آشنایی با ۱۸ مرکزدادهٔ پیشروی جهان

طراحی و ساخت مرکزداده کاری است سترگ. مراکزداده مقدار عظیمی از داده را با سرعت شگفت‌آور پردازش می‌کنند و ویژگی بسیار مهمی دارند: فعالیت پیوسته و بی‌وقفه؛ با وجود دشواری‌هایی همچون بلایای طبیعی، ازکارافتادگی تجهیزات، محدود بودن بودجه، همچنین سرعت تغییر کسب‌وکارهایی که خدمات می‌گیرند. بهترین مراکزدادهٔ پیشروی جهان تاسیساتی دارند که با نوآوری‌های فنی چشمگیر و ظرافت بسیار از پس همهٔ این دشواری‌ها برمی‌آیند. شگفت آنکه با چنین ویژگی‌ای، برخی از آن‌ها را بسیار زیبا و تماشایی ساخته‌اند.

کتاب The Art Of Data Center در باشگاه مراکزداده ترجمه و به‌شکل آنلاین منتشر شده است. داگلاس الگر (Douglas Alger) در این کتاب ۱۸ مرکزدادهٔ جالب کوچک و بزرگ را معرفی می‌کند. او کوشیده است با مصاحبه‌هایی که با سازندگان مراکزداده کرده، تصمیم‌های مهم و درس‌هایی را که از پروژه‌هایشان آموخته‌اند به خوانندگان منتقل کند.

در این ۱۸ مصاحبه با مراکزدادهٔ شرکت‌های بزرگ و شناخته‌شده‌ای همچون Facebook ،IBM، eBay، Yahoo آشنا می‌شویم. الگر مراکزدادهٔ بی‌مانندی را معرفی می‌کند که آن‌ها را در پناهگاه هسته‌ای زیرزمینی یا در کلیسای قدیمی یا در سازهٔ سیلو مانند شتاب‌دهندهٔ ذرات ساخته‌اند؛ یا همهٔ برقشان را از انرژی خورشیدی فراهم کرده‌اند، یا فکر طرحشان را از مرغدانی گرفته‌اند. او ما را با راهکارهای جالب طراحان آن‌ها در همهٔ زمینه‌ها همچون سرمایش و توزیع برق و بهره‌وری انرژی آشنا می‌کند.

مراکزداده از بزرگ‌ترین دستاوردهای شناخته‌نشدهٔ بشر در قرن ۲۱ هستند. فرقی نمی‌کند که فناوری آن‌ها را تحسین کنید یا اصول زیبایی‌شناختی‌شان شما را شگفت‌زده کند؛ در هر حال بسیار الهام‌بخش هستند.

فهرست زیر مصاحبهٔ ۱۸ مرکزداده به‌ترتیب خود کتاب همراه با معرفی مختصر است. با کلیک روی عنوان هر بخش می‌توانید صفحهٔ آن را مطالعه کنید. پی‌دی‌اف این صفحه را می‌توانید از اینجا دانلود کنید.

مرکزدادهٔ ACT

مرکزدادهٔ شرکت ACT اولین مرکزداده در آمریکا است که موفق به دریافت استاندارد LEED با درجهٔ پلاتین شده است. آن‌ها برای ساختن تاسیساتِ سازگار با محیط زیست از مواد بازیافتی استفاده کرده‌اند. همچنین برای مدیریت انرژی از روش زمین‌گرمایی (Geothermal Energy) و سرمایش طبیعی (Free Cooling) بهره گرفته‌اند.

طراحان این مرکزداده برای به‌دست‌آوردن پایایی (Availability)، تدابیری به کار برده‌اند که تاسیسات را در برابر آسیب توفان ۴۰۰ کیلومتر بر ساعت مقاوم کرده است. برای دست‌یافتن به این هدف، دو مرکزدادهٔ جداگانه و متصل‌به‌هم ساخته‌اند که یکی برای دیگری نقش افزونگی (Redundancy) دارد.

مرکزدادهٔ AISO

در این مرکزداده مصرف انرژی را با به‌کاربردن مجازی‌سازی کاهش داده‌اند. برای تامین برق به‌میزان چشمگیری از انرژی خورشیدی استفاده کرده‌اند. برای سرمایشِ تاسیسات و آبیاری محوطهٔ سبز آن، آب باران به کار برده‌اند. همچنین برای بخش سرمایش از تجهیزات بهینه بهره گرفته‌اند.

با این ویژگی‌ها و استفاده از فناوری‌های سبز توانسته‌اند تاسیسات را سازگار با محیط زیست بسازند.

مرکزدادهٔ بانهوف (BAHNHOF)

مرکزدادهٔ بانهوف در محدودهٔ شهریِ استکهلم قرار دارد. کار این مرکزداده خدمات اشتراک مکانی است و مشتریان در آن رفت‌وآمد می‌کنند.

با اینکه تاسیسات را درون غارِ پناهگاه جنگ اتمی در عمق ۳۰ متری زمین و به‌زور دینامیت ساخته‌اند، طراحی داخلی آن چنان خوشاید و جذاب است که مشتریان خودشان دوست دارند برای بازدید بیایند و مراسم کاری‌شان را در آنجا برگذار کنند.

به این مرکزداده قلعهٔ جیمز باندی می‌گویند. برای طراحی داخلی آن از فیلم‌های کلاسیک معروف الهام گرفته‌اند. در محیط اینجا آکواریوم و آبشار مصنوعی و گل‌وگیاه می‌بینید. سازنده از اینکه پولش را به‌جای تبلیغات معمول برای جذب مشتری بدین شکل صرف کرده، بسیار راضی است. کارهای جالبی هم در سیستم برق و سرمایش کرده‌اند. اینجا مرکزدادهٔ منحصربه‌فردی است.

مرکزدادهٔ ابررایانش بارسلونا (ابررایانهٔ MareNostrum‌)

مرکز ابررایانش بارسولنا مرکزداده‌ای است که ابررایانهٔ دانشگاه فنی کاتالونیا (MareNostrum) را در آن بر پا کرده‌اند.

این مرکزداده را درون کلیسایی قدیمی چنان ساخته‌اند که از زیباترین مراکزدادهٔ جهان به شمار می‌رود. طراحی و ساخت این تاسیساتِ پیشرفته به‌شکلی است که نمای داخلی کلیسای تاریخی دست‌کاری نشده است و محیط برای بازدید به‌خوبی پیدا است. آن را Pecera نامیده‌اند که در زبان اسپانیایی به‌معنی «تنگ ماهی» است؛ چون مرکزداده را درون سالن شفافِ دربسته ساخته‌اند.

مرکزدادهٔ Calcul Quebec

مرکزدادهٔ Calcul Quebec در واقع ابررایانهٔ دانشگاه Laval در کبک‌سیتی کانادا است.

آن را در ساختمان سیلو شکل و سه طبقه‌ای ساخته‌اند که پیش‌تر جای شتاب‌دهندهٔ ذرات بوده است.

دالان گرم آن گرد است و هوای گرم در آن برعکسِ معمول، از بالا به پایین به‌سوی تاسیسات سرمایش می‌رود. سیستم سرمایش این مرکزداده با سیستم گرمایش و سرمایش دانشگاه بده‌بستان دارد؛ یعنی گرمای سرورها را می‌دهد و سرمای آنجا را می‌گیرد.

این بنا از بخش‌های دیدنی دانشگاه است و با تغییر کاربری که در آن انجام شده، همچنان به همان شکل اول باقی مانده است.

مرکزدادهٔ سیسکو در شهر آلن تگزاس

مرکزدادهٔ سیسکو در شهر آلن ایالت تگزاس که خدمات رایانش ابر انجام می‌دهد، از مراکزدادهٔ پیشرو است که گواهینامه LEED زرین دارد.

شرکت سیسکو برای داشتن پایایی (Availability) مطلوب، دو مرکزدادهٔ همانند به‌فاصلهٔ ۲۴ کیلومتریِ هم ساخته است که با فناوری درحال‌کار ـ درحال‌کار به‌شکل هم‌زمان به‌روز می‌شوند.

بهره‌وری این تاسیسات چشمگیر است. از Rotary UPS به‌جای باتری معمول UPS بهره می‌برد. از پنل‌های خورشیدی استفاده می‌کند. همچنین برای سرمایش از سیستم رک بستهٔ هواکش‌دار بهره می‌برد و سرمایش طبیعی دارد.

این تاسیسات از مراکزدادهٔ سبز نیز هست و آب باران را که در آبگیر جمع می‌شود، با سیستم غیرشیمیایی تصفیه می‌کنند.

مرکزدادهٔ سیتی در فرانکفورت آلمان

مرکزدادهٔ سیتی در فرانکفورت آلمان اولین مرکزداده‌ای است که موفق به دریافت گواهی‌نامهٔ LEED پلاتین شده است.

این تاسیسات مرکز رایانش اصلی شرکت Citi است که خدمات مالی فعال به منطقهٔ اروپا و خاورمیانه و آفریقا می‌دهد.

سازندگان این مرکزداده موفق شده‌اند تاسیساتی بسازند که هم پایایی (Availability) ضروری برای کار موسسهٔ بانکی را دارد و هم مرکزدادهٔ سبز است؛ چنانکه گواهی LEED پلاتین را گرفته است.

مرکزدادهٔ Digital Realty Trust (مرکز فناوری Lakeside)

مصرف برق مجموعهٔ ساختمان‌های مرکزدادهٔ Digital Realty Trust که به مرکز فناوری Lakeside مشهور است، از فرودگاه بین‌المللی O’Hare شیکاگو بیشتر است.

این بنای بزرگ و محکم را اولین بار کارآفرین خوش‌نامی بیش از صد سال پیش برای چاپخانه ساخته است. پس از آن مدتی متروک بود تا Digital Realty Trust مالکیت آن را به دست آورد و با حفظ ویژگی‌های قدیمی بازسازی کرد که اکنون یکی از مراکزدادهٔ پیشرو است.

مرکز فناوری Lakeside با ۱۰۵ هزار متر مربع اکنون از بزرگ‌ترین هتل‌های خدمات شبکه (Carrier Hotels یا Colocation Centre) در جهان است؛ چنانکه روزانه بیش از ۲٬۰۰۰ بار در آن رفت‌وآمد می‌شود. برق و سرمایش این تاسیسات بزرگ، خلاقانه از امکانات موجود و بهینه‌کردن آن‌ها تامین شده است.

در این گفت‌وگو از تاریخچهٔ این ساختمان و مراحل رشد و توسعهٔ آن می‌خوانید. خواهید دید که چگونه Digital Realty Trust هم‌زمان با حفظ ساختمان قدیمی، از آن کسب‌وکار موفقی ساخته است. همچنین مدیر ارشد فناوری این مجموعه از گرفتن گواهی LEED می‌گوید و اینکه با چه ویژگی‌هایی توانسته‌اند مرکزدادهٔ سبز باشند.

مرکز‌دادهٔ «پروژهٔ مرکوری» شرکت eBay

شرکت eBay مرکزدادهٔ «پروژهٔ مرکوری» را برای فروشگاه آنلاین خودش ساخته است.

این تاسیسات که ظاهر ویژه و جذابی دارد، از نظر فنی چشمگیر است: ماژولار، پرظرفیت، بهره‌ور، با زیرساخت چند کلاسه، سرمایش با آب در کنار سرمایش با هوا، دارای سقف کاذب و کف کاذب (هر دو).

طراحی‌اش نیز آینده‌نگرانه و توسعه‌پذیر است. زیرساختش را با دقت تغییرپذیر ساخته‌اند. همچنین برای اینکه مصرف برق بهینه شود، بار مصرفی را کم‌وزیاد می‌کنند.

در این گفت‌وگو مهندس ارشد تاسیسات توضیح می‌دهد که چگونه eBay چنین مرکزدادهٔ پرتجهیزاتی را ساخته است. آن‌هم با نصف هزینهٔ سرمایه‌ای، با نصف هزینهٔ عملیاتی، با نصف زمانی که معمولا صرف این کار می‌شود؛ ولی با ظرفیت چهار برابر.

مرکزدادهٔ فیس‌بوک (Facebook) در پراین‌ویل اورگان

مرکزدادهٔ فیس‌بوک در پراین‌ویل اورگان از مراکزدادهٔ پیشرو است که طراحی ویژه‌ای دارد:

در سیستم برق، مرحلهٔ تبدیل کاهندهٔ ولتاژ را حذف کرده‌اند. رک و سرورها، بدون رنگ و لوگو و برچسب و بدون پانل جلویی هستند که مواد کمتری در آن‌ها به کار رفته و سبک‌ترند. سرمایش آن تبخیری است که بدون چیلر و برج خنک‌کننده کار می‌کند. برق‌رسانی برای روشنایی در آن از طریق اترنت انجام می‌شود.

این تاسیسات گواهی‌نامهٔ LEED زرین دارد. مرکزدادهٔ پراین‌ویل جزء پروژهٔ Open Compute فیس‌بوک است که مشخصات آن را به‌شکل عمومی منتشر کرده است.

مرکزدادهٔ Green House Data

مرکزدادهٔ Green House Data در شهر شایان در ایالت وایومینگ، برق خود را از نیروگاهی در فاصلهٔ ۲۶۱ کیلومتری تامین می‌کند؛ آن‌هم نه مستقیم، بلکه از شرکت دیگری که در جای دیگر است. کل برق مصرفی این مرکزداده از نیروگاه‌های پاک و تجدیدپذیر بادی است.

در سرمایش آن از دستگاه‌ها و روش‌های بهینه استفاده کرده‌اند تا بهره‌وری (PUE) بیشتری به دست آورند. سبز بودن را حتی برای سیستم اطفای حریق نیز در نظر گرفته‌اند. این تاسیسات را بدون کف کاذب و ماژولار ساخته‌اند.

مرکز‌دادهٔ IBM در پارک مثلث تحقیقاتی

شرکت IBM مرکزدادهٔ پیشروی پارک مثلث تحقیقاتی خود را که ابررایانهٔ Watson در آن است، برای خدمات برون‌سپاری و برای رایانش ابری عمومی به کار می‌برد.

پروژه ساخت این مرکزداده را با بازسازی ساختمان موجود انجام داده‌اند. آن را ماژولار و توسعه‌پذیر، با ظرفیت گوناگون و بهره‌وری خوب طراحی کرده‌اند.

این تاسیسات که از سرمایش طبیعی و سرمایش مایع بهره می‌برد، در هنگام قطع برق، بدون استفاده از UPS تا نیم ساعت سرمایش ذخیره دارد.

بهره‌وری این تاسیسات با گردآوری دادهٔ ده‌ها هزار حسگرِ سیستم‌های مکانیکی و الکتریکی و به‌کاربردن مدل دینامیک سیالات محاسباتی به دست می‌آید.

این مرکزدادهٔ سازگار با محیط زیست، گواهی‌نامهٔ LEED دارد.

مرکز‌دادهٔ Intel در شهر ریو رانچو

شرکت اینتل این مرکزداده را با بازسازی ساختمان قدیمیِ کارخانهٔ قطعات الکتریکی ساخته است. این مرکزدادهٔ ماژولار که آن را توسعه‌پذیر ساخته‌اند، بسیار پرظرفیت و پربازده است. مهندسان این تاسیسات توانسته‌اند در این پروژه از مرکزدادهٔ شِبه کلاس دو، عملکرد کلاس چهار به دست آورند.

ظرفیت بسیارِ این مرکزداده با بهره‌گرفتن از فناوری چندهسته‌ای اینتل ممکن شده است؛ چنانکه توسعه می‌یابد، ولی به افزایش فضا نیازی ندارد.

آن را هنگامی ساخته‌اند که هنوز هیچ‌کس تاسیساتی چنین پرظرفیت نساخته بود. از آنجا که تجهیزات و راهکارهای مناسب آن وجود نداشت، اینتل هرچه برای این پروژه لازم داشت خودش به وجود آورده است.

برای فراهم‌ساختن سرمایش، از رک بستهٔ هواکش‌دار که اختراع خود اینتل است و روش دالان گرم بسته استفاده کرده‌اند. به همین دلیل در سالن‌های این مرکزداده هیچ نقاط داغ به وجود نمی‌آید. این تاسیسات بدون کف کاذب است و می‌تواند در دمای عملیاتی ۳۵ تا ۳۷ درجه کار کند.

مرکزدادهٔ IO

شرکت IO این مرکزداده را در ساختمان کارخانهٔ تولید آب معدنی ساخته است: بخش اول به‌شکل سنتی، بخش دوم به‌‌شیوهٔ مدرن و ماژولار.

مقیاس‌پذیری، بهبودپذیری، اطمینان‌پذیری از ویژگی‌های آن است. در این مرکزداده از فناوری ویژهٔ Thermo Cabinet بهره می‌برند که هم ظرفیت را بیشتر کرده است و هم سریع‌تر راه‌اندازی می‌شود.

این تاسیسات از سرمایش زمان‌محور استفاده می‌کند. یعنی سرما را در زمانی که برق ارزان‌تر است ذخیره می‌کنند، هنگامی که گران‌تر است در تاسیسات به کار می‌برند. دمای عملیاتی این مرکزداده به‌‌جای ۱۶ درجه ۲۷ درجه است.

آن‌ها کف کاذب به کار برده‌‌اند. نه به‌دلیل اینکه کف کاذب را بهتر از کف سازه می‌دانند؛ بلکه چون کف کاذب را برای خدمات اشتراک مکانی مناسب‌تر دیده‌اند.

این شرکت ابتدا فقط خدمات اشتراک مکانی ارائه می‌داد؛ ولی بعد خودش تولیدکنندهٔ اجزای ماژولار مرکزداده شد. مدیر عامل IO در این مصاحبه تاکید دارد که هرگز دیگر مرکزداده را با فناوری سنتی و قدیمی نخواهد ساخت.

مرکزدادهٔ NetApp

مرکزدادهٔ پیشروی شرکت NetApp در پارک مثلث تحقیقاتی، اولین دارندهٔ نشان Energy Star برای مرکزداده است.

این تاسیساتِ پرظرفیت که بهره‌وری انرژی بسیار خوبی دارد، از رک‌های بلند 52U بهره می‌برد که ۴۲ کیلووات بر رک ظرفیت دارند. برای تنظیم سرمایشِ دالان‌های سرد بسته‌اش، به‌جای دما از فشار هوا بهره می‌گیرد که نوآوری ويژهٔ NetApp است. سرمایش آن هوامحور است و دو سوم از سال با سرمایش طبیعی کار می‌کند.

در این پروژه جای همگی هواسازها را در طبقهٔ دوم ساختمان در نظر گرفته‌اند. بدین ترتیب از بالا با بیرون هوا مبادله می‌کنند و از پایین بر اساس فشار استاتیک، هوای خنک به تاسیسات می‌دهند.

مصاحبه‌ای است با یکی از مدیران ارشد NetApp که پیش‌تر در سازمان حفاظت از محیط زیست آمریکا کار می‌کرده است.

مرکزدادهٔ دانشگاه سیراکیوز

مرکزدادهٔ دانشگاه سیراکیوز تاسیسات دو منظوره است: هم نیاز فاوای بخش اداری دانشگاه را برطرف می‌کند، هم در خدمت پژوهش‌های علمی است که سیستم‌های مرکزداده را بررسی می‌کنند.

به همین دلیل است که افزونگی این تاسیسات کم‌نظیر است: از هر دو سیستمِ سرمایش با هوا و سرمایش با آب استفاده می‌کند و سرمایش طبیعی هم دارد. از هر دو سیستم برق AC و DC بهره می‌برد؛ هم برق شهری مصرف می‌کند، هم خودش برق تولید می‌کند.

این تاسیسات سیستم CHP دارد که هم‌زمان برق و گرمایش و سرمایش را فراهم می‌سازد. برای تولید برقِ داخل تاسیسات از توبین گازی مقیاس‌کوچک بهره می‌برد. برای سرمایش از سیستم سرمایش آبیِ حلقه‌بسته با مبدل‌های برودتی درب عقب RDHx و مبدل‌های برودتی جنبی استفاده می‌کند.

مرکزدادهٔ این دانشگاه که عضو پیمان تغییرات آب‌وهوایی رؤسای دانشگاه‌های آمریکا است، گواهینامه LEED‌ نقره دارد.

مرکزدادهٔ Terremark

مرکزدادهٔ پیشرو و عظیم شرکت Terremark در شهر میامی، بزرگ‌ترین مرکزدادهٔ تک‌ساختمانی جهان است که خدمات اشتراک مکانی می‌دهد.

دارای افزونگی زیرساخت با کلاس سه، ظرفیت برق نامحدود، فراوانی فضا و برق و سرمایش ولی با بهره‌وری خوب، سرمایش هوامحور با دالان‌های بسته و PoD، هوارسانی با کف و سقف کاذب، استفاده از Rotary UPS با زمان پشتیبانی ۲۰ ثانیه‌ای به‌جای UPS معمول، افزونگی اتصال ماهواره‌ای برای ارتباط به شبکه.

این مرکزداده را که میزبان NAP قاره آمریکا نیز هست، در واقع ساخته‌اند تا مرکز تبادل داده میان کابل‌هایی باشد که از اقیانوس اطلس به شرق آمریکا می‌رسند. آن را تدریجی کامل می‌کنند و هر مرحله را با توجه تجربهٔ مرحلهٔ پیشین و فناوریِ روز می‌سازند. مشتریان این مرکزدادهٔ اشتراک مکانیِ عظیم، انتخاب‌های زیادی دارند و می‌توانند امکاناتی درخواست کننده که ویژهٔ خودشان باشد.

مرکزدادهٔ !Yahoo

این مرکزدادهٔ یاهو در لاکپورت مانند مرغدانی است: بالای شیروانیِ ساختمان‌های آن فضای تاج‌مانندی برای تخلیهٔ هوای گرم دارد. جهت ساختمان‌ها را نیز طوری انتخاب کرده‌اند که هوای گرم خروجی با بادی که در منطقه می‌وزد از تاسیسات دور شود.

سیستم سرمایش طبیعیِ آن ویژه است: هوامحور، بدون چیلر، بدون خنک‌سازی مکانیکی. سرمایش تبخیری نیز دارد؛ ولی فقط سه درصد از سال استفاده می‌شود.

هوارسانی در آن با دالان گرم بسته است، کف کاذب ندارد، دمای عملیاتی سرورها گرم‌تر از معمول ولی بهتر از دستورالعمل‌های ASHRAE است. ظرفیت این تاسیسات نامحدود است.

سازندگان این پروژه برای هماهنگ‌بودن تاسیسات با اهداف فاوا، مدیران مرکزداده را هنگام اجرای پروژهٔ ساخت وارد کار کرده‌اند.

 مشخصات کتاب

عنوان به‌زبان اصلی: The Art of the Data Center؛ گفت‌وگوکننده: داگلاس الگر (Douglas Alger)؛ مترجم: پرواز خیّر؛ ویراستار: پرهام غدیری‌پور؛ به‌کوشش: دکتر بابک نیکفام؛ تهیه‌شده در باشگاه مراکزداده.