هدف این مقاله چیست؟

در این مقاله از وبلاگ ایرانیکاسرور، قصد داریم شما را با تاریخچه تکامل دیتاسنتر ها آشنا کنیم. در توضیح زیر متوجه خواهید شد که دیتاسنتر چیست و از چه تجهیزاتی تشکیل شده است و چه کاربرد هایی دارد. همچنین در ادامه تاریخچه دیتاسنتر ها و تکامل آنها را بررسی میکنیم. مطالب جالبی در رابطه با دیتاسنتر ها هم به شما ارائه خواهیم کرد که مطمئنم برایتان جالب خواهد بود. پس با ما همراه باشید.

دیتاسنتر چیست؟

در ساده ترین حالت، دیتاسنتر یک مرکز فیزیکی است که سازمان ها از آن برای نگهداری برنامه ها و اطلاعات حیاتی خود استفاده می کنند. طراحی یک دیتاسنتر مبتنی بر شبکه ای از منابع محاسباتی و ذخیره سازی است که امکان ارائه برنامه های کاربردی و دیتا های مشترک را فراهم می کند. اجزای کلیدی طراحی دیتاسنتر شامل روترها، سوئیچ ها، فایروال ها، سیستم های ذخیره سازی، سرورها و کنترل کننده های application-delivery است.

اولین کامپیوتر ترانزیستوری IBM، یعنی TRADIC، به دیتاسنترها کمک کرد تا از حوزه نظامی به فضای تجاری گسترش یابند.

یک ضرب المثل معروف بین کارشناسان دیتاسنتر و ادمین های شبکه وجود دارد که میگوید: “اگر دیتا ها نفت است، دیتاسنتر ها مخازن ذخیره سازی جدید هستند”. مراکز داده یا دیتاسنتر ها زیرساخت های محاسباتی متصل به اینترنت هستند که محاسبات متمرکز در آنجا اتفاق می افتد.

بعنوان مثال شرکت سیسکو دیتاسنتر را به عنوان یک مرکز فیزیکی تعریف می کند که توسط یک سازمان برای ذخیره داده ها و برنامه های کاربردی حیاتی استفاده می شود. دیتاسنترها بر اساس شبکه ای از منابع محاسباتی و ذخیره سازی طراحی شده اند که تحویل داده ها و برنامه های کاربردی مشترک را تسهیل می کند.

در طول سال ها، مراکزداده از نظر زیرساخت های فیزیکی و مجازی تکامل یافته اند. اکنون بیشتر شرکت‌ها از hybrid cloud (ابر ترکیبی) استفاده می‌کنند تا از بهترین مزیت‌های ابر داخلی و عمومی (public) استفاده کنند. پیش از این، مراکزداده با مشکلات زیرساختی مانند منبع تغذیه، سیستم های خنک کننده، مشکلات کابل کشی و عدم تحرک دست و پنجه نرم می کردند. اما اکنون بیشتر نگرانی ها در مورد سرعت، عملکرد و کارایی است.

تاریخچه دیتاسنتر

20 سال گذشته یک دوره بسیار پر افت و خیز برای برای دیتاسنتر ها بوده. مراکز داده مجبور بوده اند با افزایش سریع حجم اطلاعاتی که نیاز به مدیریت و پردازش دارند، مقابله کنند. از این رو به سخت افزار های قوی تری نیاز پیدا کردند، مانند حافظه های SSD و HDD. همین باعث شد تا بسیاری از شرکت های تولید کننده قطعات سخت افزاری، کار خود را گسترش دهند.

در دهه‌های 1950 و 60، دیتاسنتر ها با همتاهای امروزی خود بسیار فاصله داشتند. در واقع، آنها حتی مراکز دیتاسنتر نامیده نمی شدند، بلکه مین فریم (mainframe) نامیده می شدند.

CDC 6600، از شرکت Control Data Corporation، اغلب به عنوان اولین ابررایانه یاد می شود و دارای سرعت پردازش فوق العاده 40 مگاهرتز است. این رایانه‌های «بزرگ آهن» که برای زمین هزینه می‌کنند و به‌طور سفارشی برای استفاده‌های تجاری خاص ساخته شده‌اند، کمیاب، بی‌ثبات و نیازمند نیروی کار بودند. فعال نگه داشتن آنها برای چند روز در یک زمان چیزی شبیه به یک دستاورد بود.

CDC 6600

این مین فریم های اولیه بدون اتصال به شبکه، محاسبات خود را روی کاغذ پیاده میکردند. پیت ترنر، مدیر اجرایی مؤسسه Uptime، پردازنده مرکزی یک بانک بزرگ را اینگونه تعریف میکند:

«شب‌ها، همه این کامیون‌ها می‌رسند… کاغذ حمل می‌کنند. در طول شبی که کاغذ پردازش می‌شد، داده‌ها خرد می‌شد، پرینت‌های جدید ایجاد می‌شد و سپس اسناد را به بانک‌های شعبه ارسال می‌کردند تا صبح باز شوند.»

در طول دهه‌های 1970 و 80، قانون مور همچنان ادامه داشت. قدرت محاسباتی هر لحظه بالاتر رفت و استفاده از رایانه‌های رومیزی رایج شد. با این حال، تکامل مین‌فریم در این زمان اساساً به قدرت پردازش و کارایی مربوط نمی‌شود، بلکه به قابلیت اطمینان هم مربوط می‌شود. توانایی اطمینان از سالم بودن داده ها و جلوگیری از خرابی آنها به طور پیوسته افزایش یافت. اما مدیریت توان محاسباتی همچنان پرهزینه بود.

تکامل فناوری در مراکز داده (کامپیوتر ها و تکنولوژی های مورد استفاده)

1946: انتگرالگر و کامپیوتر عددی الکترونیکی (ENIAC) بعنوان اولین کامپیوتر دیجیتال الکترونیکی و همه منظوره معرفی شد. ارتش ایالات متحده این کامپیوتر را در طول جنگ جهانی دوم برای محاسبه آتش توپخانه طراحی کرد. پروژه منهتن از انیاک برای توسعه اولین بمب گرما هسته ای استفاده کرد.

1951-54: کامپیوتر خودکار جهانی (UNIVAC) اولین کامپیوتری بود که اطلاعات را روی نوارهای مغناطیسی ذخیره می کرد. این لوله ها و مدارهای خلاء به گونه ای جدول بندی شده بود که روی نوار مغناطیسی چاپ یا ذخیره می شدند.

1960: اولین کامپیوتر ترانزیستوری IBM، به نام TRADIC، به دیتاسنتر ها کمک کرد تا از حوزه نظامی به فضای تجاری گسترش یابند و نیاز به سیستم‌های لوله خلاء هزارتویی که بسیار پرهزینه و وقت گیر بود را از بین برد. TRADIC به طور تصاعدی توانایی ها و ویژگی های محاسباتی را افزایش داد. بدینوسیله سیستم‌های رایانه‌ای را کوچک‌تر و راحت‌تر در فضاهای چند منظوره مانند ساختمان‌های اداری جا داد. جالب است بدانید همین سیستم به ناسا این امکان را داد تا مردی را به ماه بفرستد.

1971: اینتل اولین پردازنده قابل برنامه ریزی همه منظوره را به نام 4004 processor معرفی کرد. این اولین پردازنده در خط پردازنده های اینتل و اولین ریزپردازنده تجاری تولید شده بود. اینتل 4004 نیز قابل تنظیم بود.

1973: زیراکس آلتو اولین رایانه رومیزی بود که از یک رابط گرافیکی، یک صفحه نمایش با وضوح بالا با نقشه بیتی و با حافظه داخلی بزرگ و نرم افزار ویژه استفاده کرد.

1973: زیراکس آلتو (Xerox Alto) اولین رایانه رومیزی بود که از یک رابط گرافیکی، یک صفحه نمایش با وضوح بالا با نقشه بیتی و با حافظه داخلی بزرگ و نرم افزار ویژه استفاده کرد. در دهه 70 میلادی، استفاده از این کامپیوتر در دیتاسنتر ها بسیار مورد استقبال قرار گرفت.

1977: ARCnet اولین LAN را معرفی کرد و در بانک Chase منهتن مورد استفاده قرار گرفت. به 255 کامپیوتر در سراسر شبکه متصل شد و از سرعت داده 2.5 مگابیت بر ثانیه پشتیبانی می کرد که پیشرفت چشمگیری به حساب می آمد.

1980: معرفی کامپیوترهای شخصی عصر جدیدی را در پردازش اطلاعات برای کاربران آغاز کرد. رایانه های شخصی به سرعت مورد استفاده قرار گرفتند و مستقیماً توسط کاربر بدون تداخل اپراتور در حال اجرا استفاده می شدند. امروز رایانه شخصی می تواند یک رایانه رومیزی یا یک لپ تاپ، نت بوک، تبلت یا یک دستگاه دستی باشد.

1990: این دهه تولد دیتاسنتر های مدرن بود. زیرا میکروکامپیوترها شروع به گرفتن جای کامپیوتر های قدیمی به عنوان سرور کردند و اتاق های سرور به عنوان دیتاسنتر شناخته شدند. در آن زمان شرکت های بزرگ شروع به مونتاژ این سرورها یا مرکز داده در محل دفتر خود کردند.

اواسط دهه 90: ظهور اینترنت نیاز به مراکزداده بزرگتر را به عنوان یک مدل از خدمات تضمین کرد. زیرا رفته رفته افراد بیشتری به کامپیوتر و اینترنت دسترسی پیدا میکردند. در نتیجه، دیتاسنتر ها بزرگتر شدند و هزاران سرور را خود جای دادند.

1999: نرم افزار VMware Workstation، مشابه Virtual PC، به وجود آمد. نسخه های اولیه فقط روی ویندوز اجرا می شدند اما بعداً از سیستم عامل های دیگر پشتیبانی می کردند.

2001: در این سال VMware ESX راه اندازی شد. اولین محصول مجازی‌سازی سرور دارای هایپروایزرهای فلزی بود که مستقیماً روی سخت‌افزار سرور بدون هیچ سیستم‌عامل دیگری اجرا می‌شد.

2002: شرکت آمازون خدمات مبتنی بر cloud، از جمله ذخیره سازی، محاسبات و Amazon Mechanical Turk را راه اندازی کرد. (امروزه شرکت آمازون دیتاسنترهایی تحت عنوان AWS در سراسر دنیا دارد که به افراد بسیار زیادی خدمات میزبانی وب را ارائه میکند.)

2007: شرکت Sun Microsystems یک دیتاسنتر ماژولار را معرفی کرد و اقتصاد محاسبات شرکتها را متحول کرد و باعث کاهش بسیاری از هزینه ها شد.

2008-2011: شرکت ها شروع به تمرکز بر روی بهره وری انرژی، فناوری های خنک کننده و مدیریت امکانات دیتاسنتر کردند.

2011: فیس بوک پروژه محاسبات باز (Open Compute) را راه اندازی کرد. ابتکاری برای به اشتراک گذاشتن بهترین شیوه ها و مشخصات برای ایجاد مراکز داده اقتصادی و کارآمد.

2013: گوگل حدود 7.35 میلیارد دلار برای گسترش شبکه جهانی دستاسنتر های خود سرمایه گذاری کرد. این رقم تا سال 2016 به بیش از 10 میلیارد دلار افزایش یافت. گوگل هم امروزه بسیاری دیتاسنتر در سراسردنیا دارد که به افراد خدمات ارائه میکند.

2016: شرکت علی بابا با افزایش درآمدی نزدیک به 200 درصد به 685 میلیون دلار، به سریع‌ترین شرکت خدمات ابری در جهان تبدیل شد. در این سال اپراتورهای دیتاسنتر، کیت اتصال نوری را ارتقا دادند تا سرعت انتقال داده از 40G به 100G برسد.

2017: تا پایان سال 2017، حدود 30 درصد از دیتاسنتر ها در سراسر جهان به 100G سرعت اتقال مهاجرت کردند. هواوی و تنسنت در ساخت مراکز داده بزرگ در چین به علی بابا پیوستند.

2018: اپراتورهای مرکز داده مهاجرت به سرعت اتاقلب داده 400G را آغاز کردند. فناوری فوتونیک سیلیکون شروع به تأثیر مثبت بر معماری شبکه های مرکز داده کرد.

2020: تعداد مراکز داده های بزرگ به 600 عدد در دنیا افزایش یافت.

2022: بسیاری از شرکت های سنتی تر از نرم افزار SDE در مراکز داده خود استفاده خواهند کرد. تعداد پیش بینی شده دستگاه های متصل در شبکه جهانی 29 میلیارد دستگاه خواهد بود.

بعد از 2022: پیش بینی صنعت مرکز داده شاهد پذیرش سرعت انتقال اطلاعات تا 1000G خواهد بود.تا سال 2025، 75 درصد از داده ها در خارج از یک مرکز داده متمرکز یا ابر ایجاد و پردازش می شود، در حالی که این رقم در سال 2018، 10 درصد بود. بیشتر شبکه‌ها نرم‌افزاری تعریف می‌شوند و به شرکت‌ها اجازه می‌دهند آزادانه بین اپراتورهای مخابراتی سوئیچ کنند. تا سال 2030 همه دیتاسنتر ها نرم افزاری تعریف شده و قابل برنامه ریزی خواهند بود.

7 دیتاسنتر بزرگ دنیا از نظر مساحت

بطور میانگین در هر روز بیش از 2.5 میلیون ترابایت دیتا ایجاد و جابجا میشود. با محبوبیت روزافزون اینترنت اشیا (IoT)، این نرخ تولید دیتا حتی بیشتر هم خواهد شد.

چنین حجم عظیمی از اطلاعات در تجهیزات اختصاصی به نام دیتاسنتر ذخیره می شوند. اگرچه اولین دیتاسنترها که بسیار هم ابتدایی بودند در دهه 1940 ساخته شدند، اما با گذشت زمان خصوصا در دهه های 1990 تا 2000 دیتاسنتر ها به شکلی مدرن در آمدند. فناوری‌های کنونی، مانند هوش مصنوعی و ماشین لرنینگ، فرمان را در دست گرفته‌اند و ما را به دنیای داده‌محور سوق داده‌اند.

در این بخش به 10 دیتاسنتر بزرگ دنیا با توجه به اندازه و ظرفیت آنها اشاره کرده ایم. همه این دیتاسنتر ها در یک منطقه بزرگ ساخته شده اند و به اندازه یک شهر متوسط انرژی مصرف می کنند.

جالب است بدانید طبق آمار بدست آمده، مصرف برق همه دیتاسنتر ها در سال 2016، به 416 تراوات ساعت مصرف رسیده که 40% بیشتر از کل مصرف بریتانیاست.

1. China Telecom Data Center

• مساحت: 1,000,000 متر مربع
• لوکیشن: Hohhot, China (چین، هوهات)

China Telecom دارای بزرگترین دیتاسنتر اینترنتی در جهان است و بیش از 50 درصد از سهم بازار را در بازار مرکز داده چین به دست آورده است. دارای یک شبکه جهانی گسترده از بیش از 400 مرکز داده واقع در مناطق مختلف در چین و بازارهای خارج از کشور است.

یکی از شعبه های آن در پارک اطلاعات مغولستان داخلی در 100 هکتار با سرمایه گذاری اولیه 2.5 میلیارد دلار ساخته شده است. این مکان به دو دلیل موقعیت جغرافیایی اقتصادی و دمایی (تا هشت ماه از سال میانگین دما 6 درجه سانتیگراد است) انتخاب شده است.

2. China Mobile

• مساحت: 720,000 متر بربع
• لوکیشن: Hohhot, China (چین، هوهات)

مرکز داده China Mobile در پارک اطلاعات مغولستان داخلی، Hohhot واقع شده است. این مرکز با ظرفیت سرویس بیش از 40000 رک در ساختمانی به مساحت 720000 متر مربع، یکی از بزرگترین دیتاسنتر های  رایانش ابری در جهان است.

کل تاسیسات در 106 هکتار با سرمایه گذاری اولیه 1.92 میلیارد دلار ساخته شده است. این دیتاسنتر به عنوان یک سیستم پشتیبانی عملیات متمرکز عمل می کند که خدمات سازمانی، مدیریت متمرکز شبکه و تحقیق و توسعه را برای فناوری های جدید مانند رایانش ابری و 5G ارائه می دهد.

3. The Citadel Campus

• مساحت: 720,000 متر مربع
• لوکیشن: Nevada, United States – نوادا، آمریکا

Citadel Campus توسط شرکت Switch که در لاس وگاس آمریکا واقع است ساخته شده.

فضای Citadel Campus به گونه ای طراحی شده است که از استانداردهای Tier IV فراتر رود. شبکه فیبر آن تأخیر نه میلی ثانیه ای را به سن دیگو و لس آنجلس با یک اتصال هفت میلی ثانیه ای به مرکز داده TAHOE RENO 1 در Citadel Campus ارائه می دهد.

این دیتاسنتر همچنین دارای یک سیستم قدرت UPS اختصاصی و یک پلت فرم کاهش حملات DDoS است که همیشه روشن میباشد.

4. CWL1

• مساحت: 134,709.4متر مربع
• لوکیشن: Newport, Wales – نیوپورت، ولز

CWL1 که در نزدیکی کاردیف در غرب انگلستان واقع شده است، بزرگترین دیتاسنتر در اروپا است. دارای چندین دفتر و فضای کاری اختصاصی است که بر اساس نیاز مشتریان قابل تنظیم است. فضاهای جلسه و اتاق کنفرانس زیادی در سراسر محوطه دانشگاه وجود دارد.

CWL1 با مصرف انرژی پایین در حال حاضر یکی از کارآمدترین دیتاسنتر ها در بریتانیا است. دارای یک اتصال مستقیم 400 کیلوولت سوپرشبکه، ژنراتورهای بسیار قوی و سیستم های UPS است.

5. دیتاسنتر Mesa Apple

• مساحت: 120,774متر مربع
• لوکیشن: Arizona, United States – آریزونا، آمریکا

Mesa Datacenter در اصل توسط First Solar Inc مستقر در Tempe توسعه یافت. در سال 2018، اپل فاش کرد که در طول دهه آینده 2 میلیارد دلار برای ادامه بهبود تأسیسات این دیتاسنتر هزینه خواهد کرد. با این حال، این شرکت که به دلیل محرمانه بودن خود معروف است، به دلیل نگرانی های امنیتی، جزئیاتی در مورد آنچه در داخل دیتاسنتر اتفاق می افتد به اشتراک نمی گذارد.

اپل این مرکز را مرکز فرماندهی اطلاعات جهانی خود می نامد که 150 نفر را در شیفت های 10 ساعته برای نظارت بر داده های عملیات خود استخدام می کند.

برای تامین انرژی دیتاسنتر با انرژی سبز، اپل یک نیروگاه خورشیدی 300 هکتاری در فلورانس آریزونا ساخت. ظرفیت آن 50 مگاوات است که برای تامین برق حدود 12500 خانه کافی است. این پنل های خورشیدی دیتاسنتر را 100% به انرژی پاک وصل نمیکند، اما مصرف انرژی را در بطور چشمگیری جبران می کند.

6. مرکز فناوری کنار دریاچه – Lakeside Technology Center

• مساحت: 102،193 متر مربع
• لوکیشن: Chicago, United States – شیکاگو، آمریکا

Digital Reality، یک شرکت سرمایه گذاری، بیش از 280 دیتاسنتر به مساحت 35 میلیون فوت مربع را در سراسر جهان را اداره می کند. چشمگیرترین شعبه آن، مرکز فناوری Lakeside، که در 350 East Cermak Road شیکاگو واقع شده است.

در سال 2005، Digital Realty این ساختمان را به قیمت 140 میلیون دلار خریداری کرد. این ساختمان شامل 4 طاق فیبر و 3 تغذیه برق است که بیش از 100 مگاوات برق را در اختیار ساختمان قرار می دهد.

یکی از ویژگی های منحصر به فرد این ساختمان، سیستم خنک کننده آن است که با استفاده از یک مخزن 8.5 میلیون گالنی از یک مایع خنک مانند آب نمک ساخته شده است. این مخزن بزرگ به عنوان ذخیره انرژی حرارتی عمل می کند که با کارکردن چیلرها در ساعات کم مصرف، هزینه ها را تا حد زیادی کاهش می دهد.

7. Utah

• مساحت: 92,903 متر مربع
• لوکیشن: Utah, United States – یوتا، آمریکا

دیتاسنتر یوتا برای نظارت، حفاظت و تقویت امنیت کشور آمریکا ساخته شده است. در حالی که ظرفیت واقعی به دلایل امنیتی منتشر نشده، با در نظر گرفتن توسعه آینده طراحی شده است.

900000 فوت مربع مساحت برای پشتیبانی فنی و فضای اداری استفاده می شود. تسهیلات 100000 فوت مربعی باقی مانده دارای یک مرکز داده Tier III حیاتی است. کل پروژه (مجموعه بیست ساختمانی بزرگ) 1.5 میلیارد دلار هزینه دارد.

این مرکز داده توسط ابرکامپیوتر موازی Cray XC30 کار می‌کند که می‌تواند حجم کاری بیش از 100 پتافلاپ (100000 تریلیون عملیات در ثانیه) را مدیریت کند.

دیتاسنتر های معروف در ایران

از معروف ترین دیتاسنتر های فعال در ایران میتوان به افرانت، آسیاتک، پار آنلاین، شاتل، تبیان و زیر ساخت اشاره نمود. در ادامه تصاویری از محاط این دیتاسنتر ها را میبینید.

دیتاسنتر افرانت

دیتاسنتر آسیاتک

دیتاسنتر پارس آنلاین

جمع بندی

بطور کلی، دیتاسنتر یک عضو جدانشدنی دنیای امروز است. و از هر طرف به قضیه نگاه کنیم، میبینیم که زندگی همه ی افراد وابسته به دیتاسنتر هاست. از اطلاعات و فایل های شخصی افراد گرفته تا دیتای سایت ها و اپلیکیشن های مختلف که در دیتاسنتر ها نگهداری میشوند.

امیدوارم در این مقاله توانسته باشم شما را با مفهوم دیتاسنتر و تاریخچه تکامل آنها آشنا کنم. اگر برایتان مفید بود، با دوستان خود به اشتراک بگذارید.