ساختار مرکز داده از نگاه فنی

در این نوشتار ساختار مرکز داده را در دو بخش اجزای اصلی و تجهیزات فنی به تفکیک بررسی می‌کنیم و با جزئیات هر یک آشنا می‌شویم.

‌اجزای اصلی در ساختار مرکز داده

در هر یک از انواع مرکز داده سه زیرساخت حیاتی با هم کار می‌کنند تا مرکز بتواند بصورت مؤثر و کارآمد به نیازهای پردازشی، ارتباطی و ذخیره‌سازی کسب‌وکارها پاسخ دهد. در ادامه به این سه زیرساخت اصلی مراکز داده می‌پردازیم.

1. زیرساخت شبکه

زیرساخت شبکه مسئول ارتباط بین سرورها، تجهیزات ذخیره‌سازی‌ و سایر اجزای مرکز داده است. این زیرساخت شامل اجزای مختلفی است. یکی از این اجزا سوئیچ‌ها و روترها است که ارتباطات بین دستگاه‌ها را مدیریت می‌کنند و بسته‌های داده را به مقصد صحیح هدایت می‌کنند.
یکی دیگر از اجزای این زیرساخت نیز اتصالات شبکه‌ای است، شامل کابل‌های اترنت، فیبر نوری و سایر تکنولوژی‌های انتقال داده با سرعت بالا که برای ایجاد ارتباطات سریع و پایدار استفاده می‌شوند.
تجهیزات امنیت شبکه و فایروال از دیگر اجزای مهم زیرساخت شبکه هستند که برای حفاظت از شبکه در برابر تهدیدات خارجی و داخلی بکار می‌روند.
زیرساخت شبکه باید توانایی ایجاد شبکه‌های محلی (LAN) و ارتباط با شبکه‌های عمومی (WAN و اینترنت) را داشته باشد.

2. زیرساخت ذخیره‌سازی

زیرساخت ذخیره‌سازی در مرکز داده مسئول نگهداری، مدیریت و دسترسی به داده‌ها است. این زیرساخت شامل دستگاه‌های ذخیره‌سازی مانند هارد دیسک‌ها (HDD)، درایوهای حالت جامد (SSD)، و دستگاه‌های ذخیره‌سازی نوار مغناطیسی برای نگهداری بلندمدت داده‌هاست.
شبکه‌های ذخیره‌سازی (SAN) سیستم‌های شبکه‌ای هستند که برای دسترسی به دستگاه‌های ذخیره‌سازی‌ متمرکز و با کارایی بالا طراحی شده‌اند و سیستم‌های ذخیره‌سازی متصل به شبکه (NAS) دستگاه‌هایی هستند که به شبکه متصل می‌شوند و این امکان را برای کاربران فراهم می‌کنند که از طریق شبکه به فایل‌ها و داده‌ها دسترسی داشته باشند.
مرکز داده باید همچنین مجهز به راهکارهای پشتیبانی و بازیابی باشد، یعنی سیستم‌هایی برای پشتیبان‌گیری منظم از داده‌ها و بازیابی سریع در صورت بروز خرابی یا از دست رفتن داده‌ها.

3. منابع پردازشی

منابع پردازشی که وظیفه اجرای برنامه‌ها، پردازش داده‌ها و ارائه سرویس‌ها را در مرکز داده بر عهده دارند زیرساخت محاسباتی آن را تشکیل می‌دهند. سرورها واحدهای اصلی پردازش در یک مرکز داده هستند که ممکن است بصورت فیزیکی یا مجازی باشند.
پلتفرم‌های مجازی‌سازی در مراکز داده نقش مهمی ایفا می‌کنند؛ نرم‌افزارهایی مانند VMware، Hyper-V و KVM که به کمک آنها چند ماشین مجازی بر روی یک سرور فیزیکی اجرا می‌شوند، بهره‌وری را افزایش می‌دهند و مدیریت منابع را بهبود می‌بخشند.
منابع پردازشی مورد استفاده در زیرساخت محاسباتی مراکز داده شامل GPUها وFPGAها هستند که می‌توانند وظایف خاصی را با کارایی بیشتر از پردازنده‌های CPU که کاربرد عمومی دارند، صورت دهند. GPUها پردازنده‌های گرافیکی با قابلیت انجام وظایف متعدد بطور موازی هستند که افزون بر کارهای گرافیکی، برای محاسبات سنگینی مانند شبیه‌سازی‌های علمی یا یادگیری ماشین مناسب‌اند و FGPAها تراشه‌های فابل برنامه‌ریزی برای انجام وظایف مشخص هستند.
از اجزای دیگر این زیرساخت، سیستم‌های مدیریت منابع مانند Kubernetes هستند که برای مدیریت خودکار منابع محاسباتی، توزیع بار کاری و مقیاس‌پذیری استفاده می‌شوند.

تجهیزات فنی در ساختار مرکز داده

هر مرکز داده شامل مجموعه گسترده‌ای از تجهیزات فنی است با اجزای متعدد که هر یک با عملکرد خود، فعالیت کارامد مرکز داده را ممکن می‌کنند. شاید اولین چیزی که با تجسم مرکز داده به ذهن خطور می‌کند، سرورها یا همان رایانه‌هایی باشد که بار مسئولیت‌ امور محاسباتی و پردازشی مرکز را به دوش می‌کشند. اما سرورها فقط یکی از اجزای مرکز داده هستند. بدیهی است که مرکز داده باید زیرساختی برای اتصال مناسب سرورها به یکدیگر، به دستگاه‌های دیگر داخل مرکز و به دنیای خارج از آن داشته باشد، مجهز به دستگاه‌هایی برای ذخیره‌سازی داده‌ها و مدیریت این ذخیره‌سازی باشد، شامل تاسیساتی باشد که فعالیت صحیح و ایمن اجزای نام برده شده را ممکن کنند و زیرساخت‌هایی نیز داشته باشد که کار پشتیبانی از بخش‌های مختلف مرکز را به نحو احسن به انجام برسانند. در ادامه این تجهیزات فنی مراکز داده به اختصار بررسی خواهد شد.

محاسبات

یکی از اجزای مشترک در ساختار مرکز داده کلاسترها (خوشه‌هایی) از سرورهای متصل به هم است. سرورها رایانه‌های قدرتمندی برای ارائه نرم‌افزارهای کاربردی، سرویس‌ها و داده‌ها به کاربران نهایی هستند. این سرورها ممکن است بسیار مشابه هم باشند و بطور منظم در رک‌های باز یا بسته با ابعاد مشابه قرار داده شده باشند یا ممکن است بصورت انواع مختلف دستگاه‌های جدید و قدیمی با ابعاد گوناگون در کنار هم باشند. هر سرور رایانه‌ای است دارای حافظه، فضای ذخیره‌سازی، یک یا چند پردازنده و ورودی و خروجی. در واقع مانند نوعی رایانه شخصی با کارایی بالا است که پردازنده‌ای قوی‌تر و حافظه بسیار بیشتری دارد و معمولا فاقد نمایشگر، صفحه کلید و سایر تجهیزات جانبی مورد استفاده در منزل است. ممکن است نمایشگرهایی در یک محل در همان نزدیکی یا اتاق کنترل جداگانه‌ای موجود باشند و برای پایش گروهی از سرورها و تجهیزات مرتبط بکار روند. یک سرور مشخص یا تعدادی سرور ممکن است برای انجام وظیفه واحدی اختصاص یافته باشند یا نرم‌افزارهای کاربردی مختلفی را اجرا کنند. برخی از این سرورها مجازی هستند. روند جدید استفاده از سرورهای مجازی، تعداد سرورهای فیزیکی لازم را کاهش می‌دهد.
انواع مختلفی از سرورها در مراکز داده بکار می‌روند:

• سرورهای رک یا رکمونت (Rackmount) سرورهای مستقل (standalone) تختی هستند با ابعاد یک جعبه پیتزای کوچک. آنها طوری طراحی شده‌اند که در یک رک به حالت طبقه‌ طبقه قرار بگیرند تا در فضای اشغال شده صرفه‌جویی شود. هر سرور علاوه بر پردازنده، حافظه و فضای ذخیره دارای منبع تغذیه، فن خنک‌کننده، سوئیچ‌های شبکه و پورت‌ها (درگاه‌های) خاص خود است.
• سرورهای تیغه‌ای یا بلید (Blade) برای صرفه‌جویی بیشتر در فضای اشغال شده طراحی شده‌اند. هر بلید دارای پردازنده‎‌ها، کنترلرهای شبکه، حافظه و مقداری فضای ذخیره‌سازی داده است. آنها طوری ساخته شده‌اند که در یک شاسی قرار بگیرند که چندین بلید را نگه می‌دارد و شامل منابعی مانند منبع تغذیه، فن‌های خنک‌کننده و تجهیزات شبکه برای همه بلیدهای داخل شاسی است.
• مین‌فریم‌ها (Mainframes) رایانه‌هایی با کارایی بالا و دارای چند پردازنده هستند که هر یک می‌توانند عملکردی معادل یک اتاق سرور رک یا بلید داشته باشند. مین‌فریم‌ها قادرند میلیاردها محاسبه و تراکنش را در لحظه انجام دهند.
  انتخاب شکل سرورها بستگی به عوامل مختلفی دارد، مانند فضای موجود در مرکز داده، بار کاری سرورها، هزینه و برق موجود.

ذخیره‌سازی در ساختار مرکز داده

زیرساخت ذخیره‌سازی در ساختار مرکز داده، نقشی مهم و ضروری در شرکت‌های بزرگ امروزی ایفا می‌کند و تقاضا برای آن پیوسته و به سرعت در حال افزایش است. کسب‌وکارها باید حجم روبه رشد داده‌هایی را که نرم‌افزارهای کاربردی تولید می‌کنند مدیریت کنند و با استفاده از تکنولوژی‌های ذخیره‌سازی مناسب، از سرعت‌ انتقال بالا و دسترسی با تاخیر کم بهره ببرند. آنها همچنین باید مسائل مربوط به افزونگی، آپ‌تایم و انعطاف‌پذیری در برابر بروز انواع مشکلات را حل و فصل کنند.
انواع داده‌ها در مرکز داده ذخیره می‌شوند، از محتوای وب تا داده‌های کسب‌وکارها، ایمیل‌ها و ارتباطات الکترونیکی، داده‌های کاربران و نرم‌افزارهای کاربردی، کلان‌داده‌ها و تحلیل آنها.
سامانه ذخیره‌سازی مراکز داده شامل سخت‌افزارها، نرم‌افزارها و فرایندهایی است که در ذخیره‌سازی، مدیریت و توزیع داده‌های دیجیتال در این مراکز بکار می‌روند، از جمله دستگاه‌های ذخیره‌سازی مانند HDDها، SSDها و درایوهای نوار مغناطیسی (tape) که برای کارایی و عملکرد بهینه در رک‌ها و کلاسترهایی سامان‌دهی شده‌اند و همچنین نرم‌افزارهایی برای مدیریت و پشتیبانی داده‌ها.
سه روش عمده برای دسترسی سرورها به دستگاه‌های ذخیره‌سازی وجود دارد:

• ذخیره‌سازی با اتصال مستقیم (DAS) که در آن دستگاه ذخیره‌سازی بطور مستقیم به سرور متصل است. در این روش سرور بدون نیاز به شبکه به فضای دخیره‌سازی دسترسی خواهد داشت.
• ذخیره‌سازی تحت شبکه (NAS) که در آن دستگاه‌های NAS به یک شبکه استاندارد اترنت TCP/IP متصل هستند و به این ترتیب داده‌ها برای چندین سرور قابل دسترسی هستند. ذخیره‌سازهای تحت شبکه (NAS) می‌توانند حجم بزرگی از فایل‌ها را ذخیره کنند. از آنها می‌توان برای ایجاد بایگانی‌های عکس و ویدیو استفاده کرد.
• شبکه ذخیره‌سازی (SAN) که در آن شبکه‌ای اختصاصی با کارایی بالا فقط برای دخیره‌سازی به کار می‌رود و به چندین سرور امکان دسترسی به دستگاه‌های ذخیره‌سازی اشتراکی را می‌دهد. شبکه‌های ذخیره‌سازی (SAN) بصورت سیستم‌های ذخیره‌سازی بلوکی بزرگ عمل می‌کنند.

در قدیم در ساختار مرکز داده سرورها از ذخیره‌سازی با اتصال مستقیم (DAS) استفاده می‌کردند. این روش ساده و مقرون به صرفه است و کارایی بالایی دارد اما از نظر مقیاس‌پذیری محدودیت دارد و دسترسی‌پذیری و قابلیت به اشتراک‌گذاری نیز در آن کم است. بنابراین در مراکز داده دو رویکرد نام برده دیگر در حال حاضر رایج‌تر هستند. سیستم‌های NAS با وجود امکان راه‌اندازی و مدیریت آسان و همچنین قابلیت دسترسی و به اشتراک‌گذاری بالایی که دارند با محدودیت مقیاس‌پذیری و کارایی عملکرد مواجهند. از سوی دیگر شبکه‌های ذخیره‌سازی (SAN) کارآمدی، امنیت و مقیاس‌پذیری بالایی دارند اما پرهزینه‌اند و راه‌اندازی و مدیریت آنها آسان نیست.

شبکه‌سازی در ساختار مرکز داده

در ساختار مرکز داده برای آنکه بتوان شبکه‌ای با پهنای باند بالا را برای ارتباط با دنیای خارج و ارتباط میان سرورها و دیگر تجهیزات داخل مرکز داده برقرار نگه ‌داشت به تجهیزات ارتباطی و شبکه نیاز است که در همکاری با یکدیگر، اتصال‌پذیری و امنیت لازم برای اجرای نرم‌افزارهای کاربردی و پردازش داده‌ها را فراهم می‌کنند. اگر تجهیزات شبکه به طرز صحیح و اصولی بکار گرفته شوند، می‌توانند بدون کندی از عهده ترافیک بالا برآیند. این تجهیزات شبکه شامل اجزایی مانند روترها، سوئیچ‌ها، کارت‌های رابط شبکه (NIC) و کیلومترها کابل‌ هستند.

• سوئیچ‌ها: هدایت‌کننده ترافیک در یک مرکز داده هستند که با عملکردشان بسته‌های داده به مقصد موردنظر می‌رسند. سوئیچ‌های کارآمد برای جلوگیری از ایجاد گلوگاه (bottleneck) و تداوم جریان روان داده‌ها ضروری هستند.
• مودم‌ها: نقش مهمی در مراکز داده ایفا می‌کنند و به داده‌ها امکان انتقال در شبکه را می‌دهند. عملکرد مودم‌های مراکز داده مشابه مودم‌های خانگی یا دفاتر کار است اما در مقیاس بزرگتر. آنها دسترسی به اینترنت و شبکه‌های دیگر را فراهم می‌کنند.
• روترها: روترها ایجاد شبکه‌های محلی (LAN) و شبکه‌های گسترده (WAN) را در مرکز داده ممکن می‌کنند و به چندین سرور و کامپیوتر امکان برقراری ارتباط و به اشتراک‌گذاری منابع را می‌دهند.
• کابل‌ها: انواع مختلف کابل مثل زوج بهم تابیده (مسی)، کواکسیال یا هم‌محور (مسی) و فیبر نوری (شیشه‌ای یا پلاستیکی) وجود دارند. نوع کابل، سرعت انتقال اطلاعات را در مرکز داده تعیین می‌کند. این کابل‌کشی‌ها باید به درستی سامان‌دهی شوند، مثلا کدگذاری رنگی و برچسب‌گذاری دقیق برای مشخص کردن انواع خطوط سیم‌کشی بکار می‌رود. می‌توان کابل‌ها را روی زمین از زیر سطحی عبور داد که با کف کمی فاصله دارد، از سینی ‌کابل‌های متصل به سقف رد کرد یا به بالای رک‌ها وصل کرد.

همگام با تغییر نیازهای نرم‌افزاری کسب‌وکارها، شبکه‌های مراکز داده نیز باید تحول پیدا کنند. شبکه‌های مراکز داده سنتی به شدت به سخت‌افزارها و سرورهای فیزیکی مستقر در محل متکی هستند که با توجه به افزایش پیوسته حجم داده‌ها، مشکلاتی را در زمینه ذخیره‌سازی، اتکاپذیری و تاخیر زمانی پدید می‌آورد. از این گذشته، تنها راه افزایش ظرفیت و بالا بردن مقیاس فعالیت (اسکیل آپ) یک شبکه سنتی استقرار سوئیچ‌ها و روترهای بزرگتر است، که هم پرهزینه هستند و هم بسته به ابعاد فیزیکی مرکز داده محدودیت دارند. این دستگاه‌های بزرگتر و پیچیده‌تر خطر بروز مشکلات بزرگتری را نیز به همراه می‌آورند، مثلا امکان خرابی آنها بیشتر است و این خرابی‌ها دامنه تاثیر گسترده‌تری در مقایسه با تجهیزات کوچکتر خواهند داشت. اما شبکه‌های مراکز داده مدرن از مجازی‌سازی برای پشتیبانی از نرم‌افزارهای کاربردی و بار کاری شبکه بهره می‌گیرند. گرچه شبکه‌های مدرن نیز همچنان متکی به اجزای فیزیکی (مانند روتر، سوئیچ، فایروال و سرور) هستند، به اجزای نرم‌افزاری مانند سیستم‌های اتوماسیون و مدیریت نیز وابسته هستند تا با کارایی و اتکاپذیری بالا سرویس‌ها و داده‌ها را به کاربران نهایی ارائه دهند.

تاسیسات در ساختار مرکز داده

بجز تجهیزات فنی که تا اینجا به آن اشاره شد و اجزای اصلی ساختار مرکز داده را تشکیل می‌دهند، انواع زیرساخت‌های دیگر نیز در این مراکز وجود دارند که بدون وجود آنها فعالیت مرکز امکان‌پذیر نیست. این زیرساخت‌ها به مرکز داده امکان می‌دهند تا بصورت پایدار، امن و با بهره‌وری بالا عمل کند و از جوانب مختلف حفاظت شود. یکی از این زیرساخت‌ها به تامین و مدیریت برق مرکز داده مربوط است که در بخش بعد جداگانه بررسی می‌شود. دیگر بخش‌های تاسیساتی مراکز داده عبارتند از:

• زیرساخت‌های خنک‌کننده و تهویه مطبوع: سیستم‌های تهویه مطبوع و خنک‌سازی سرورها برای کنترل دما و رطوبت در داخل مرکز داده بکار می‌روند. دمای مناسب و کنترل شده برای کارکرد بهینه تجهیزات اهمیت فراوانی دارد.
• زیرساخت‌های امنیتی: شامل امنیت فیزیکی برای حفاظت از مرکز داده در برابر تهدیدات فیزیکی، تجهیزات و سامانه‌های مختلفی نظیر دوربین‌های نظارتی، سیستم‌های کنترل دسترسی (نظیر کارت‌های هوشمند، اثر انگشت، یا تشخیص چهره) و سیستم‌های امنیت محیطی مانند سنسورهای حرکتی بکار گرفته می‌شوند.
• امنیت سایبری: برای حفاظت از مرکز داده در برابر حملات سایبری فایروال‌ها، سیستم‌های تشخیص و جلوگیری از نفوذ (IDS/IPS)، رمزنگاری داده‌ها، و نرم‌افزارهای ضد ویروس و بدافزار استفاده می‌شود.
• سیستم‌های ضدحریق: تجهیزات تشخیص وقوع آتش‌سوزی و مقابله با آن مانند سیستم‌های آب‌پاش و سیستم‌های گازی اطفای حریق، سنسورهای دود و سیستم‌های اعلام حریق برای ایمن نگه داشتن تجهیزات و کارکنان و کمک به استمرار فعالیت مرکز داده ضروری هستند.
• زیرساخت‌های مدیریت و پایش: نرم‌افزارهایی که وظیفه پایش و مدیریت کار اجزا و زیرساخت‌های گوناگون مراکز داده را بر عهده دارند در اداره این مراکز و عملکرد مطلوب آنها از اهمیت ویژه‌ای برخوردارند. در مراکز داده سیستم‌های «مدیریت زیرساخت مرکز داده» (DCIM) برای مدیریت منابع زیرساختی فیزیکی و مجازی مرکز بکار می‌روند و اطلاعات جامعی در مورد وضعیت تجهیزات، مصرف انرژی، و کارایی ارائه می‌دهند.
• زیرساخت‌های مربوط به سازه: فضای فیزیکی و اجزای ساختاری مرکز داده مانند طراحی ساختمان و زیرساخت‌های کابل‌کشی در عملکرد مطلوب مراکز داده تاثیر بسزایی دارند.

زیرساخت قدرت در ساختار مرکز داده

زیرساخت قدرت و برق در ساختار مرکز داده نقش حیاتی در تضمین عملکرد پایدار و قابل اعتماد تجهیزات دارد. این زیرساخت شامل چندین بخش اصلی است که هر یک وظیفه خاصی را بر عهده دارند. یکی از این بخش‌ها همان منبع اصلی برق مراکز داده است. این منبع باید پایدار و با ظرفیت کافی باشد تا بتواند نیازهای مصرفی تجهیزات را برآورده کند. برق مراکز داده معمولاً از شبکه برق عمومی تأمین می‌شود. اما در صورت قطعی برق، سیستم‌های UPS وظیفه تأمین برق موقت را دارند. این سیستم‌ها باتری‌های قوی دارند که بلافاصله پس از قطع برق وارد مدار می‌شوند تا برق تجهیزات حیاتی مانند سرورها و سیستم‌های ذخیره‌سازی قطع نشود. اما این سیستم‌ها جوابگوی قطعی‌های طولانی برق نیستند. در این موارد، ژنراتورها بعنوان منابع برق پشتیبان عمل می‌کنند. ژنراتورها معمولاً با سوخت‌های فسیلی مانند گازوئیل یا گاز طبیعی کار می‌کنند و می‌توانند بصورت خودکار روشن شوند تا برق مرکز داده را تأمین کنند.
یکی از امور مهم و اساسی در ساختار مرکز داده، توزیع برق است. این کار از طریق تابلوهای توزیع و سیستم‌های سیم‌کشی به هر یک از تجهیزات انجام می‌شود. این سیستم‌ها باید به گونه‌ای طراحی شوند که برق به طور یکنواخت و پایدار به تمامی نقاط مرکز داده منتقل شود.
در هر مرکز داده برای محافظت از تجهیزات در برابر نوسانات و افزایش ولتاژ، از سیستم‌های حفاظتی مانند مدارشکن‌ها و تثبیت‌کننده‌های ولتاژ استفاده می‌شود.
بیشترین مصرف برق در مراکز داده مربوط به سرورها و دستگاه‌های سرمایشی است و پس از آنها دستگاه‌ها و تجهیزات شبکه و ذخیره‌سازی بیشترین سهم را از مصرف برق در مراکز داده دارند. بزرگترین مراکز داده که شامل ده‌ها هزار دستگاه هستند با توان بیش از 100 مگاوات برق مصرف می‌کنند که برای تامین برق مصرفی حدودا 80 هزار خانوار کافی است. برآوردها حاکی از آن هستند که مصرف برق مراکز داده در سال 2022 (1401) بین 240 تا 340 تراوات‌ساعت بوده که حدود 1 تا 3/1 درصد تقاضای برق جهانی است (این رقم، برق مصرفی برای استخراج رمزارزها را شامل نمی‌شود که در آن سال حدود 110 تراوات‌ساعت برآورد شده بود).
با افزایش مصرف اینترنت در جهان و رشد سریع بار کاری که مراکز داده با آن سروکار دارند، مصرف انرژی در این مراکز افزایش چشمگیری می‌یابد. البته بهبود کارایی مراکز داده تا حدی رشد تقاضا برای برق را در این مراکز محدود می‌کند. اما در مجموع در سال‌های اخیر مصرف انرژی این مراکز سالانه 20 تا 40 درصد افزایش داشته است. مجموع انرژی برق مصرفی آمازون، مایکروسافت، گوگل و متا بین سال‌های 2017 تا 2021 (1396 تا 1400) بیش از دوبرابر شده و در سال 2021 به رقم 72 تراوات‌ساعت رسیده است.
با توجه به هزینه بالای برق مصرفی مراکز داده و همچنین نگرانی‌های زیست‌محیطی ناشی از این مصرف بالا، مراکز داده مجهز به سیستم‌هایی برای مدیریت انرژی هستند که وظیفه پایش و بهینه‌سازی مصرف انرژی را بر عهده دارند. این سیستم‌ها می‌توانند اطلاعات دقیقی از مصرف انرژی هر بخش از مرکز داده ارائه دهند و به مدیران کمک کنند تا بهره‌وری انرژی را افزایش داده و هزینه‌ها را کاهش دهند.
با توجه به بخش‌های مختلفی که به آنها اشاره شد، زیرساخت قدرت و برق مرکز داده به گونه‌ای طراحی شده است که حتی در شرایط بحرانی نیز بتواند عملکرد بی‌وقفه و پایدار تجهیزات را تضمین کند و از طرفی مصرف انرژی را نیز تا حد ممکن کاهش دهد.

زیرساخت پشتیبانی در ساختار مرکز داده

زیرساخت پشتیبانی در ساختار مرکز داده برای اطمینان از تداوم عملکرد مرکز داده و حفاظت از داده‌ها در نظر گرفته شده‌ است. برخورداری از زیرساخت پشتیبانی مقاوم و منعطف سبب می‌شود حتی در شرایط نقص سخت‌افزاری، قطعی برق و وقوع رویدادهای غیرمنتظره و بلایای مختلف داده‌ها و خدمات مرکز داده از دسترس خارج نشوند و از تجهیزات آن محفاظت شود.

این زیرساخت شامل موارد مختلفی است:

پشتیبانی قدرت

سیستم‌های یوپی‌اس (UPS) که در زمان قطعی‌های ناگهانی برق، برق موقت فراهم می‌کنند، ژنراتورها که بعنوان پشتیبان طولانی‌مدت در صورت قطع برق اصلی، برای تامین برق مرکز داده بکار می‌روند و منابع برق متعدد و اضافه برای سخت‌افزارهای مهم تا در شرایط خاص به دلیل اتکا به یک منبع، قطعی پیش نیاید برای پشتیبانی از زیرساخت قدرت در مرکز داده بکار می‌روند.

سیستم‌های پشتیبان‌گیری از داده

در مراکز داده نرم‌افزارها و سخت‌افزارهایی برای پشتیبان‌گیری دوره‌ای از داده‌ها و سیستم‌ها بکار می‌روند تا جلو از دست دادن اطلاعات گرفته شود. داده‌های پشتیبان در بسترهای مختلفی ذخیره می‌شوند: سیستم‌های مبتنی بر دیسک برای سرعت بیشتر پشتیبان‌گیری و بازیابی داده‌ها، نوارهای مغناطیسی برای ذخیره‌سازی درازمدت داده‌های پشتیبان و راهکارهای ابری که داده‌های پشتیبان را در فضای ابری ذخیره می‌کنند. با ذخیره‌سازی داده‌های پشتیبان در جایی دور از مرکز داده می‌توان از آسیب دیدن یا از دست رفتن داده‌ها در زمان وقوع رویدادهای پیش‌بینی نشده در محل آن مرکز جلوگیری کرد.
روش‌های مختلفی برای پشتیبان‌گیری از داده‌ها وجود دارد. می‌توان از تمام داده‌ها کپی گرفت و رونوشت کاملی از همه آنها تهیه کرد. این روش جامعی برای پشتیبان‌گیری است ولی زمان و فضای ذخیره‌سازی زیادی را می‌طلبد. به جای این کار می‌توان صرفا تغییراتی را ذخیره کرد که از زمان پشتیبان‌گیری قبلی ایجاد شده است (چه پشتیبان‌گیری قبلی کامل بوده باشد و چه فقط شامل تغییرات بوده باشد) که به صرف زمان و فضای ذخیره‌سازی کمتری نیاز خواهد داشت. در نهایت این امکان نیز وجود دارد که تغییراتی ذخیره شود که از زمان آخرین پشتیبان‌گیری کامل ایجاد شده‌اند. مقدار زمان و فضای ذخیره‌سازی مورد نیاز در حالت سوم بین دو حالت قبلی قرار می‌گیرد.
تهیه کپی از داده‌ها در محلی دور از مرکز داده می‌تواند در لحظه انجام شود. این کار سبب می‌شود که داده‌های اصلی و پشتیبان عینا مشابه هم باشند اما عملی کردن این روش نیاز به پهنای باند بالایی دارد. از سوی دیگر می‌توان کپی کردن از داده‌ها را در فواصل زمانی مشخصی انجام داد. این کار نیاز به پهنای باند بالا را کم می‌کند ولی باعث می‌شود در بیشتر مواقع نسخه پشتیبان داده‌ها اندکی قدیمی‌تر از داده‌های اصلی باشد.
فرایند پشتیبان‌گیری از داده‌ها باید شامل مرحله‌ای برای حذف نسخه‌های اضافی داده‌ها باشد تا فضای ذخیره‌سازی کمتر مصرف شود و کارایی افزایش یابد. همچنین لازم است فرایندهای پشتیبان‌گیری با قوانین و استانداردهای مراقبت از انواع داده‌ها مطابقت داشته باشند (مثل قوانین مربوط به محرمانه بودن داده‌های پزشکی اشخاص) و به منظور ایجاد قابلیت پاسخگویی قانونی در صورت نیاز، صورت عملیات پشتیبان‌گیری داده‌ها (لاگ پشتیبان‌گیری) باید ثبت شود.
راهکارهای مختلفی برای پشتیبان‌گیری از داده‌ها در بازار وجود دارد. سرویس‌هایی مانند AWS Backup، Google Cloud Storage و Azure Backup راهکارهای مبتنی بر ابری هستند که منعطف و مقیاس‌پذیرند. از طرفی نرم‌افزارهایی مثل Veritas Backup Exec، Acronis و Veeam به روش سنتی فرایندهای پشتیبانی داده‌ها را مدیریت می‌کنند.

سیستم‌های بازیابی اطلاعات

سیستم‌های بازیابی اطلاعات برای بازگرداندن سریع داده‌ها و سیستم‌ها در صورت وقوع حادثه یا خرابی بکار می‌روند. باید راهبرد جامعی در هر مرکز داده تعیین شود که در آن همه مراحل بازیابی داده‌ها و از سر گرفتن فعالیت مرکز داده پس از وقوع بلایا و رویدادهای پیش‌بینی نشده تعریف شود.
تمام سیستم‌های پشتیبان‌گیری و بازیابی داده‌ها باید بطور منظم آزمایش شوند تا بازگرداندن موفق داده‌ها بعد از بلایا تضمین شود.

پشتیبانی تجهیزات شبکه و ذخیره‌سازی

ایجاد مسیرهای متعدد شبکه و توزیع بار ترافیک بین چند سرور از قطعی به دلیل بروز اختلال در یکی از تجهیزات جلوگیری و دسترسی‌پذیری را تضمین می‌کند. همچنین آرایه‌های رید (RAID) باعث عملکرد بهتر و افزونگی داده‌ها می‌شوند (این آرایه‌ها از ترکیب چند دیسک سخت جدا ایجاد می‌شوند که در آنها داده‌ها به ترتیب خاصی ذخیره می‌شود). شبکه‌های ذخیره‌سازی (SAN) نیز برای دستیابی به افزونگی و دسترسی با سرعت بالا بکار می‌روند.

پشتیبانی تاسیسات

افزونگی در سیستم‌های خنک‌کننده و تهویه مطبوع، سیستم‌های ضدحریق و سیستم‌های امنیتی تضمین می‌کند که در شرایط بروز نقص در یکی از تجهیزات، کار سامانه‌های کنترل محیطی مرکز داده تداوم داشته باشد و ایمنی و امنیت مرکز نیز برقرار بماند.

سیستم‌های مدیریت و پایش

این سیستم‌ها چنانکه پیش‌تر اشاره شد، نرم‌افزارهایی برای نظارت بر عملکرد و کارایی تجهیزات، مدیریت زیرساخت و پیشگیری از خرابی‌ها هستند.