شبکه مرکز داده ادغام مجموعه ای از منابع شبکه – سوئیچینگ، مسیریابی، تعادل بار، تجزیه و تحلیل و غیره – برای تسهیل ذخیره سازی و پردازش برنامه ها و داده ها است.معماریهای شبکهای مرکز داده مدرن از شبکههای فول پشته و پلتفرمهای مجازیسازی امنیتی استفاده میکنند که از مجموعهای غنی از سرویسهای داده پشتیبانی میکنند که همه چیز را از ماشینهای مجازی، کانتینرها و برنامههای فلزی خالی را به هم متصل میکند و در عین حال مدیریت متمرکز و کنترلهای امنیتی ریز را ممکن میسازد.در این مقاله به معرفی شبکه مرکز داده چیست؟ می پردازیم:
این مدل از شبکه های مرکز داده نشان دهنده تغییر قابل توجهی از مدل شبکه استاندارد در مراکز داده در سال های نه چندان دور است. از سرورهای فیزیکی داخلی، تا زیرساختهای مجازی، تا یک مدل یکپارچه لبه به ابر از شبکه و امنیت که در هر جایی که برنامهها و دادهها زندگی میکنند وجود دارد، شبکههای مرکز داده در مدت زمان کوتاهی بهشدت تکامل یافته است.
چرا شبکه های مرکز داده؟
پیشرفتهترین پلتفرمهای شبکهای مرکز داده، همه چیز را در محیط یک سازمان به هم متصل میکنند و از آن محافظت میکنند و به صورت پویا با نیازهای در حال تکامل کاربران و برنامهها تنظیم میشوند. آنها خدمات مهمی را برای برنامه ها و داده ها، از جمله اتوماسیون، عملیات ثابت، و امنیت گرانول از طریق تقسیم بندی خرد ارائه می دهند.بیایید به برخی از الزامات یک پلت فرم شبکه مدرن مرکز داده نگاه کنیم:
۱-اتوماسیون:
دستیابی به سرعت و چابکی در مراکز داده مدرن تا حد زیادی به ارائه خودکار خدمات شبکه برای برنامه ها بستگی دارد. به مراتب سریعتر و قابل اعتمادتر از یک مدیر انسانی، پلتفرم های شبکه مدرن نه تنها کارآمدترین راه را برای برنامه نویسی یک شبکه، متعادل کردن حجم کار، و خودکارسازی وظایف وقت گیر پیدا می کنند، بلکه به طور پویا به تغییرات استفاده پاسخ می دهند.
۲-سیاست های منسجم:
با توجه به شبکههای مرکز داده مدرن که مسئول یکپارچهسازی منابع از لبه به ابر است، استفاده مداوم از سیاستها ضروری است.
۳-تک جداره شیشه:
به طور معمول منابعی را که هم در محل، هم در فضای ابری و هم در لبه قرار دارند، متصل میکنند، پلتفرمهای شبکهای مرکز داده مدرن، مدیریت متمرکز را از یک کنسول ارائه میدهند.
۴-امنیت گرانول:
پلتفرمهای شبکهای مرکز داده امروزی اغلب دارای کنترلهای امنیتی یکپارچه هستند که میتواند شامل تقسیمبندی میکرو و IDS/IPS باشد.
۵-دید جهانی:
اکثر پلت فرم های شبکه مرکز داده می توانند نمایش تصویری از شبکه و اتصالات آن را نمایش دهند که عیب یابی مشکلات شبکه را بسیار آسان تر می کند.
شبکه های مرکز داده چگونه کار می کنند؟
یک پلت فرم شبکه مدرن مرکز داده، تمام خدمات شبکه مورد نیاز برای پشتیبانی از برنامه های کاربردی سنتی سازمانی را به طور کامل به صورت نرم افزاری اجرا می کند و امکان اتوماسیون کارهایی را که قبلاً به صورت دستی و مستعد ارائه خطا بودند، فراهم می کند. همچنین برنامه ریزی ظرفیت، برنامه ریزی خط مشی امنیتی و عیب یابی شبکه را ممکن می سازد. هنگامی که برنامهها از کار افتاده میشوند، پلتفرم شبکه، سیاستهای عدم تدارک مرتبط با آن برنامه را مدیریت میکند، که از گسترش سیاستهای قدیمی که در غیر این صورت مدیریت، امنیت، اتصال و انطباق را کاهش میدهند، جلوگیری میکند.
اجزای یک مرکز داده چیست؟
شبکه، سرور و زیرساخت ذخیره سازی سه جزء اصلی هستند که یک شبکه مرکز داده را تشکیل می دهند. به منظور ارائه سریعتر و مطمئن تر خدمات شبکه مرکز داده، این اجزا باید با هم هماهنگ و کار کنند. منابع مرکز داده، مانند سوئیچها و مسیریابها، به انتقال روان و کارآمد ترافیک داده به داخل و از طریق مرکز داده کمک میکنند، که میتواند در محل، در فضای ابری عمومی یا در یک مرکز کولوکیشن باشد. این دستگاهها بخشهای حیاتی زیرساخت مرکز داده هستند، با نرخ انتقال تا ۴۰۰ گیگابیت بر ثانیه در هر پورت.
راه حل های شبکه مرکز داده، به عنوان مثال، یک راه حل جامع نظارت بر زیرساخت مرکز داده، یک جنبه حیاتی از عملیات مرکز داده به منظور حفظ عملکرد بالای شبکه های مرکز داده و ارائه خدمات مطابق با توافق نامه های سطح خدمات (SLA) است. دستگاههای شبکه، سرورهای فیزیکی و مجازی و دستگاههای ذخیرهسازی همگی ممکن است با کمک این راهحلهای شبکه مرکز داده ردیابی، نظارت، تشخیص و عیبیابی شوند.برای اینکه برنامهها و سرویسهای حیاتی کسبوکار به طور قابل اعتماد ارائه شوند، این مؤلفهها باید با هماهنگی عمل کنند.
۱- سرور
موتور هر زیرساخت مرکز داده سرور است. به عنوان میزبانی برای انواع خدمات و برنامه های کاربردی و همچنین ارائه ظرفیت پردازش برای فعالیت های محاسباتی عمل می کند. از آنجایی که زیرساخت کامل شبکه طوری برنامه ریزی و پیکربندی شده است که عملکرد سرور بالایی را ممکن کند، مهم ترین جزء مرکز داده است.
سرورها بخش استاندارد تمام مراکز داده هستند. سرور مرکز داده یک کامپیوتر با ظرفیت بالا با مقدار زیادی حافظه است. دارای یک واحد پردازش مرکزی است که به طور قابل توجهی سریعتر و قدرتمندتر است. ممکن است یک کار واحد، بسیاری از برنامه ها یا یک کلاینت خاص به یک سرور یا سری از سرورها اختصاص داده شود.
سیستم های ذخیره سازی مانند درایوهای دیسک سخت، درایوهای حالت جامد و درایوهای نوار روباتیک برای توانایی هر مرکز داده برای اجرای این سرورها حیاتی هستند. شبکه و تجهیزات ارتباطی که برای حفظ یک شبکه با پهنای باند بالا بین سرورها لازم است، جزء مهم دیگر است. این از مسیریابها، سوئیچها، کنترلکنندههای رابط شبکه و کیلومترها کابل تشکیل شده است که به دادهها اجازه میدهد در مرکز داده حرکت کنند.
۲- ذخیره سازی
سختافزار، نرمافزار و رویههایی که ذخیرهسازی دادهها را در یک مرکز داده در محل نگهداری و نظارت میکنند، ذخیرهسازی مرکز داده نامیده میشوند. به تمام دارایی های مرکز داده IT اشاره دارد که داده ها و برنامه های رایانه ای را ذخیره، بازیابی، انتشار، پشتیبان گیری یا ذخیره می کنند. بر خلاف «ذخیرهسازی فناوری اطلاعات» که به داراییهای ذخیرهسازی در محل و خارج از سایت اشاره میکند، «ذخیرهسازی مرکز داده» فقط به ذخیرهسازی در محل اشاره دارد.
نمونههایی از فناوریهای شبکه ذخیرهسازی شامل شبکههای منطقه ذخیرهسازی (SAN)، ذخیرهسازی متصل به شبکه (NAS) و آرایههای اضافی دیسکهای مستقل (RAID) هستند. نمونههای دیگر عبارتند از درایوهای دیسک سخت، درایوهای نوار، دستگاههای ذخیرهسازی متصل مستقیم (DAS)، ابزارهای نرمافزار مدیریت ذخیرهسازی و پشتیبانگیری، و فناوریهای شبکه ذخیرهسازی مانند شبکههای ذخیرهسازی (SAN).
ذخیره سازی مرکز داده همچنین شامل جمع آوری و توزیع داده ها، کنترل دسترسی، امنیت ذخیره سازی، در دسترس بودن داده ها، سهمیه های ذخیره سازی، طرح های پشتیبان گیری، دوره های نگهداری داده ها و سایر قوانین و رویه هایی است که بر ذخیره سازی و بازیابی داده ها حاکم است. ذخیره سازی مرکز داده باید با قوانین دولتی و تجاری برای ذخیره سازی داده ها، حریم خصوصی اطلاعات و امنیت داده ها در صنایع مالی، پزشکی و سایر صنایع بسیار تنظیم شده سر و کار داشته باشد.
فضای ذخیره سازی می تواند در داخل سرور فیزیکی یا به عنوان یک قطعه سخت افزار جداگانه که به عنوان آرایه ذخیره سازی یا آرایه دیسک شناخته می شود، قرار گیرد. برای ذخیره حجم وسیعی از داده ها، آرایه های ذخیره سازی از چندین دیسک استفاده می کنند. آرایه ها توسط یک سیستم متمرکز مدیریت می شوند و برای عملیات ورودی/خروجی کارآمد در ثانیه (IOPS) تنظیم می شوند.
۳- شبکه
سرورها، ذخیره سازی و شبکه سه جزء اصلی زیرساخت مرکز داده هستند. برنامه ها به سرورهایی برای ارائه توان محاسباتی و ذخیره داده ها و همچنین شبکه هایی برای اتصال کاربران و سایر برنامه ها نیاز دارند. یک شبکه برای پاسخگویی به نیازهای اتصال برنامهها وجود دارد و برنامهها نیازهای تجاری سازمان خود را تامین میکنند.
تجهیزات مرکز داده مانند کابل کشی، سوئیچ ها، روترها و فایروال ها سرورها را به یکدیگر و به دنیای خارج متصل می کنند. اگر به درستی برنامه ریزی و ترتیب داده شوند، می توانند سطوح عظیمی از ترافیک را بدون از دست دادن کارایی مدیریت کنند.
در یک ساختار شبکه سه لایه مرسوم، سوئیچهای هسته در لبه مرکز داده آن را به اینترنت متصل میکنند، و یک لایه میانی، لایه هسته را به لایه دسترسی متصل میکند، که سرورها را در یک ساختار شبکه سه لایه قرار میدهد. به لطف پیشرفتهایی مانند امنیت شبکه در مقیاس فوقالعاده و شبکههای تعریفشده توسط نرمافزار، امروزه شبکههای مرکز داده در محل، تحرک و مقیاسپذیری در سطح ابر را ارائه میکنند.
مزایای شبکه سازی مرکز داده چیست؟
مراکز داده نیروگاه های جهان صنعتی هستند. نیاز به داده ها و انرژی در حال افزایش است زیرا پیشرفت های فناوری همچنان بر نحوه عملکرد مشاغل تأثیر می گذارد. بسیاری از شرکت ها نمی توانند این افزایش چشمگیر منابع را در داخل یا با زیرساخت سازمانی فعلی خود مدیریت کنند. به دلیل افزایش تقاضا، تعداد ساعات و پرسنل بالایی مورد نیاز است. یک مرکز داده یک شرکت را قادر می سازد تا نیازهای برق خود را برون سپاری کند. مراکز داده به روش های مختلف خدماتی را به سازمان ها ارائه می کنند. آنها به یک شرکت اجازه می دهند تا به جای حفظ فناوری، بر مشتریان خود تمرکز کند.
راه حل های شبکه مرکز داده به نظارت بر عملکرد، سلامت و در دسترس بودن شبکه های مرکز داده سازمان کمک می کند.راه حل های شبکه مرکز داده همچنین به تجسم شبکه های مرکز داده در انواع نمایش های گرافیکی برای مدیریت بهتر کمک می کند.تکنیک های سنتی ذخیره سازی داده ها نسبت به مراکز داده ایمن کمتری دارند. از دست دادن داده ها باعث ایجاد مشکلات بیشتر و ایجاد خطر بزرگتر می شود.
امروزه سیستمهای ذخیرهسازی، سرورها و دستگاههای شبکه از اجزایی استفاده میکنند که آنقدر کوچک هستند که تحت تنظیمات برقی که فناوری قدیمیتر به راحتی میتوانست از پس آن برآید، متزلزل شده و از کار میافتد. یک مرکز داده، فضای ذخیرهسازی قابل اعتمادی را بدون معایب فناوریهای موبایل ارائه میکند.
بر اساس برخی برآوردها، قطعی برق و سایر اختلالات سالانه میلیاردها دلار هزینه دارد. کسری از این ضرر توسط مراکز داده حذف می شود. آنها از مکانیزمی استفاده می کنند که بر خلاف ژنراتورها و سرکوبگرها می تواند در شرایط ولتاژ پایین مقاومت کند. ژنراتورها و سرکوبگرها انرژی زیادی برای شروع و راه اندازی مصرف می کنند.
نوسانات برق و سایر وقفه های الکتریکی نیز در معرض آنها هستند. همه این عوامل به افزایش سرسام آور هزینه برق کمک می کند. قیمت برق و سرمایش در سال های اخیر به شدت افزایش یافته است. مدیران مرکز داده مسئول تضمین زمان بالا و کاهش هزینه برق هستند. سیستم های منبع تغذیه بدون وقفه (UPS) با کارایی بالا می توانند به این هدف کمک کنند. محصولاتی که قبلاً در دسترس نبودند اکنون در دسترس هستند.
در حالی که برخی از شرکت ها منابع انرژی خود را دارند، هاب های مهم اغلب توسط شرکت های عمومی تامین می شوند. بسیاری از عملکردهای فناوری اطلاعات با مشکل مواجه هستند زیرا بسیاری از مشاغل از شبکه برق یکسانی استفاده می کنند. مراکز داده برق را خصوصی می کنند و اطمینان می دهند که تنها یک شرکت به هر شبکه متصل است، بنابراین شرکت هایی که از آنها استفاده می کنند دستاوردهای قابل توجهی در سرعت فنی و عملکرد خواهند داشت.
انواع شبکه های مرکز داده چیست؟
کانال هایی که برای اتصال چندین گره، سرورها و تجهیزات کامپیوتری برای ایجاد اتصالات فیزیکی و شبکه های بی سیم استفاده می شوند، “شبکه مرکز داده” نامیده می شوند. به تکنیک های ارتباطی دستگاه ها و شبکه های ارتباطی که آنها را به هم متصل می کند اشاره دارد. انواع شبکه های مرکز داده به شرح زیر است:
۱٫ DCN سه لایه
طراحی شبکه سه لایه رایج ترین در مراکز داده است. طراحی کلاسیک DCN سه لایه بر اساس یک توپولوژی شبکه درختی چند ریشه، با سه سطح سوئیچ شبکه است: دسترسی، تجمع و هسته.یکی از سوئیچ های لایه لبه مستقیماً به سرورهای پایین ترین لایه ها متصل است. سوئیچ های لایه دسترسی چندگانه توسط سوئیچ های لایه انبوه به هم متصل می شوند. سوئیچ های لایه هسته همه سوئیچ های لایه انبوه را به یکدیگر پیوند می دهند. اتصال مرکز داده به اینترنت نیز توسط سوئیچ های لایه اصلی انجام می شود.
از سوی دیگر، معماری سه لایه قادر به پاسخگویی به تقاضای رو به رشد برای رایانش ابری نیست. طبقات بالای DCN سه لایه به شدت شلوغ است. علاوه بر این، مقیاس پذیری یک نگرانی حیاتی با DCN سه لایه است. مقیاس پذیری، تحمل خطا، کارایی انرژی و پهنای باند مقطعی همگی مسائلی هستند که طراحی سه لایه با آن مواجه است. در بالاترین سطوح توپولوژی، طراحی سه لایه از تجهیزات شبکه در سطح سازمانی استفاده می کند که هم پرهزینه و هم پرقدرت است.
۲٫ درخت DCN
یک مشکل اساسی در طراحی شبکه مرکز داده سه لایه با شبکه مرکز داده Fat Tree حل شده است. سوئیچ های شبکه توسط ساختار شبکه درخت چربی برای دسترسی به سطوح مختلف مانند لایه های تجمعی و هسته ای استفاده می شود. به جای یک شبکه مرکز داده سه لایه، از سوئیچ های شبکه اضافی استفاده می کند.
طراحی DCN درخت چربی مشکلات بیش از حد اشتراک و پهنای باند مقطعی را که در گذشته معماری سه لایه DCN را آزار می داد، حل می کند. توپولوژی Clos توسط Fat Tree DCN استفاده می شود که مبتنی بر سوئیچ های شبکه کالا است. در توپولوژی درخت چربی، عناصر شبکه از آرایش سلسله مراتبی سوئیچ های شبکه در لایه های دسترسی، تجمع و هسته پیروی می کنند.
از طرف دیگر تعداد سوئیچ های شبکه به طور قابل ملاحظه ای بیشتر از DCN سه لایه است. توپولوژی از k pod تشکیل شده است که هر کدام دارای (k/2)2 سرور، k/2 سوئیچ لایه دسترسی و k/2 سوئیچ لایه جمعی هستند. در هر یک از پادها، لایه های هسته شامل (k/2) 2 سوئیچ هسته است که هر کدام به یک سوئیچ لایه تجمعی متصل هستند.
بسته به پهنای باند کلی هر قفسه در مقابل پهنای باند موجود در بالاترین ردیف درخت، طرح درخت چاق میتواند تا ۱:۱ نسبت اضافه اشتراک و پهنای باند تقسیم کامل را ارائه دهد. شاخههای درختان بالاتر اغلب با ضریب ۱:۵ با شاخههای پایینتر خود پر ازدحام میشوند، و وضعیت در بالاترین سطوح درختان تشدید میشود، که ممکن است به ۱:۸۰ یا ۱:۲۴۰ برسد. یک روش آدرس دهی اختصاصی و الگوریتم مسیریابی در طراحی درخت چربی استفاده می شود. یکی از چالش های اصلی طراحی DCN درخت چربی، مقیاس پذیری است، با حداکثر تعداد غلاف برابر با تعداد پورت ها در هر سوئیچ.
۳٫ DCell
DCell یک شبکه مرکز داده است که بهترین های هر دو جهان را ترکیب می کند. در این حالت، یک سرور مستقیماً به سرورهای دیگر در همان مرکز داده متصل می شود. چندین کارت رابط شبکه توسط سرور در طراحی شبکه DCell استفاده می شود. سرورها و سوئیچ ها در داخل سلول در این توپولوژی به هم مرتبط هستند.
DCell یک سیستم DCN هیبریدی سرور محور است که مستقیماً یک سرور را به سرور دیگر متصل می کند. چندین کارت رابط شبکه بر روی یک سرور در معماری DCell (NIC) نصب می شوند. DCell از سلسله مراتب سلولی ساخته شده به صورت بازگشتی پیروی می کند. واحد اصلی و عنصر ساختمان معماری DCell cell0 است که در لایههای مختلف با سلول سطح بالاتر که حاوی سلولهای لایه زیرین متعددی است، ساختار یافته است. Cell0 جزء معماری DCell است که شامل n سرور و یک سوئیچ شبکه کالا می باشد. سوئیچ شبکه فقط در یک سلول ۰ برای اتصال به سرور استفاده می شود.
یک سلول ۱ شامل k=n+1 سلول۰ سلول است و به همین ترتیب سلول ۲ حاوی k * n + 1 dcell1 است. DCell یک طراحی مقیاس پذیر است که می تواند تقریباً ۳٫۲۶ میلیون سرور را در یک DCell چهار سطحی با تنها شش سرور در cell0 نگه دارد. طراحی DCell علاوه بر مقیاس پذیری عالی، انعطاف پذیری ساختاری عالی دارد. با این حال، با طراحی DCN ، پهنای باند مقطع و تأخیر شبکه مسائل مهمی هستند.
مطالب مرتبط: