامقیاس
چنین مراکزی حداقل 5000 سرور را در اختیار دارند و بیشتر از 9300 متر مربع فضا اشغال می‌کنند. میزان مصرف انرژی یک شهرک مرکز داده بسیار بالا و بیشتر از 100 مگاوات است.
روندهای اخیر و پیشرفت‌های آتی در حوزه احداث شهرک مرکز داده
رونق بازار مدیریت داده نه‌تنها هیچ نشانه‌ای از کند شدن بروز نمی‌دهد، بلکه حتی بیشتر اوج می‌گیرد و بازار تقاضا تشنه و تشنه‌تر می‌شود. شواهد زیر حاکی از این واقعیت در پیشرفت بازار تقاضا برای ساخت شهرک مرکز داده به تعداد بیشتر هستند.
داده‌های بیشتر از منابع بیشتر
هم‌اکنون، بیشترین میزان داده در تاریخ جهان تولید می‌شود. فناوری به نقطه عطفی رسیده است که ساده‌ترین ابزارها رگه‌هایی از هوشمندی را در خود دارند و بسیاری از آنها بصورت کاملا مستقل و با تکیه حداکثری بر داده و الگوریتم‌های پردازشی، فعالیت می‌کنند. شبکه‌های اینترنت اشیا روزبه‌روز گسترده‌تر و خروجی‌های آنها به زیرساخت‌های بیشتری برای جذب و پردازش نیاز دارند.
سه برابر ذخیره‌سازی داده بیشتر
بنا بر تحقیقات گروه پژوهشی سینرژی (Synergy)، پیشرفت‌های حوزه هوش مصنوعی باعث خواهند شد که نیاز به زیرساخت‌های مرتبط با ذخیره داده تا سال 2028، سه برابر میزان مورد استفاده کنونی شود.
تحول در صنایع
راه‌اندازی تعداد بیشتری از شهرک‌های مراکز داده باعث تحرکات جدید در صنایعی چون تولید و املاک می‌شود. شور و شوق آنها برای تولید و ساخت بیشتر، خود به ایجاد بازارهای جدید برای راه‌اندازی مراکز داده فرامقیاس دامن خواهد زد.
افزایش تقاضا، فراتر از ظرفیت کنونی
بنا بر تحقیق بنیاد نت‌مارک (Newmark) در سال 2024، تقاضا برای مراکز داده با سرعتی بسیار بیشتر از ساخت و راه‌اندازی آنها در حال رشد است و تا چند سال پیش رو با کمبود چنین مراکزی مواجه خواهیم بود. در نتیجه، تقاضای بیشتر انگیزه لازم برای راه‌اندازی شهرک مرکز داده را توجیه می‌کند.
دو برابر مصرف برق بیشتر
جهش‌ها در فناوری، محصول ابزارهایی مانند هوش مصنوعی و یادگیری ماشین، موجب افزایش باورنکردنی مصرف برق در صنایع مختلف می‌شود. در گزارش Newmark آمده است که در سال 2030 انرژی مورد نیاز برای عملیات مرکز داده دو برابر میزان مورد استفاده در سال 2022 خواهد بود. در نتیجه، نیاز به ایجاد نیروگاه‌های تولید انرژی الکتریسیته از منابع تجدیدپذیر نیز دو برابر خواهد شد.
ویژگی‌های برجسته استفاده از مراکز داده فرامقیاس
هزینه بالای ساخت و نگهداری از مراکز داده فرامقیاس، بهره‌برداری از چنین زیرساخت‌هایی را برای بیشتر شرکت‌ها دور از دسترس کرده است. در عین حال، مراکز داده سنتی ممکن است قابلیت‌های لازم و قدرت کافی را نداشته باشند و نیازهای ذخیره و پردازش داده را پوشش ندهند.
انتقال فرایندهای دیجیتال شرکت به یک مرکز داده فرامقیاس مزایای زیر را دارد:
پرداخت به میزان مصرف: سازمان‌ها فقط برای منابعی که استفاده می‌کنند هزینه می‌پردازند و بیشتر ارائه‌دهندگان خدمات Colocation نیز به عقد قراردادهای بلندمدت نیاز ندارند.
انعطاف‌پذیری و مقیاس‌پذیری: این مراکز برای تأمین نیازهای متغیر کسب‌وکارها طراحی شده‌اند و با تغییر تقاضا، منابع را به‌صورت پویا تنظیم می‌کنند.
پایداری و افزونگی: سامانه‌های برق و خنک‌کننده افزونه‌ای، تضمین‌کننده عملکرد مستمر و بدون وقفه هستند.
امنیت پیشرفته: استفاده از چندین لایه امنیتی و رمزنگاری داده‌ها، حفاظت کامل از اطلاعات حساس را ممکن می‌کند.
کارایی بالا: بهره‌گیری از فناوری‌های پیشرفته مانند هوش مصنوعی و یادگیری ماشین، به بهینه‌سازی عملیات و کاهش خطاهای انسانی کمک می‌کند.
خدمات فناوری اطلاعات مدیریت‌شده: با دریافت خدمات از مراکز داده فرامقیاس، دست مدیران در تخصیص فعالیت‌های دیگر به بخش فناوری‌اطلاعات سازمان باز خواهد بود و حجم کار اضافه از دوش آنها برداشته می‌شود.
ویژگی‌های انطباق: با استفاده از پیش‌فرض‌های تعیین شده در شهرک مرکز داده، پیگیری دستورالعمل‌های نظارتی مانند GDPR، HIPAA و ISO 27001 بصورت خودکار و از سوی ارائه‌دهنده خدمات فضای ابری انجام می‌شود.
نمونه‌های شهرک مرکز داده در جهان و ایران
بنظر می‌آید نخستین مرکز داده فرامقیاس را سال 2006 گوگل در شهر دالاس راه‌اندازی کرد. وسعت این مرکز هم‌اکنون حدود 120 هزار و 774 مترمربع است و نزدیک به 200 نفر اپراتور برای نگهداری آن فعالیت مستمر دارند. گوگل در نظر دارد با سرمایه‌گذاری 600 میلیون دلاری، 27هزار متر مربع در قالب پنج ساختمان را به وسعت این شهرک مرکز داده بیافزاید. در حال حاضر، گوگل 14 مرکز داده در ایالات متحده، 6 مرکز داده در اروپا، 3 مرکز داده در آسیا و یکی در شیلی دارد.
امروزه بزرگترین تأسیسات مرکز داده فرامقیاس در منطقه‌ای در مغلوستان قرار دارد. آنجا شرکت چاینا تلکام یک شهرک مرکز داده با وسعت 994 هزار مربع را راه‌اندازی کرده است. به دیگر سخن، بزرگترین مرکز داده جهان 135 برابر یک زمین فوتبال مساحت دارد. هزینه ساخت این مرکز داده فرامقیاس 3 میلیارد دلار بوده است. این مرکز داده و عملیات مرتبط با آن شهرکی از جنس اینترنت، داده، پردازش و البته نیروی انسانی بوجود آورده است.
اکنون آمازون وب سرویس (AWS)، مایکروسافت Azure و سکوی ابری گوگل (GCP) سه شرکت بزرگ جهان هستند که بازار مرکز داده فرامقیاس را در اختیار دارند
در ایران هم قرار است شهرک مرکز داده شاهرود را شرکت فناپ زیرساخت در پارک علم و فناوری استان سمنان، می‌سازد. این پروژه با ظرفیت 26 مرکز داده و 1300 رک، یکی از پیشرفته‌ترین زیرساخت‌های دیجیتال در کشور که افزون بر پاسخگویی به نیازهای داخلی، فرصت‌هایی برای رشد فناوری و توسعه اقتصادی ایجاد می‌کند.
مراکز داده فرامقیاس، موتور محرک اقتصاد دیجیتال
مراکز داده فرامقیاس، نسل جدیدی از زیرساخت‌های دیجیتال هستند که به دلیل مقیاس‌پذیری، بهره‌وری انرژی و امنیت پیشرفته، استاندارد جدیدی در مدیریت داده‌ها ارائه می‌دهند. درحالی‌که مراکز داده معمولی همچنان جایگاه خود را در کاربردهای کوچک‌تر حفظ کرده‌اند، مراکز داده فرامقیاس به موتور محرک اقتصاد دیجیتال تبدیل شده‌اند.
این مقاله دهم اردیبهشت 1404 در ماهنامه پیوست منتشر شده است.
