Data Center là nơi tập trung nhiều thành phần tài nguyên mật độ cao (hardware, software…) làm chức năng lưu trữ, xử lý toàn bộ dữ liệu hệ thống với khả năng sẵn sàng và độ ổn định cao.
Phần 1. Khái niệm về trung tâm dữ liệu
1. DataCenter là gì?
Nơi tập trung nhiều thành phần tài nguyên mật độ cao (hardware, software…) làm chức năng lưu trữ, xử lý toàn bộ dữ liệu hệ thống với khả năng sẵn sàng và độ ổn định cao. Các tiêu chí khi thiết kế DC bao gồm:
– Tính module hóa cao
– Khả năng mở rộng dễ dàng
– Triển khai các giải pháp mới tối ưu về nguồn và làm mát
– Tối ưu hóa TCO & ROI cho các TTDL lớn
– Khả năng hỗ trợ hợp nhất Server và thiết bị lưu trữ mật độ cao
2. Các thành phần chính cấu thành lên một DC ?
Theo một số nhà chuyên cung cấp thiết bị như APC, Emerson, Rittal..thì họ định nghĩa DC là cơ sở hạ tầng mạng thiết yếu như Power, cooling…
Còn với một người làm tích hợp hệ thống, tôi nhìn nhận DC nó sẽ bao gồm 2 thành phần chính:
– Hạ tầng CNTT : Server, Storage, Networking…
– NCPI (network critical physical infra): Power, Cooling, Floor, Cable…
3. Các thành phần chính của NCPI
– Power
– Cooling
– Cabling
– Racks and Physical Structure
– Fire and Security
– Management
– Service
4. Các thành phần trong hạ tầng mạng
Một trong những vấn đề trong thiết kế datacenter là module về mạng phân phối nội dung, các content switch và các module tăng tốc. Các công nghệ này các bạn sẽ gặp trong các thiết kế về data center.
Mạng phân phối nội dung – Content Distribution Network
Công nghệ CDN chủ yếu bao gồm content distribution và content routing. Tất cả công nghệ được bao gồm trong content networking services phần nào bao gồm luôn content management. Phạm vi truy cập tới nội dung được thực hiện chủ yếu bằng việc định vị trí của các server farm phục vụ nội dung. Điều này đơn giản được thực hiện bằng việc thêm nhiều server hơn vào server farm. Thuật toán thứ 2 bao gồm off-loading server farm phục vụ cho nhiều điểm khác nhau, phương pháp bộ đệm giúp truy cập nội dung nhanh hơn. Những thuật toán này được hỗ trợ bởi content switching và caching nội dung tương ứng.
Content Switches
Content switches được đặt trước server vì thế gia tăng khả năng kết nối được cấp bới server farm. Việc gia tăng khả năng này đơn giản chỉ là việc thêm server cho các dịch vụ hiện tại. Tải được chia ra theo một thuật toán cụ thể giữa các server. Content switching tương đương với khái niệm load-balancing trong server, nhưng vượt trội hơn ở chỗ nó làm việc với nội dung cụ thể (lớp 5 và cao hơn), đòi hỏi một cơ chế cân bằng tải thông minh hơn.
Thiết bị Cisco Content Switching Module (CSM) là một Catalyst® 6500 line card cho phép cân bằng tải tới các nhóm server farm, firewall, thiết bị SSL, hay thiết bị đầu cuối VPN. CSM cung cấp hoạt động cường độ cao, giải pháp cân bằng tải tiết kiệm cho các enterprise và mạng của nhà cung cấp dịch vụ Internet Service Provider (ISP). CSM đáp ứng những yêu cầu mạng tốc độ cao Content Delivery Networks, theo dõi giao dịch mạng và tình trạng hoạt động của server trong thời gian thực và hướng dẫn mỗi giao dịch đến server thích hợp nhất. Cấu hình CSM Fault tolerant cần phải hiểu rõ hệ thống để cung cấp tính năng failover hiệu qủa cho các công việc quan trọng.
Thiết bị tăng tốc SSL
SSL Service Module là một mô đun dịch vụ được tích hợp trong Cisco Catalyst® 6500 Series offloads processor-intensive có liên quan đến việc an ninh mạng với Secure Sockets Layer (SSL), gia tăng số lượng kết nối an toàn được hỗ trợ bởi một Web site, và làm giảm đi hoạt động phức tạp với cường độ cao của các web server farm.
SSL Service Module giải quyết tất cả quá trình xử lý của SSL, cho phép các server web và server thương mại điện tử xử lý nhiều yêu cầu hơn và nắm giữ nhiều e-transaction hơn – làm tăng khả năng hoạt đông hơn nhiều lần cho thương mại điện tử và các site an toàn sử dụng mã hoá.
Phần 2 : Xu hướng thiết kế trung tâm dữ liệu ngày nay.
1. Sơ lược một số nhược điểm của kiểu thiết kế TTDL truyền thống
– Thiết kế base trên diện tích không gian phòng: dẫn đến việc không chính xác trong việc tính toán công suất cung cấp power, cooling cho các thiết bị. Công suất cung cấp cho các thiết bị là ngang hàng nhau.
– Thiết kế mang tính cố định : đầu tư ngay từ ban đầu một lần duy nhất hệ thống power, cooling cực lớn phục vụ cho các thiết bị hiện tại và tương lai. Không có tinh module để dễ dang mở rộng, đầu tư theo nhu cầu….kết quả là gây ra sự lãng phí đầu tư và chi phí vận hành lớn.
– Quá nhiều nhà cung cấp khác nhau : Các thành phần thường được mua từ nhiều nhà cung cấp khác nhau do có các tính năng riêng biệt chuyên sâu. Tuy nhiên điều này có thể dẫn tới các vấn đề về sự tương thích, làm cho hiệu suất không đạt cao nhất hoặc có thể gây lỗi hệ thống ở một số tình huống không biết trước được.
– Hệ thống làm lạnh thường thổi dưới sàn lên : công suất, khả năng cung cấp làm mát cho các thiết bị hạn chế. Không phù hợp với các thiết bị công nghệ cao sau này như Blade, thiết bị Storage…
– Hệ thống cáp nguồn và cáp data thường được đi dưới sàn nâng : dẫn đến khó khăn trong việc vận hành, nâng cấp. Điều này cũng là nguyên nhân dẫn tới ngăn chặn luồng khí lạnh lên trên sàn để tới các thiết bị IT nếu thiết kế không khéo.
2. Xu hướng thiết kế ngày nay
Từ các điểm hạn chế của thiết kế truyền thống nói trên, các hãng cung cấp giải pháp, thiết bị đều có xu hướng ngừng sử dụng và sản xuất các sản phẩm truyền thống, thay vào đó đẩy mạnh đưa ra các giải pháp, kèm theo các sản phẩm nhằm nâng cao chất lượng sử dụng, tôi ưu hóa hệ thống và khả năng sẵn sàng cao.
Quy tụ lại một số ý chính trong thiết kế như sau :
– Thay vì tính toán, thiết kế base trên không gian phòng thì ngay nay chủ yếu base theo tủ RACK. Mục đích là sẽ xác định được công suất power,cooling chính xác tới từng thiết bị trên tủ Rack. Do vậy với các tủ chưa các máy chủ, storage sẽ phẩn bổ công suất lớn hơn, trong khi các tủ về thiết bị mạng sẽ phân bổ công suất vừa phải.Rất dễ dàng phẩn bổ công suất tùy theo nhu cầu thiết bị. Điều này khác hẳn với cách truyền thống.
– Hệ thống làm mát: các thiết bị làm mát cũng được thiết kế theo dạng In-row, thiết bị làm mát được thiết kế theo dạng Rack, sẽ bố trí ngay bên cạnh các tủ thiết bị máy chủ. Cho phép cung cấp công suất lên tới hàng chục đến hàng trăm KW. Đáp ứng tốt cho các tủ Rack mật độ công suất cao.
– Module: các thiết bị có khả năng mở rộng theo nhu cầu, dễ dàng phân bổ chi phí đầu tư. Chính vì thiết kế theo module, nên dễ dàng thay thế, nâng cấp mà không làm gián đoạn hệ thống đang hoạt động. Điều này trong thiết kế truyền thống khó có thể đạt được.
– Hệ thống cabling được thiết kế đi nổi trên các máng treo trần nhà thay vì đi dưới sàn truyền thống. Thứ nhất, về thẩm mỹ, nhìn rất pro và rất đẹp (vì các màu sắc của cabling rất đa dạng). Thứ 2, về mặt triển khai vận hành rât dễ dàng. Cuối cùng là đảm bảo tuân thủ các tiêu chuẩn, trong đó cũng không làm anh hưởng tới luồng khí mát như cách bố trí cable truyền thống.
– Hệ thống nguồn điện: Được thiết kế theo các tier khác nhau, nâng cao khả năng dự phòng, công suất lớn hơn và độ ổn định cao.
– Green DataCenter: nói đến một trung tâm dữ liệu xanh, tức là khả năng tiêu thụ của hệ thống là 100% và hạn chế tính dư thừa gây lãng phí trong sử dụng.
Phần 3: Ví dụ một mô hình khả thi
* Các server được chia thiết lập IP trong các Vlan khác nhau để đảm bảo security
* Router nối với Switch bằng đường Trunk (có thể bằng một hoặc nhiều đường)
* Mỗi server một hoặc nhiều IP tĩnh được và được NAT static
* Có hệ thống IPS/IDS / FW … Bạn làm hosting thì phải rất chú ý đến vấn đề này. Cái này có ảnh hưởng rất lớn đến business của bạn.
* Hệ thống UPS bạn phải tính toán công suất tiêu thụ của tất cả các thiết bị và tính sao nó nằm trong khoảng an toàn là 70% của UPS .
* Router ISR 3825 hoặc 3845. Thêm 1 con 3800 thì ngon hơn.
* Switch L3 bên trong bạn kết nối 2 SW3560.
* Thêm 1 -2 thiết bị load balancing như F5 hoặc Foundry. Chú ý đến yêu cầu là outbound hay inbound thì mỗi hãng có 1 sản phẩm khác nhau.
Ngoài ra chưa đề cập đến hệ thống làm mát, phòng cháy chữa cháy, chống sét, Access control trong thiết kế Datacenter.
Lựa chọ địa điểm cho trung tâm dữ liệu – Site Selection
Lựa chọn địa điểm đặt trung tâm dữ liệu – DC là một bước đầu tiên quan trọng trong quá trình lập dự án triển khai hạ tầng. Địa điểm đặt rung tâm dữ liệu quyết định mức độ an toàn về vật lý, giúp giảm thiểu rủi ro do các yếu tố khách quan mang lại, tăng mức độ an toàn và sẵn sàng của DC.
Lựa chọn địa điểm đặt trung tâm dữ liệu bao gồm:
1 Lựa chọn địa điểm xây dựng trung tâm dữ liệu, chọn một khu vực địa lý, một tòa nhà, diện tích mặt sàn nơi lắp đặt triển khai.Cần tránh các tác nhân ảnh hưởng tới DC, Chọn địa điểm địa lý cho DC sẽ giúp giảm thiểu được chi phí và giảm tối đa các nguy cơ gây nguy hiểm tới trung tâm dữ liệu – DC
Các lưu ý khi chọn địa điểm đặt DC :
• Các tác nhân tự nhiên – Natural hazards
• Các tác nhân nhân tạo – Human hazards
Tác nhân tự nhiên
• Lụt lội
• Gió mạnh
• Cháy rừng
Tại một số quốc gia, phải chú ý đến các vấn đề động đất, giông bão,
nhiệt độ môi trường quá cao, sóng thần….
Các tác nhân nhân tạo
• Các nguồn ô nhiễm công nghiệp
• Các nguồn rung chấn (đường cao tốc, đường ray,sân bay)
• Các nguồn nhiễu loạn điện từ trường
2 Lựa chọn kiến trúc kết cấu tòa nhà.
• Tòa nhà phải có các lối vào dự phòng
• Có khoảng cách giữa các cột chịu lực chính lớn
• Có không gian rộng và đảm bảo đủ diện tích
Tòa nhà phải đảm bảo các yêu cầu về cấu trúc chịu lực khi lắp đặt ( sức chịu tải của sàn, và chông rung)
• Chiều cao tính từ sàn cho đến trần nhà tối thiểu 4m hoặc cao hơn
3 Lựa chọn không gian lắp đặt các thiết bị phụ trợ.
• Có đủ không gian và các khu vực để lắp đặt các thiết bị cơ khí điện phụ trợ như giàn ngưng tụ của hệ thống lạnh, khu vực lắp đặt thiết bị nguồn dự phòng như máy phát .vv….
• Tòa nhà phải có khu vực lưu thông và vân chuyển hàng hóa bằng thang máy hoặc các không gian dành riêng cho vận chuyển thiết bị một cách dễ dàng.
Các yêu cầu chung khác :
• Trung tâm dữ liệu – DC phải được đặt cách xa các nguồn nhiễu trường điện từ EMI/RFI các nguồn tia bức xạ, các nguồn phát sóng Radio và các biến thế điện lực, các trạm truyền tải điện, các đường dây truyền tải có điện áp cao…
Trung tâm dữ liệu phải được đặt tại nơi có độ cao trên mức lũ lụt cao nhất trong lịch sử.
Đặt tại nơi có các nguồn điện cung cấp đảm bảo cho nhu cầu hiện tại và phát triển mở rộng trong tương lai, nguồn điện cung cấp từ nhiều nhà cung cấp khác nhau hoặc từ các nguồn độc lập.
Là nơi cách xa các trạm điện hoặc khu vực ít bị ảnh hưởng bởi giông sét, ít bị ảnh hưởng bởi các tai nạn giao thông đường bộ hoặc đường không.
Vị trí các thiết bị ngưng tụ, tháp làm lạnh hoặc thiết bị hút ẩm ( nên đặt cùng độ cao hoặc cao hơn trung tâm dữ liệu tối đa 10m, là nơi thông thoáng .
Tòa nhà phải được gỡ bỏ toàn bộ các cơ cấu thông gió và các hệ thống chữa cháy chung cho tòa nhà.
Các thiết bị làm lạnh, máy phát, bình nhiên liệu hoặc các khu vực có khả năng tiếp cận nhanh nhưng phải đảm bảo an toàn và an ninh.
• Có khả năng tiếp cận 24/7
• Không nên đặt gần bãi gửi xe
• Không nên đặt gần các đại sứ quán
• Không nên đặt gần các căn cứ quân sự
• Không nên đặt gần các khu vực có tỷ lệ tội phạm hình sự cao
Chọn lựa vị trí thuận lợi cho cáp viễn thông
• Tòa nhà phải có ít nhất điểm vào cho 2 đường cáp viễn thông
