في العصر الرقمي، أصبحت البيانات شريان الحياة للشركات، وهي في صميم العمليات الحيوية بدءًا من العمليات الداخلية ووصولاً إلى خدمات العملاء. هذه الكميات الهائلة من البيانات تحتاج إلى مُستودع آمن يتوافق مع المتطلبات التكنولوجية والتجارية، والذي كان تقليديًا يتمثل في مركز تقنية معلومات داخلي (on-premise) يحتوي على خوادم ومعدات في الموقع ذاته. أما اليوم، فقد أصبحت مراكز البيانات الحديثة هي الموئل الرئيسي للبيانات، وهي ضرورية لإبقاء مجتمعنا يعمل بسرعة وعلى نطاق واسع. يتم تصميم وبناء هذه المراكز بتخطيط هائل وموارد ضخمة لضمان أن المرافق الموجودة فيها قادرة على دعم الشركات لعقود قادمة.
اختيار التصميم الأمثل لمركز البيانات
يتطلب تصميم البنية التحتية لمركز البيانات على نطاق واسع مراعاة اعتبارات أساسية هي:
- الطاقة: توفير إمدادات طاقة مستمرة وفعالة.
- التبريد (الممر الساخن/الممر البارد): إدارة الحرارة الناتجة عن المعدات.
- الاتصال: الربط مع الشركاء وناقلات البيانات ومراحل التبادل.
- الأمان: حماية البيانات والمعدات من المخاطر المادية والرقمية.
- الموقع: اختيار موقع جغرافي مناسب من حيث التكلفة والأمان والبنية التحتية.
هذه الاعتبارات، إلى جانب متطلبات العمل، تُشكّل الخيارات التي تحدد هندسة مركز البيانات. غالبًا ما تستغل مراكز البيانات المبنية لغرض معين المساحة المادية بأكبر قدر ممكن من الكفاءة، مع ترك هامش للنمو في السنوات المقبلة. كما تحتاج أرفف الخوادم (Racks) والخوادم نفسها إلى تخطيط دقيق مع تصاميم نمطية (Modular) تسمح بمرور الهواء والتوسع المستقبلي.
اتصالية مركز البيانات: نحو التوسع السلس
تُفضل التصاميم النمطية في بناء مراكز البيانات، مما يعني أنه يمكن إضافة أو إزالة الأرفف والخوادم دون مقاطعة العمليات، مما يجعل عملية التوسع أو التخفيض سلسة وغير محسوسة. غالبًا ما تعيش أنظمة الكابلات في مراكز البيانات عمرًا أطول من المعدات الأخرى، حيث تبقى بعض الأنظمة قيد الاستخدام لسنوات عديدة. لذلك، يعد تنظيم وإدارة الكابلات داخل الأرفف أمرًا بالغ الأهمية، حيث يمكن توصيل أو فصل الوحدات الفردية دون تعطيل. عادةً ما يتم فصل كابلات الطاقة وكابلات البيانات في الأنظمة لمنع التداخلات المحتملة.
أنظمة التبريد في مركز البيانات: درع الحماية ضد الحرارة
تُعد أنظمة تبريد مراكز البيانات من السمات الأساسية لأي مركز، حيث يمكن للحرارة بسهولة أن تقصر العمر الافتراضي للمعدات بل وتدمر المعدات باهظة الثمن. إن كثافة هذه المعدات في مبنى واحد تعني أن كمية الحرارة المتولدة هائلة، لكن هناك عدة حلول مختلفة لأنظمة التبريد، والتي تختلف باختلاف موقع المركز.
أنواع أنظمة تبريد مراكز البيانات:
- التبريد الهوائي (Adiabatic Cooling):
- تبريد أرفف مركز البيانات: تستخدم أنظمة التبريد الهوائي الأكثر شيوعًا مراوح مثبتة على الأرفف لتوجيه الهواء الساخن بعيدًا عن الخوادم. يتم ترتيب هذه المراوح في تكوين يُعرف باسم “الممر الساخن / الممر البارد”. على جانب واحد من الخادم، ينتقل الهواء المكيف على طول الممر البارد، مما يؤدي إلى سحب الهواء المبرد إلى داخل الرف. على الجانب المقابل، تدفع المراوح الهواء الساخن من الخوادم على طول الممر الساخن ليخرج من الغرفة.
- التبريد السائل (المائي):
- يتضمن نظام تبريد آخر استخدام الماء لخفض درجة الحرارة. حيث يقوم الماء المبرد بتوصيل الحرارة بشكل أكثر فعالية من الهواء كونه سائلًا أعلى كثافة. يتم ضخ هذا الماء عبر ملفات في نظام مغلق لسحب الحرارة، ثم يتم تمرير هذا الماء الساخن عبر وحدة تبريد ليعيد بدء الدورة.
- التبريد بالغمر السائل (Liquid Immersion Cooling):
- يُشار إليه غالبًا على أنه مستقبل التبريد، حيث تستبدل هذه التقنية الماء – العدو المعروف للكهرباء – بسائل تبريد عازل (خامل كيميائيًا وكهربائيًا). تسمح هذه السوائل بغمر المكونات الإلكترونية بالكامل في السائل، مما يلغي الحاجة إلى المضخات والملفات. يحل التبريد بالغمر السائل المشاكل المحتملة المتعلقة باستخدام الماء حول المعدات الكهربائية، ويتغلب على مشاكل تدفق الهواء غير المنتظم، مما يسمح ببناء مراكز بيانات أعلى كثافة وأداءً في المستقبل.
فرق الدعم في مركز البيانات: العقل المدبر
عند تصميم مركز بيانات، من الضروري مراعاة الحاجة إلى وجود الدعم البشري المباشر (“اليد والعين”). يحتاج الموظفون من التخصصات المختلفة إلى مساحة داخل المركز للتعاون، وهو ما يُعرف بمركز العمليات المزود بمعدات المراقبة المتطورة. يجب أن يكون كل من محترفي تكنولوجيا المعلومات وأخصائيي الهندسة في مجالات التبريد والرطوبة والأرفف المادية موجودين في الموقع، ومتاحين للاستجابة السريعة للأعطال ولإجراء أعمال الصيانة والتعامل مع الطوارئ. يمكنهم أيضًا تقديم استشارات حول الهجرة إلى بيئات مراكز البيانات للشركات التي تتطلع إلى استخدام خدمات الاستضافة المشتركة (Colocation) والحوسبة السحابية. كما يمكن لفرق الدعم المساعدة في تصميم شبكة مركز البيانات وإدارة التكوينات للبيئات السحابية المعقدة والمختلطة.
متطلبات أمان مركز البيانات: الحصن المنيع
يُعد حماية البيانات الحساسة أحد الأسباب الرئيسية التي تدفع الشركة إلى استخدام خدمات مركز البيانات. تتطلب البيانات والمعدات المخزنة في هذه المرافق وجود بروتوكولات أمان قوية كمعيار أساسي لحماية الأصول الحيوية للعمل. يتم التحكم بدخول مراكز البيانات بشكل صارم لأسباب تتعلق بالأمان وسلامة المعدات – حيث يجب أن يظل الغبار والملوثات الأخرى في أدنى حد ممكن.
تشمل متطلبات أمان مراكز البيانات الأكبر حجمًا وجود حواجز مادية في كل مرحلة من مراحل المنشأة: إجراءات لمنع الدخول المتتابع (Anti-tailgating)، ومقاييس بيومترية، وطاقم أمني موجود في الموقع. داخل غرفة الخوادم، توفر الأرفف القابلة للقفل راحة إضافية للشركات، مما يعني أن مديري مركز البيانات هم فقط من يتحكمون في الوصول إلى الخوادم.
أدوات إدارة مركز البيانات: العيون الساهرة
غالبًا ما تستخدم مراكز البيانات أدوات تساعد كل من مدراء التكنولوجيا (CTOs) ومحترفي تكنولوجيا المعلومات في مراقبة البنية التحتية وكيفية أدائها:
- إدارة بنية مركز البيانات (DCIM): برنامج يوفر وحدات تحكم لمراقبة موارد الشركة عن بُعد، عبر جميع الأصول، والاستضافة المشتركة، والسحابات العامة.
- الشبكات المعرفة بالبرمجيات (SDN): نقل التحكم في الأجهزة إلى البرامج، وتقسيم الموارد لاستخدامها بأكثر الطرق كفاءة وفقًا لمتطلبات العمل.
- البوابات الإلكترونية للعملاء: بوابات ذاتية الخدمة عبر الإنترنت لإدارة بياناتك وموارد الحوسبة المتاحة.
تصميم تدفق الهواء: شريك التبريد الأساسي
تعد إدارة تدفق الهواء في مركز البيانات أمرًا حيويًا للعمليات مثل أنظمة التبريد نفسها، حيث تعملان بشكل متزامن لحماية البيانات والمعدات الحساسة. وحدات تكييف هواء غرفة الكمبيوتر (CRAC) هي وحدات تبريد تستخدم الماء المبرد والهواء للحفاظ على البيئة الداخلية تعمل ضمن نطاقات محددة مسبقًا لدرجة الحرارة وتدفق الهواء والرطوبة. إن المعدات داخل الخوادم مثل الأشرطة المغناطيسية (وهي جزء لا يتجزأ من تخزين البيانات) حساسة بشكل خاص للتغيرات في الرطوبة، لذا من الممراعاة توفير متطلبات ذلك عند التفكير في هندسة مركز البيانات.
إمدادات الطاقة: شريان الحياة عالي الكثافة
تركز إمدادات الطاقة في مراكز البيانات الحديثة على الكثافة، حيث تُعد الطاقة التي تزيد عن 10 كيلوواط لكل رف (كما في مركز LON3 في لندن) المعيار الصناعي القادم للخدمات الناشئة مثل الذكاء الاصطناعي، والواقع الافتراضي، وبث المحتوى عالي الدقة عند الطلب. ومع ارتفاع استهلاك الطاقة، تبرز قضية الكفاءة. هناك مقياس قياسي في الصناعة يُعرف بفعالية استخدام الطاقة (PUE) يحدد كفاءة الطاقة في مراكز البيانات، حيث يتم تصميم العديد منها لتخفيض هذه القيمة بأكبر قدر ممكن لتحقيق عمليات أكثر استدامة.
تتطلب مراكز البيانات تزويدًا كبيرًا بالطاقة، متصلًا بالشبكة الرئيسية. ثم يتم تحويل هذا الجهد وتوزيعه عبر كابلات مصممة لتقليل الحرارة وتعظيم توزيع الطاقة. يجب أن تتمتع جميع مراكز البيانات بدرجة redundancy لا تقل عن N+1 للطاقة، بحيث يمكن استمرار الخدمة دون انقطاع عند فشل مصادر الكهرباء. تتحقق المرافق من ذلك باستخدام مولدات تعمل بالوقود بالإضافة إلى نظام وسيط للطاقة غير المنقطعة (UPS) يعمل بالبطاريات. في حالة انقطاع التيار الكهربائي، يتولى نظام UPS التشغيل باستخدام البطاريات الاحتياطية، مما يحمي من ارتفاع التيار ويواصل تشغيل المعدات حتى يتم تشغيل المولدات الاحتياطية لتحمل الحمل.
خاتمة: محركات الابتكار الرقمي
مراكز البيانات هي محاور الابتكار التكنولوجي، التي تؤوي البيانات الضخمة والمعدات المتطورة. تم تصميم المرافق التي تستضيفها لتحقيق أقصى قدر من الاتصال والكفاءة والأداء. يمتاز حرم مراكز البيانات الذي تم بناؤه لغرض محدد في قلب لندن بأحدث ما توصلت إليه هندسة مراكز البيانات، مع طاقة عالية الكثافة، و5 طبقات من الأمان، ومجتمعات متصلة ذات اهتمامات مشتركة للنمو الرقمي في لندن. مركز LON3، وهو مركز استضافة مشتركة في منطقة بريك لين، يتميز باتصالات عالية الكثافة مع تعددية في ألياف الاتصال وتبديلات احتياطية للطاقة لضمان استمرارية عملك اليوم وفي المستقبل.
