بخشی از مقاله
چکیده
مراکز داده های بزرگ امروزه قلب تپنده ابر های رایانشی2 هستند که ساختار های لازم برای انجام محاسبات، پردازش و فضای مورد نیاز برای ذخیره داده ها را فراهم می کنند . امروزه با توجه به توسعه بسیار سریع و تقاضای بسیار بالا برای استفاده از سیستم های ابری تعداد سرور های مورد نیاز جهت سرویس دهی به این درخواست ها به شکل نمایی رو به افزایش است که همین امر اهمیت شبکه های درونی مراکز داده ها که راه ارتباط و تعامل سرور ها با هم و فضای خارج است را بیش از پیش نمایان می کند . از طرفی همواره چالش در طراحی بهینه و اقتصادی این شبکه ها با توجه به بزرگ شدن آن ها از اهمیت ویژه ای بر خوردار است. از آن جا که این شبکه ها ملزم به برخورداری از قابلیت دسترسی و امنیت بسیار بالایی هستند طراحی صحیح آن ها بر روی بازدهی و کیفیت سرویس دهی دیتا سنتر بسیار تاثیر گذار است.
با توجه به این مسائل و شرایط خاصی که شبکه های درون دیتا سنتر ها دارند روش های جدید و خلاقانه زیادی در مورد مسائل مختلف طراحی شبکه های درون دیتا سنتر در سال های اخیر معرفی گردیده است. در این مقاله به بررسی شبکه های درون مراکز داده ها پرداخته خواهد شد، کلیت آن ها معرفی شده و همچنین با زمینه های تحقیقاتی روز این موضوع آشنا شده و به بررسی تعدادی از موضوعات پر بحث از جمله معماری شبکه در دیتا سنتر، پروتکل های ارتباطی درون دیتا سنتر و به اشتراک گذاری منابع در مراکز داده می پردازیم . در بخش های آینده ابتدا به بررسی اجمالی یک دیتا سنتر و ملزومات آن می پردازیم سپس راهکار های پیشنهادی جهت دستیابی به ملزومات مطرح شده و فراهم کردن سرویس های با کیفیت مشخص خواهیم پرداخت و در آخر در قسمت نتیجه گیری جمع بندی بحث را خواهیم داشت.
واژگان کلیدی: شبکه مراکز داده، معماری شبکه، پروتکل، رایانش ابری.
-1 مقدمه
با حرکت روز افزون تکنولوژی به سمت استفاده از سرویس های ابری نقش دیتا سنتر ها بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته است و اهمیت آن ها در مواردی همچون انجام محاسبات با حجم زیاد، جست و جوی وب، پست الکترونیک، بازی آنلاین، شبکه های اجتماعی و ... بسیار قابل توجه است. معمولا سرویس های ارائه شده توسط دیتا سنتر ها فقط برای یک شرکت یا مشتری خاص محدود نیستند و یک دیتا سنتر میتواند به صورت مشترک پاسخگوی نیاز چندین مشتری متفاوت باشد و علت آن هزینه بالای ساخت و نگهداری دیتا سنتر ها می باشد و برای شرکت های معمولی استفاده از دیتا سنتر های مشترک به صرفه تر از ساخت و نگهداری یک دیتا سنتر اختصاصی است. - Chandra et al, 2009 -
شبکه دیتا سنتر ها که وظیفه اتصال سرور ها به هم را عهده دار است و نقش بسیار اساسی در کیفیت سرویس و رساندن بازدهی به حداکثر ممکن و همچنین قابلیت اطمینان برای مصرف کننده ها را داراست . برای رسیدن به این اهداف تمامی منابع در یک دیتا سنتر باید قابلیت عملکرد بهینه را به طور همزمان را داشته باشند که این مهم با طراحی و پیاده سازی صحیح و کار آمد دیتا سنتر و ارتباطات آن امکان پذیر است.از طرفی اقتصادی بودن طرح های ارائه شده با توجه به نیاز روز افزون و توسعه سرویس های ابری با نرخ نمایی که نتیجه آن طراحی شبکه های با ظرفیت بیشتر و قابلیت اطمینان بالاتر است همواره یکی از چالش های بزرگ بوده است.
هزینه های مورد نظر به دو بخش هزینه های اولیه جهت طراحی و خرید دیوایس های مورد نیاز و محافظت و نگهداری از آن ها تقسیم می شود.تحقیقات انجام شده در زمینه شبکه های دیتا سنتر به بررسی و رفع مسائل مهم این شبکه ها در زمینه های مختلف پرداخته است. محققان ایده های خلاقانه زیادی مانند ایجاد لایه دوم تخت در شبکه، طراحی پروتکل لایه Transport به صورت بهینه، مجازی سازی منابع شبکه و به اشتراک گذاری آن ها ارائه کرده اند. - H. Abu-Libdeh - et al, 2010در ادامه این مقاله به بررسی اجمالی پارامتر های مهم در یک دیتا سنتر، بررسی توپولوژی های اصلی در طراحی دیتا سنتر و مقایسه آنها ، بررسی پروتکل های لایه Transport که مناسب دیتا سنتر ها دوباره طراحی شده اند خواهیم پرداخت.
-2 بررسی اجمالی بر شبکه دیتا سنتر ها :
به مجموعه ای از امکاناتی که به صورت حقیقی یا مجازی وظیفه انجام محاسبات، ذخیره سازی داده، مدیریت و انتشار اطلاعات را دارد دیتا سنتر گفته میشود، یک دیتا سنتر به طور معمول از کامپیوتر ها، سوئیچ و روتر ها، رک های سرور - مانند وب سرور ها و دیتابیس ها و ... - تنظیم کننده های بار، کمد های اتصالات، تجهیزات انتقال برق، سیستم های کنترل دما و رطوبت، سیستم های نوردهی و دیگر تجهیزات تشکیل شده است. تعداد سرور ها و دیگر دیوایس های لازم در دیتا سنتر ها با توجه به نرخ روز افزون استفاده از سیستم ها و سرویس های ابری رو به افزایش است. تمامی این ساختار ها در یک دیتا سنتر توسط شبکه ای به هم متصل شده و همکاری میکنند که به آن شبکه دیتا سنتر گفته می شود، برای آنکه یک دیتا سنتر بتواند به طور انعطاف پذیری به نیاز های متغییر و پویا پاسخ دهد از مجازی سازی سرور ها و مجازی سازی شبکه استفاده می شود. - A. Greenberg et al, 2008 - - Chandra et al, 2009 -
الزامات شبکه دیتا سنتر:
شبکه دیتا سنتر نقش اساسی در بازدهی و تضمین کیفیت سرویس دارد. این شبکه نه تنها در قابلیت اطمینان سرویس ارائه شده موثر است بلکه به صورت جدی در اموری مانند ظرفیت شبکه، مقاومت در برابر خطا، تاخیر و بازدهی مسیر یابی شبکه موثر است. به طور کلی هدف از طراحی یک شبکه برای دیتا سنتر، قابلیت گسترش بالا، مقاومت در برابر خطا، تاخیر کم، ظرفیت بالا در شبکه و همچنین امکان مجازی سازی در صورت نیاز است که به بررسی اهمیت آن ها خواهیم پرداخت.
-1 قابلیت توسعه :
با توجه به نیاز روز افزون و سرویس دهی به در خواست های بیشتر توسط یک دیتا سنتر، باید قابلیت توسعه به گونه ای برای یک دیتا سنتر وجود داشته باشد که بتوان نیاز های جدید را به صرف هزینه ای معقول و عدم نیاز به تغییر عمده در ساختار های قبلی موجود پاسخگو بود. همچنین الگوریتم مسیر یابی نیز باید قابلیت توسعه داشته باشد و بتواند با بخش های جدید به راحتی منطبق شود و عمل مسیریابی را به شکل بهینه ای انجام دهد.
-2 مقاومت در برابر خطا :
احتمال رخ دادن خطا در هر قسمتی از دیتا سنتر وجود دارد، اما طراحی بهینه است که بتواند در صورت بروز خطا در بخشی از دیتا سنتر، آن دیتا سنتر تا حد امکان به فعالیت طبیعی خود ادامه دهد، که این امر با در نظر گرفتن کانکشن های فیزیکی جایگزین برای زمان رخ دادن خطا و الگوریتم های مسیر یابی که قابلیت مسیر یابی صحیح از کانکشن های سالم را داشته باشند میسر است همچنین تشخیص رخداد خطا در بخشی از شبکه باید به سرعت و درستی انجام گیرد تا تغییرات لازم اعمال شود.
-3 تاخیر
تاخیر در شبکه متشکل از تاخیر صف در هر هاپ، مدت زمان جا به جایی دیتا و تاخیر جا به جایی است که تاخیر بافر شدن دیتا در هر هاپ بخش اصلی تاخیر در یک شبکه است، در نتیجه شبکه ای با تعداد هاپ های کمتر و کوتاه تر میتواند در کاهش تاخیر موثر باشد در نتیجه در طراحی شبکه ها در دیتا سنتر ها به منظور کم کردن تاخیر تلاش بر روی کاهش تعداد هاپ ها و کوتاه کردن مسیر در طراحی توپولوژی ها امری مهم است.
-4 ظرفیت شبکه
پهنای باند در دیتا سنتر های بزرگ که فراهم آوردنده خدمات ابری هستند همواره از گلوگاه های بازدهی است در نتیجه دیتا سنتر ها باید ظرفیت های مناسب جهت سرویس دهی به حجم های ترافیک بالا را فراهم کند.
-5 مجازی سازی :
