چرا به مركز داده نياز داريم؟

امين صفايي

با توجه به پيشرفت روزافزون سيستم‌هاي كامپيوتري «دسترس‌پذيري» به‌عنوان يكي از اصول زيربنايي فناوري اطلاعات شناخته شده است. وقفه در كار سيستم‌هاي IT به خصوص سايت‌هاي تجارت الكترونيك، كه به هر دليلي ممكن است به وجود آيد، باعث ضررهاي زيادي خواهد شد. محافظت در مقابل مشكلاتي كه باعث توقف كار سرورها مي‌شوند، كار سختي است و هزينه زيادي در بر دارد. Data Center) DC) محلي است كه در آن اغلب سيستم‌ها و وسايل ارتباطي سازمان قرار مي‌گيرد و حاوي اطلاعات مورد نياز سازمان‌ها براي انجام عمليات كاريشان است. مثلاً در يك بانك مي‌توان از DC استفاده نمود و اطلاعات كليه مشتريان و عمليات حسابشان را در آن ذخيره نمود. مركز داده بايد با بالاترين استانداردها طراحي شود و دسترسي‌پذيري آن بسيار بالا باشد. با استفاده ازDC ها مي‌توانيم از اطلاعات خود محافظت بيشتري به عمل آوريم و در سيستم‌هاي خود قابليت دسترس‌پذيري بيشتري داشته باشيم.

مقدمه

در واقع زيربناي فناوري اطلاعات سخت‌افزار فيزيكي است كه كامپيوترها و كاربران را به يكديگر متصل مي‌كند. اين زيربنا شامل سرورها، ديسك‌هاي ذخيره اطلاعات، كابل‌ها، سوييچ‌ها و ... است. از طرف ديگر، اين زيربنا شامل نرم‌افزار نيز مي‌شود كه براي ذخيره كردن، مديريت، دريافت و ارسال اطلاعات به كار مي‌رود. در اين مقاله با مطرح كردن مسئله قابليت دسترسي به اطلاعات نياز به مركز داده مورد بررسي قرار خواهد گرفت و درباره پيش‌نيازهاي آن بحث خواهد شد.

قابليت دسترسي به اطلاعات

نياز به قابليت بالاي دسترسي به اطلاعات، حتي قبل از وجود اينترنت و تجارت‌الكترونيك احساس مي‌شد و شايد بتوان گفت به هزاران سال مي‌رسد! زماني كه يوناني‌ها با كشتي‌هاي جنگي به سفر مي‌رفتند، چندين پاروزن اضافه به همراه خود مي‌بردند تا اگر خدمه كشتي با مشكلي روبه‌رو شدند، بتوان سريعاً از آن نيروها استفاده نمود.

در ابتداي قرن بيستم نيز ابزار الكترونيكي خاصي وجود داشت كه مشكل سيستم را به صورت خودكار شناسايي مي‌كرد و آن را رفع مي‌نمود. اما امروزه با حضور اينترنت و نياز بيشتر ما به سيستم‌هاي اطلاعاتي، مسئله قابليت دسترسي بالا به اطلاعات، اهميت تازه‌اي پيدا كرده است. امروزه تجار و مصرف‌كنندگان براي فروش و خريد اجناس به سمت اينترنت رفته‌اند و انتظار مصرف‌كنندگان بيشتر شده است.

به نحوي كه مثلاً مي‌خواهند هر ساعتي كه اراده كردند، بتوانند كالا‌ي مورد نظر خود را از طريق اينترنت تأمين كنند. در تجارت الكترونيك، زمان، منطقه و مرزهاي جغرافيايي اهميتي ندارند و كامپيوترها سريع تر و ارزان‌تر شده‌اند و براي كارهاي مهم‌تري كه به كار 24 ساعته نياز دارند، استفاده مي‌شوند. يكي از اين كارها بانكداري آنلاين و الكترونيك است.

شکل 1


بر اساس تحقيقات به عمل آمده، سالانه حجم اطلاعات آنلاين 75 درصد افزايش پيدا مي‌كند و نياز به اطلاعات قابل دسترس‌تر بيشتر احساس مي‌شود. به نحوي كه بتوان به اطلاعات هر زمان دسترسي پيدا نمود. در نتيجه نرم‌افزار و سخت‌افزار بايد به نحوي تنظيم شوند كه Redundant باشند.

حال تصور كنيد كه اطلاعات در دسترس نباشد و هيچ‌كس نتواند به برنامه دسترسي پيدا كند يا آن‌كه سروري از كار بيفتد! آيا مي‌توان تجارت خود را به اين دليل تعطيل كنيم؟ يا به مشتريان خود بگوييم كه از جاي ديگر خريد كنند؟  آيا ديگر آن مشتري به سايت شما و در حقيقت به فروشگاه الكترونيك شما اعتماد خواهد كرد؟ ناتواني در ارايه سرويس به مشتريان سايت‌هاي تجارت الكترونيك مي‌تواند ضررهاي زيادي را در بر داشته باشد. مثلاً:

÷‌ در سال 1998 شركت AT&T  در اثر 26 ساعت توقف در ارايه خدمات به مشتريانش، هزاران مشتري خود را از دست داد.
÷‌ در سال 1999 مشتريان سايت ETrade به علت خرابي سايت نمي‌توانستند از سايت خريد كنند و اين امر باعث ضرر فراوان شركت شد.
÷‌ در ماه ژوئن سال 1999 سايت معروف eBay به مدت 22 ساعت با مشكل روبه‌رو شد و باعث شد حدود سه ميليون دلار ضرر كند.
÷‌ سايت معروف آمازون در ماه دسامبر سال 2000 به علت شلوغي نتوانست به خوبي عمل كند و باعث شد حدود پانصد هزار دلار ضرر نمايد.

شركت‌هاي تجاري در همه جاي دنيا براي به حداقل رساندن زمان خاموشي سيستم‌هايشان و افزايش ميزان دسترسي‌پذيري سيستم‌هايشان تلاش فراواني مي‌كنند. اولين قدم براي افزايش قابليت دسترسي اطلاعات، شناسايي عواملي است كه باعث وقفه در سيستم‌ها مي‌شوند.

از عوامل مهمي كه باعث وقفه در سيستم‌ها مي‌شوند، مي‌توان از خرابي سخت‌افزاري، مشكل نرم‌افزاري، اشكال در شبكه و باگ‌هاي نرم‌افزاري نام برد.

دسترس‌پذيري (Availability) در واقع به قسمتي از زمان مي‌گويند كه برنامه يا سرويس براي استفاده كاربر (يا همان مشتري) فراهم باشد و او بتواند به راحتي از آن استفاده نمايد. همه ما مي‌خواهيم Availability  سيستم‌هايمان به صددرصد برسد، ولي وقتي هزينه هنگفتي را محاسبه مي‌كنيم كه بايد براي رسيدن به اين سطح تحميل نماييم، به اين نتيجه مي‌رسيم عوامل ديگر را نيز در نظر بگيريم و بين زمان وقفه و هزينه‌ها تعادل ايجاد نماييم.

 وقفه
در ماه

وقفه
در سال 

درصد
 وقفه 

درصد
 دسترس‌پذيري

 14 ساعت و 36 دقيقه

3/7 روز 

2 درصد 

98 درصد 

 7 ساعت و 18 دقيقه

56/3 روز 

1 درصد 

99 درصد 

43 دقيقه و 45 ثانيه 

8 ساعت و 43 دقيقه 

1/0 درصد 

99/9 درصد 

4 دقيقه و 22 ثانيه 

5/52 دقيقه 

01/0 درصد 

99/99 درصد 

26 ثانيه 

52/5 دقيقه 

001/0 درصد 

99/999 درصد 

جدول 1

يعني مي‌توانيم با اطلاع قبلي به مشتريان خود در برخي مواقع مانند شب‌ها يا تعطيلات براي تعمير سيستم وقفه‌اي كوتاه در سيستم‌ها به وجود آوريم.

جدول 1 نشان مي‌دهد كه چگونه زمان‌هاي كوتاه در سال مي‌تواند وقفه به وجود بياورد و همچنان دسترس‌پذيري به صددرصد نزديك باشد. (جدول 1)

دلايل زيادي ممكن است باعث وقفه در سيستم شوند، ولي تقريباً حدود هشتاد درصد از عواملي كه باعث وقفه در سيستم مي‌شوند، توسط عوامل انساني و رويه‌ها به وجود مي‌آيند و بيست درصد بقيه مشكلاتي است كه دستگاه‌ها باعث آن هستند.

شكل 1 دلايل عمده وقفه در سيستم‌ها را نشان مي‌دهد. همان‌ طور كه در اين شكل مشاهده مي‌نماييد، حدود سي درصد را وقفه برنامه‌ريزي شده شامل مي‌گردد. 

اصولاً دلايلي كه باعث وقفه برنامه‌ريزي شده (Planned Downtime) مي‌شوند، عبارتند از:

ï‌ كپي پشتيبان
ï‌ تعويض سخت‌افزار
ï‌ به‌روزرساني نرم‌افزار
ï‌ تغيير ساختاري در برنامه‌ها
ï‌ به‌روزرساني سيستم‌عامل‌

دلايلي نيز كه باعث وقفه‌هاي برنامه‌ريزي نشده مي‌شوند، عبارتند از:

ï‌ خطاهاي انساني‌
ï‌ اشكال در نرم‌افزار
ï اشكال در سيستم‌عامل
ï‌ اشكال در سخت افزار مانند پردازشگر يا هارد درايو.
ï‌ حملات Cyber

 سال

نوع حمله Cyber 

ميزان تأثير بر اقتصاد 

1999 

Explorer 

02/1 ميليارد دلار 

 1999

 Melissa

 10/1 ميليارد دلار

 2000

 Love Bug

 75/8 ميليارد دلار

 2001

 SirCam

 15/1 ميليارد دلار

 2001

(Code Red(s

 62/2 ميليارد دلار

 2001

 Nimda

635 ميليارد دلار

جدول 2

جدول 2 تأثير اقتصادي حملات در فضاي Cyber بر اقتصاد جهاني را نشان مي‌دهد. (جدول 2)

هزينه وقفه در سيستم‌هاي سايت‌هاي تجارت الكترونيك بسيار بالا است. البته برآورد اين هزينه كار آساني نيست  و عواملي مانند عدم رضايت مشتريان، عمليات از بين رفته و... را نمي‌توان محاسبه نمود.
 
آماري كه در اين رابطه وجود دارد، از سايت www.computereconomics قابل دسترسي است. جدول 3 قسمتي از اين آمار را بررسي مي‌كند.

شكل 2 تعداد تقريبي استفاده‌كنندگان از اينترنت را نشان مي‌دهد كه از سال 2002 تا 2006 در حال افزايش هستند.

اگر به عدد 919 ميليون مشتري در جهان، كه امسال حتماً به يك ميليارد خواهد رسيد، توجه كنيم مي‌توانيم بگوييم كه اگر جمعيت تقريبي جهان كه تقريباً 5/6 ميليارد باشد (25 خرداد 1386) تقريباً 6/1 جمعيت دنيا كاربران اينترنت هستند و اگر سايت ما قابليت دسترسي بالايي نداشته باشد، حتماً شركت ما كه با اين گروه بزرگ از كاربران در ارتباط مستقيم خواهد بود، ضرر زيادي خواهد كرد.

شکل 2



وقتي از دسترس پذيري صحبت مي‌كنيم، بايد به سطوح مختلف آن نيز توجه كنيم؛ زيرا مقدار دسترسي مورد نياز به عوامل زيادي بستگي دارد. سطوح دسترسي‌پذيري عبارتند از:

سطح يكم: ارتقاي سطح اطمينان سخت‌افزاري

در اين سطح كه به «سطح پايه» نيز مشهور است، دسترس‌پذيري با استفاده از يك سيستم ساده مديريت مي‌گردد. اين سيستم از امكانات سخت‌افزاري مانند منبع تغذيه، ديسك‌ها و فن‌هاي اضافه استفاده مي‌كند. در اين سطح اگر ديسك‌هاي سخت خراب شوند، اطلاعات از بين خواهد رفت.

در اين سطح بيشتر بر قابليت اعتماد به سخت‌افزارهاي سيستم تكيه شده است و اين به تنهايي كافي نيست. امروزه بيشتر سخت‌افزارهاي سرورها از قابليت اطمينان (Reliability) زيادي برخوردار هستند، ولي آيا به نظر شما اين كافي است؟

مثلاً فرض كنيد سروري كه به آن 99 درصد اطمينان داريد، هر سال 5/3 روز از كار بيفتد (جدول 1) و اين اتفاق ممكن است هر وقت پيش بيايد. همچنين نمي‌توان تنها به اجزاي سخت‌افزاري اعتماد كرد. مثلاً اگر يك سي‌پي‌يو، 99 درصد مطمئن باشد (از آن جا كه سيستم شامل چندين جزء است) نمي‌تواند دليل آن باشد كه كل سيستم از 99درصد اطمينان برخوردار است.

اگر مجسم كنيد كه يك سيستم از ده جزء تشكيل شده است، كه هر يك 99درصد قابل اطمينان هستند، ولي هر يك مي‌توانند به تنهايي خراب شوند، آمار به ما  نشان مي‌دهد كه قابليت اطمينان كل سيستم تنها  99/0درصد‌به توان 10 است؛ يعني  44/90 درصد.

با اين درصد تقريبا ‌ًDowntime سيستم به 9/34 روز در سال مي‌رسد. از طرفي خرابي سخت افزار همان‌طور كه در شكل 1 مشاهده كرديد، تنها ده درصد از عوامل وقفه در سيستم را نشان مي‌دهد. پس مي‌توان گفت كه سطح اول دسترس‌پذيري كه (استفاده از سخت‌افزار مطمئن است) اگر چه لازم است، به هيچ وجه كافي به نظر نمي‌رسد.

سطح دوم: نگهداري از اطلاعات (Data Protection)

در سرورها اطلاعات توسط مقادير RAID حفاظت مي‌شود. RAID-5 مي‌تواند ما را در مقابل خرابي ديسك‌ها محافظت كند، ولي نمي‌تواند از ما در مقابل مشكلات كنترل‌ها و اشكالات زيرسيستم‌ها محافظت به عمل آورد. پس كافي به نظر نمي‌رسد.

سطح سوم: سرورهاي Fault-Tolerant
اگرچه سرورهاي  Fault-Tolerant به نحوي طراحي شده‌اند كه هر يك از اجزا يك يار كمكي (Redundant) داشته باشد و سوييچ از سرور به پشتيبان‌كننده آن، زماني نزديك به صفر است. با اين حال اين سرورها بسيارگران هستند. به علا‌وه، مشكل‌ Single Point of Failure) SPOF) دارند.

سطح چهارم: سرورهاي جايگزين (Clustering)

Clustering از تمامي مشكلاتي كه در سطح سرور ممكن است پيش بيايد، محافظت مي‌كند. در اين روش دو يا چند سيستم به صورت خوشه‌اي (Clustered) با هم جمع شده‌اند و توسط نرم‌افزار مديريت over Fail هدايت مي‌شوند. 

نرم‌افزارهاي رايج در Clustering عبارتند از:
- ‌VEREITAS Cluster Server) VCS)
‌- High Availability Cluster Multiprocessing) HACMP) از IBM
- ‌Hewlett/Packard's MC/ServiceGuard
- ‌Microsoft Cluster Server) MSCS)
- Sun Cluster) SC)

سطح پنجم: بازيابي اطلاعات از دست رفته (Disaster Recovery)

از آن جا كه ممكن است سطح 4 نيز توسط عوامل محيطي (مثل سيل يا زلزله) مورد آسيب قرار گيرد، مي‌توان از ابزارهاي Disaster Recovery جهت ادامه كار استفاده نمود.

با استفاده از مركز داده مي‌توانيم محيطي را فراهم سازيم و سيستم‌هاي خود را در آن متمركز كنيم. اين مراكز داده با استفاده از بالاترين استانداردها و تجهيزات اين تضمين را به ما مي‌دهند كه سيستم‌هاي ما دسترس پذيري بالاتري خواهند داشت.

پيش‌نيازها

براي ايجاد مركز داده كه بتواند محيطي امن و مطمئن را جهت بالابردن دسترس‌پذيري سيستم‌هاي ما مهيا سازد، پيش‌نيازهاي زير بايد مد نظر قرار گيرد:

-‌  ايجاد محيطي كه دما و رطوبت آن كنترل شده باشد.
-‌ ايجاد محيطي امن براي شبكه، سرورها و منابع ذخيره اطلاعات‌
-‌ ايجاد ارتباط شبكه‌اي كه 24ساعته در روز و 7 روز هفته كار كند.‌
-‌‌ مهيا ساختن انرژي مورد نياز تمامي تجهيزات‌

براي اين‌كه بتوانيم مركز داده مناسبي را طراحي نماييم، به پيش‌نيازهاي خاصي نيز احتياج داريم كه در ادامه به آن‌ها اشاره مي‌گردد.

نياز به فضاي مناسب

براي قرار دادن اجزاي مركز داده از جمله سرورها، منابع ذخيره داده، Air condition ،Vebtilation ،(HVAC) Head، پانل‌هاي برق و... فضاي خالي و مناسب مورد نياز است. براي سرورهاي كوچك مي‌توان از Rackها استفاده نمود، ولي براي قرار دادن تجهيزات بزرگ مانند EMC Symmetrix Storage Array يا IBM Enterprise Storage Server كه به آن Shark نيز مي‌گويند ‌يا Sun Fire 6800 نمي‌توان از Rack استفاده كرد و بايد آن ها را مستقيماً روي زمين قرار داد.

براي محاسبه اين‌كه چند دستگاه در يك Rack جا مي‌شود، بايد از اندازه آن مطلع بود. Rackها اندازه‌هاي مختلفي دارند مقياس اندازه‌ ‌ارتفاع Rackها U است. (هر U معادل 75/1 اينچ است). مثلاً به Rack با ارتفاع 78 اينچ 45U  مي‌گويند. براي طراحي فضاي مركز داده بايد به نحوي Rackها و دستگاه‌هاي مستقر روي زمين را طراحي كرد كه حدود پنجاه درصد فضاي خالي براي عبور هوا بين دستگاه‌ها وجود داشته باشد.

برق مورد نياز براي تمام دستگاه‌ها

براي جلوگيري از نوسانات برق در مركز داده بايد از UPS استفاده شود. معمولاً UPSها مي‌توانند به اندازه يك ساعت انرژي مورد نياز را تأمين نمايند. البته دانستن اين‌كه هر دستگاه چه اندازه نيرو مصرف مي‌كند نيز اهميت دارد.

لزوم وجود هواي خنك و تهويه هوا

اتاقي كه مركز داده مي‌شود، بايد داراي دماي پايين باشد و رطوبت كمي داشته باشد. مقياس اندازه دما BTU يا British Thermal Unit در هر ساعت است. براي اطلاع از BTU هر دستگاه مي‌توانيد دفترچه راهنماي استفاده آن را مطالعه كنيد. مثلاً IBM ESS Storage Subsystem به 16000BTUs در هر ساعت نياز دارد.

پهناي باند مورد نياز شبكه

براي مركز داده بايد پهناي باند مناسب در نظر گرفته شود. اغلب Multimode Fiber) Cat5) مي‌توانند پهناي باند مناسب را براي مركز داده فراهم سازند. دستگاه‌هاي مختلف به پهناي باند متفاوت نياز دارند مثلاً IBM p690 به 12multimode fiber نياز دارد، IBM Enterprise Storage Server به دو Cat5 و ركي با پنج دستگاه و دو Rack Storage Subsystems، ده Cat5 و دو multimode fiber نياز دارد.

انتخاب مكاني مناسب

فضايي كه مركز داده در آن واقع مي‌شود، بايد امن و دور از خطرهاي طبيعي باشد. همچنين مركز داده بايد از فضاهايي كه ممكن است خطرهايي در آن به وجود آيد (مانند فرودگاه، خط ريل قطار يا اطراف مركز مخابرات)، دور باشد.

طراحي ساده

در طراحي مركز داده كه مرحله قبل از پياده‌سازي آن است، بايد موارد زير حتماً رعايت گردد:

˜‌ طراحي را تا حد ممكن ساده انجام دهيد و آن را پيچيده نكنيد. براي هر سرور، منبع ذخيره داده، سيم، سوييچ و ... از برچسب استفاده كنيد. همچنين قسمت‌هايي از اتاق كه وسايل در آن قسمت قرار مي‌گيرد را به نحوي طراحي كنيد كه به راحتي قابل دسترسي باشد.
˜‌ طراحي مركز داده بايد قابل تغيير باشد و براي اتاق‌هاي بزرگ‌تر يا كوچك‌تر نيز بتوان از استفاده نمود. 
˜‌ طراحي بايد قابل تعديل و تنظيم باشد و بتوان تجهيزات آن را به راحتي به‌روزرساني نمود