Data Center Tier چیست؟ مقایسه کامل Tier I تا Tier IV مراکز داده

مقدمه

در دنیای امروز، تقریباً تمام خدمات دیجیتال از بانکداری اینترنتی و تجارت الکترونیک گرفته تا رایانش ابری، هوش مصنوعی و سامانه‌های دولتی، به مراکز داده (Data Center) وابسته هستند. هرگونه قطعی در این مراکز می‌تواند باعث توقف سرویس‌ها، از دست رفتن درآمد، کاهش اعتماد مشتریان و حتی خسارت‌های مالی و حقوقی شود.به همین دلیل، هنگام طراحی و ساخت مراکز داده، تنها استفاده از تجهیزات قدرتمند کافی نیست؛ بلکه باید سطح دسترس‌پذیری (Availability)، قابلیت اطمینان (Reliability) و افزونگی (Redundancy) نیز بر اساس استانداردهای مشخص تعریف شود.

یکی از شناخته‌شده‌ترین استانداردهای طبقه‌بندی مراکز داده، Tier Standard است که توسط مؤسسه Uptime Institute توسعه یافته است. این استاندارد، مراکز داده را در چهار سطح Tier I تا Tier IV دسته‌بندی می‌کند و مشخص می‌سازد که هر مرکز داده از نظر طراحی، افزونگی تجهیزات، قابلیت نگهداری و میزان تحمل خرابی در چه سطحی قرار دارد.

در این مقاله با مفهوم Data Center Tier، ویژگی‌های هر سطح، تفاوت‌ها و کاربردهای آن‌ها آشنا می‌شویم.

Data Center Tier چیست؟

Tier در لغت به معنای «سطح» یا «رده» است. در حوزه مراکز داده، Tier بیانگر میزان پایداری، افزونگی و قابلیت دسترس‌پذیری یک مرکز داده است.

نکته مهم این است که Tier کیفیت تجهیزات را مشخص نمی‌کند؛ بلکه معماری و نحوه طراحی زیرساخت را ارزیابی می‌کند. ممکن است دو مرکز داده از تجهیزات یکسانی استفاده کنند، اما به دلیل تفاوت در طراحی برق، سرمایش، مسیرهای ارتباطی یا افزونگی، در سطوح Tier متفاوت قرار گیرند.

 

چرا استاندارد Tier اهمیت دارد؟

طبقه‌بندی Tier به سازمان‌ها کمک می‌کند تا بر اساس نیازهای کسب‌وکار خود، سطح مناسبی از زیرساخت را انتخاب کنند.مهم‌ترین مزایای این استاندارد عبارت‌اند از:

• ارزیابی میزان دسترس‌پذیری مرکز داده
• کاهش ریسک قطعی سرویس
• برنامه‌ریزی بهتر برای توسعه زیرساخت
• افزایش قابلیت اطمینان خدمات
• ایجاد معیار مشترک برای مقایسه مراکز داده

 

مفاهیم کلیدی در استاندارد Tier

قبل از بررسی سطوح مختلف، بهتر است با چند اصطلاح آشنا شویم.

• Availability (دسترس‌پذیری)

درصد زمانی که مرکز داده بدون قطعی در حال ارائه سرویس است.هرچه Tier بالاتر باشد، میزان دسترس‌پذیری نیز بیشتر خواهد بود.

 

• Redundancy (افزونگی)

وجود تجهیزات یا مسیرهای جایگزین برای ادامه سرویس در صورت خرابی یک جزء.

برای مثال:

• دو UPS
• دو مسیر برق
• دو سیستم سرمایش
• دو مسیر شبکه SAN

 

• Fault Tolerance (تحمل خطا)

توانایی ادامه فعالیت مرکز داده حتی در صورت بروز خرابی در یکی از اجزای حیاتی. این ویژگی مهم‌ترین تفاوت Tier IV با سایر سطوح است.

 

• Tier I؛ زیرساخت پایه

Tier I ساده‌ترین سطح طراحی مرکز داده است.

در این سطح:

• تنها یک مسیر برق وجود دارد.
• یک سیستم سرمایش استفاده می‌شود.
• تجهیزات افزونه وجود ندارد.
• برای انجام تعمیرات معمولاً باید سرویس متوقف شود.

میزان دسترس‌پذیری

تقریباً 99.671٪

این مقدار معادل حدود ۲۸ تا ۲۹ ساعت قطعی در سال است.

مناسب برای

• شرکت‌های کوچک
• دفاتر اداری
• کسب‌وکارهایی که قطعی چندساعته برای آن‌ها بحرانی نیست.

 

• Tier II؛ افزونگی محدود

در Tier II برخی تجهیزات حیاتی به‌صورت افزونه طراحی می‌شوند.

برای مثال:

• UPS اضافی
• ژنراتور رزرو
• تجهیزات سرمایش افزونه

اما همچنان معمولاً تنها یک مسیر اصلی توزیع برق و شبکه وجود دارد.

میزان دسترس‌پذیری

حدود 99.741٪

معادل تقریباً ۲۲ ساعت قطعی سالانه

مناسب برای

• سازمان‌های متوسط
• شرکت‌های خدماتی
• مراکز داده داخلی سازمان‌ها

 

• Tier III؛ استاندارد رایج مراکز داده حرفه‌ای

امروزه بسیاری از مراکز داده سازمانی و ارائه‌دهندگان خدمات ابری از Tier III استفاده می‌کنند.ویژگی اصلی این سطح، Concurrent Maintainability است؛ یعنی امکان انجام تعمیرات یا تعویض تجهیزات بدون خاموش کردن مرکز داده.

در این معماری:

• چند مسیر برق وجود دارد.
• سیستم سرمایش افزونه است.
• تجهیزات حیاتی افزونه هستند.
• امکان سرویس تجهیزات بدون توقف سرویس فراهم است.

میزان دسترس‌پذیری

حدود 99.982٪

معادل تقریباً ۱.۶ ساعت قطعی در سال

مناسب برای

• بانک‌ها
• بیمارستان‌ها
• ارائه‌دهندگان خدمات ابری
• مراکز داده سازمانی
• شرکت‌های بزرگ

 

• Tier IV؛ بالاترین سطح دسترس‌پذیری

Tier IV پیشرفته‌ترین سطح طراحی مرکز داده است.در این سطح، تقریباً هیچ نقطه خرابی واحد (Single Point of Failure) وجود ندارد.تمام اجزای حیاتی دارای مسیر جایگزین هستند.

اگر هر بخش از زیرساخت دچار خرابی شود، مرکز داده همچنان به فعالیت خود ادامه می‌دهد.ویژگی مهم Tier IV، Fault Tolerance است.

میزان دسترس‌پذیری

حدود 99.995٪

معادل تنها حدود ۲۶ دقیقه قطعی در سال

مناسب برای

• بانک‌های بزرگ
• مراکز پردازش تراکنش‌های مالی
• اپراتورهای مخابراتی
• مراکز داده ملی
• سرویس‌های حیاتی دولت
• زیرساخت‌های هوش مصنوعی در مقیاس بزرگ

 

مقایسه Tier I تا Tier IV

ویژگی	Tier I	Tier II	Tier III	Tier IV
مسیر برق	یک مسیر	یک مسیر	چند مسیر	چند مسیر مستقل
تجهیزات افزونه	ندارد	محدود	دارد	کامل
امکان تعمیر بدون خاموشی	ندارد	محدود	دارد	دارد
تحمل خرابی	ندارد	کم	متوسط	کامل
Availability	99.671٪	99.741٪	99.982٪	99.995٪
قطعی سالانه	حدود ۲۸.۸ ساعت	حدود ۲۲ ساعت	حدود ۱.۶ ساعت	حدود ۲۶ دقیقه

 

مفهوم N، N+1، 2N و 2N+1

یکی از اصطلاحات مهم در طراحی مراکز داده، میزان افزونگی تجهیزات است.

• N

حداقل تعداد تجهیزات موردنیاز برای کارکرد مرکز داده.مثلاً اگر برای سرمایش به یک چیلر نیاز باشد، همان یک دستگاه معادل N است.

 

• N+1

یک تجهیز اضافی به‌عنوان رزرو وجود دارد.

برای مثال:

• دو UPS که یکی در حالت آماده‌به‌کار است.
• سه چیلر که دو دستگاه برای بار کاری کافی هستند.

این مدل در بسیاری از مراکز داده Tier III استفاده می‌شود.

 

• 2N

تمام تجهیزات حیاتی به‌طور کامل دو برابر می‌شوند.

به‌عنوان مثال:

• دو مسیر برق مستقل
• دو UPS مستقل
• دو سیستم سرمایش مستقل

خرابی کامل یکی از مسیرها، تأثیری بر سرویس نخواهد داشت.

 

• 2N+1

بالاترین سطح افزونگی که علاوه بر دو مجموعه کامل تجهیزات، یک تجهیز رزرو نیز وجود دارد.این معماری بیشتر در مراکز داده بسیار حساس و Tier IV مشاهده می‌شود.

 

آیا Tier فقط به برق مربوط می‌شود؟

خیر.

استاندارد Tier تقریباً تمام زیرساخت مرکز داده را در نظر می‌گیرد.

از جمله:

• سیستم برق
• UPS
• ژنراتورها
• سرمایش
• کابل‌کشی
• مسیرهای ارتباطی
• سیستم اطفای حریق
• تجهیزات شبکه
• سیستم‌های ذخیره‌سازی
• مدیریت و مانیتورینگ زیرساخت

 

نقش SAN Storage در مراکز داده Tier III و Tier IV

در مراکز داده حرفه‌ای، زیرساخت ذخیره‌سازی نیز باید مطابق با سطح Tier طراحی شود.

به همین دلیل معمولاً از:

• SAN Storage با معماری Active-Active
• Dual Controller
• Multipathing
• Dual Fabric Fibre Channel
• Replication
• Snapshot
• NVMe Storage

استفاده می‌شود.این قابلیت‌ها باعث می‌شوند خرابی یک کنترلر، سوئیچ یا مسیر ارتباطی باعث از دسترس خارج شدن داده‌ها نشود.

 

Tier مناسب برای هوش مصنوعی و رایانش ابری

پروژه‌های هوش مصنوعی معمولاً از صدها GPU، ذخیره‌سازهای NVMe و شبکه‌های پرسرعت استفاده می‌کنند.در چنین محیط‌هایی، حتی چند دقیقه توقف می‌تواند موجب از دست رفتن ساعت‌ها یا روزها زمان آموزش مدل‌ها شود.به همین دلیل، مراکز داده AI-Ready معمولاً بر پایه معماری‌های Tier III یا Tier IV طراحی می‌شوند تا علاوه بر عملکرد بالا، تداوم سرویس نیز تضمین شود.

 

آیا Tier IV همیشه بهترین انتخاب است؟

از نظر فنی، Tier IV بالاترین سطح دسترس‌پذیری را ارائه می‌دهد، اما هزینه ساخت، نگهداری و بهره‌برداری آن نیز به‌مراتب بیشتر است.به همین دلیل، انتخاب Tier باید بر اساس نیاز واقعی کسب‌وکار انجام شود.برای بسیاری از سازمان‌ها، Tier III تعادل مناسبی میان هزینه، عملکرد و قابلیت اطمینان ایجاد می‌کند و به همین دلیل رایج‌ترین انتخاب در مراکز داده سازمانی است.

 

جمع‌بندی

استاندارد Data Center Tier یکی از مهم‌ترین معیارهای ارزیابی مراکز داده است و میزان دسترس‌پذیری، افزونگی و تحمل خطای زیرساخت را مشخص می‌کند. این استاندارد مراکز داده را در چهار سطح Tier I تا Tier IV طبقه‌بندی می‌کند؛ از یک زیرساخت پایه با حداقل افزونگی تا مراکز داده‌ای با معماری کاملاً مقاوم در برابر خرابی.انتخاب سطح مناسب Tier به عواملی مانند اهمیت سرویس‌ها، میزان تحمل قطعی، بودجه و برنامه توسعه سازمان بستگی دارد. در حالی که Tier I و Tier II برای کسب‌وکارهای کوچک و متوسط مناسب هستند، بیشتر مراکز داده سازمانی، بانک‌ها، ارائه‌دهندگان خدمات ابری و زیرساخت‌های هوش مصنوعی از معماری Tier III یا Tier IV استفاده می‌کنند تا ضمن حفظ عملکرد بالا، تداوم سرویس و امنیت داده‌ها نیز تضمین شود.

تیم فنی شرکت کوشا فناوران مبتکر آمادگی خود را برای یاری به حفاظت از داده های ارزشمند شما اعلام می دارد. این اقدامات شامل طراحی و پیاده سازی طرح تداوم کسب و کار و بازیابی داده ها پس از بحران ، طراحی و پیاده سازی طرح پشتیبان گیری امن داده و هاردنینگ و امن سازی زیر ساخت فناوری اطلاعات می باشند.