مركز البيانات هو غرفة أو مبنى أو مرفق مادي تضم البنية التحتية لتكنولوجيا المعلومات لبناء التطبيقات والخدمات وتشغيلها وتقديمها. كما يقوم بتخزين وإدارة البيانات المرتبطة بهذه التطبيقات والخدمات.
بدأت مراكز البيانات كمنشآت خاصة مملوكة بشكل خاص ومُتحكم بها بإحكام في الموقع، وتستضيف البنية التحتية التقليدية لتكنولوجيا المعلومات للاستخدام الحصري لشركة واحدة. وفي الآونة الأخيرة، تطورت إلى مرافق أو شبكات من المرافق البعيدة مملوكة لمزودي الخدمة السحابية (CSPs). تضم مراكز بيانات مزودي الخدمة السحابية هذه بنية تحتية افتراضية لتكنولوجيا المعلومات للاستخدام المشترك للعديد من الشركات والعملاء.
يعود تاريخ مراكز البيانات إلى أربعينيات القرن العشرين. الحاسوب الرقمي والمتكامل الكهربائي (ENIAC)، الذي أنشأه الجيش الأمريكي في عام 1945 في جامعة بنسلفانيا، يعد مثالاً مبكراً على مراكز البيانات التي تتطلب مساحة مخصصة لاستضافة آلاتها الضخمة.
على مر السنين، أصبحت أجهزة الكمبيوتر أكثر كفاءة في الحجم، وتتطلب مساحة مادية أقل. في التسعينيات، ظهرت الحواسيب الصغيرة على الساحة، مما قلل بشكل كبير من المساحة اللازمة لعمليات تكنولوجيا المعلومات. أصبحت هذه الحواسيب الصغيرة التي بدأت تملأ غرف الكمبيوتر المركزي القديمة تعرف باسم "الخوادم"، وأصبحت الغرف تعرف باسم "مراكز البيانات".
لقد أدى ظهور الحوسبة السحابية في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين إلى إحداث تغيير كبير في مشهد أفقي التقليدية. تسمح الخدمة السحابية للمؤسسات بالوصول إلى الموارد عند الطلب، عبر الإنترنت، مع التسعير للدفع حسب الاستخدام—مما يتيح المرونة في توسيع النطاق أو التقليل حسب الحاجة.
في عام 2006، أطلقت Google أول مركز بيانات فائق النطاق في داليس بولاية أوريغون. يشغل هذا المرفق فائق النطاق حاليًا مساحة 1.3 مليون قدم مربع، ويعمل به ما يقرب من 200 موظف من مشغلي مراكز البيانات.1
وتتوقع دراسة أجرتها McKinsey & Company أن تنمو هذه الصناعة بنسبة 10% سنويًا حتى عام 2030، مع وصول الإنفاق العالمي على بناء مرافق جديدة إلى 49 مليار دولار أمريكي.2
هناك أنواع مختلفة من مرافق مراكز البيانات، وقد تستخدم الشركة الواحدة أكثر من نوع واحد، حسب أحمال التشغيل واحتياجات العمل.
يستضيف نموذج مركز البيانات هذا جميع البنى التحتية لتكنولوجيا المعلومات والبيانات محليًا. تختار العديد من الشركات مراكز البيانات المحلية. لديهم سيطرة أكبر على أمن المعلومات ويمكنهم بسهولة أكبر الامتثال للوائح مثل اللائحة العامة لحماية البيانات في الاتحاد الأوروبي (GDPR) أو قانون إخضاع التأمين الصحي لقابلية النقل والمساءلة (HIPAA). الشركة مسؤولة عن جميع مهام النشر والمراقبة والإدارة في مركز بيانات المؤسسة.
تضم مراكز بيانات السحابة (وتسمى أيضًا مراكز بيانات الحوسبة السحابية) موارد البنية التحتية لتكنولوجيا المعلومات للاستخدام المشترك من قبل العديد من العملاء—من عشرات إلى ملايين العملاء—من خلال اتصال بالإنترنت.
يتم تشغيل العديد من مراكز البيانات السحابية الأكبر حجمًا—والتي تسمى مراكز البيانات فائقة الطاق—بواسطة مزودي الخدمة السحابية الرئيسيين (CSPs)، مثل Amazon Web Services (AWS)، و Google Cloud Platform، و IBM Cloud، و Microsoft Azure. تمتلك هذه الشركات مراكز بيانات رئيسية في كل منطقة من مناطق العالم. على سبيل المثال، تدير IBM أكثر من 60 مركزًا للبيانات السحابية خاص بها في مواقع مختلفة حول العالم.
تعد مراكز البيانات فائقة النطاق أكبر من مراكز البيانات التقليدية ويمكن أن تغطي ملايين الأقدام المربعة. وهي تحتوي عادةً على ما لا يقل عن 5000 خادم وأميال من معدات الاتصال، ويمكن أن تصل مساحتها في بعض الأحيان إلى 60000 قدم مربع.
عادةً ما يحتفظ موفرو الخدمة السحابية بمراكز بيانات الحافة الأصغر حجمًا (EDCs) وتقع بالقرب من عملاء السحابة (وعملاء عملاء السحابة). تشكل مراكز البيانات الحافة الأساس لحوسبة الحافة، وهي إطار عمل للحوسبة الموزعة يجعل التطبيقات أقرب إلى المستخدمين النهائيين. مراكز بيانات الحافة مثالية لأحمال التشغيل في الوقت الفعلي والتي تتطلب بيانات مكثفة مثل تحليلات البيانات الكبيرة والذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي وتسليم المحتوى. تساعد على تقليل زمن الانتقال، وتحسين الأداء العام للتطبيق وتجربة العملاء.
تعد مراكز البيانات المُدارة ومرافق الموقع المشترك خيارات للمؤسسات التي تفتقر إلى المساحة أو الموظفين أو الخبرة لإدارة البنية التحتية تكنولوجيا المعلومات الخاصة بها محليًا. هذه الخيارات مثالية لأولئك الذين يفضلون عدم استضافة البنية التحتية الخاصة بهم باستخدام الموارد المشتركة لمركز بيانات السحابة العامة.
في مركز البيانات المُدار، تستأجر شركة العميل خوادم مخصصة وأجهزة تخزين وشبكات من المزود، ويتولى المزود إدارة شركة العميل ومراقبتها وإدارتها.
في مرفق الموقع المشترك، تمتلك شركة العميل كافة البنية التحتية وتستأجر مساحة مخصصة لاستضافتها داخل المرفق. في نموذج الموقع المشترك التقليدي، تتمتع الشركة العميلة بحق الوصول الوحيد إلى الأجهزة والمسؤولية الكاملة عن إدارتها. هذا النموذج مثالي للخصوصية والأمان ولكنه غالبًا ما يكون غير عملي، خاصةً أثناء الانقطاعات أو حالات الطوارئ. اليوم، يقدم معظم مزودي خدمات الموقع المشترك خدمات الإدارة والمراقبة للعملاء الذين يرغبون في ذلك.
غالبًا ما تختار الشركات مراكز البيانات المُدارة ومرفق الموقع المشترك لتخزين النسخ الاحتياطي للبيانات عن بُعد وتقنية التعافي من الكوارث (DR) للشركات الصغيرة والمتوسطة الحجم (SMBs).
تطورت معظم مراكز البيانات الحديثة، بما في ذلك مراكز البيانات المحلية، من بنية تكنولوجيا المعلومات التقليدية. بدلاً من تشغيل كل تطبيق أو حمل تشغيل على جهاز مخصص، فإنهم الآن يستخدمون بنية السحابة حيث يتم تحويل الموارد المادية مثل وحدات المعالجة المركزية والتخزين والشبكات إلى موارد افتراضية. تتيح المحاكاة الافتراضية تجريد هذه الموارد من حدودها المادية وتجميعها في سعة يمكن تخصيصها عبر تطبيقات وأحمال تشغيل متعددة بأي كميات تتطلبها.
كما تتيح المحاكاة الافتراضية أيضًا البنية التحتية المعرفة بالبرمجيات (SDI)—وهي بنية تحتية يمكن توفيرها وتهيئتها وتشغيلها وصيانتها "وإيقاف تشغيلها" برمجيًا دون تدخل بشري.
وقد أدت هذه المحاكاة الافتراضية إلى ظهور بنى جديدة لمراكز البيانات مثل مراكز البيانات المعرفة بالبرمجيات (SDDC)، وهو مفهوم لإدارة الخادم يقوم بمحاكاة عناصر البنية التحتية مثل الشبكات والتخزين والحوسبة، وتقديمها كخدمة. تسمح هذه القدرات للمجموعة بتحسين البنية التحتية لكل تطبيق وحمل تشغيل دون إجراء تغييرات مادية، مما يساعد على تحسين الأداء والتحكم في التكاليف. من المتوقع أن تصبح نماذج مراكز البيانات كخدمة أكثر انتشارًا، حيث توقعات IDC أن 65% من مشتري التكنولوجيا سيعطون الأولوية لهذه النماذج بحلول عام 2026.3
يوفر الجمع بين البنية السحابية و البنية التحتية المعرفة بالبرمجيات (SDI) العديد من المزايا لمراكز البيانات ومستخدميها، مثل:
تمكّن المحاكاة الافتراضية الشركات أو البيئات السحابية من تحسين مواردها وخدمة أكبر عدد من المستخدمين بأقل قدر من الأجهزة وبأقل سعة غير مستخدمة أو خاملة.
أتمتة البنية التحتية المعرفة بالبرمجيات (SDI) تجعل توفير بنية تحتية جديدة أمرًا سهلاً مثل تقديم طلب من خلال بوابة الخدمة الذاتية.
تعتبر البنية التحتية لتكنولوجيا المعلومات الافتراضية أسهل بكثير في توسيع النطاق من البنية التحتية لتكنولوجيا المعلومات التقليدية. حتى الشركات التي تستخدم مراكز البيانات المحلية يمكنها إضافة سعة عند الطلب من خلال نقل أعباء العمل إلى السحابة عند الضرورة.
يمكن للشركات والبيئات السحابية أن تقدم للمستخدمين مجموعة من الطرق لاستهلاك وتقديم تكنولوجيا المعلومات، وكل ذلك من نفس البنية التحتية. ويتم إجراء الاختيارات بناءً على متطلبات أحمال التشغيل وتتضمن البنية التحتية كخدمة (IaaS) والمنصة كخدمة (PaaS) والبرامج كخدمة (SaaS) والمزيد. يقدم مزودو الخدمات السحابية هذه الخدمات للاستخدام في مركز البيانات المحلي الخاص أو كحلول سحابية في بيئة السحابة الخاصة أو السحابة العامة أو السحابة الهجينة أو السحابة المتعددة.
تشمل حلول البيانات الأخرى مراكز البيانات المعيارية—وهي مرافق مصممة مسبقًا للاستخدام كمرفق بيانات مجهز مسبقًا ومزود بالمعدات اللازمة.
تعمل النقل بالحاويات والحوسبة بدون خادم، جنبًا إلى جنب مع نظام بنائي مفتوح المصدر، على تمكين وتسريع دورات عمليات التطوير وتحديث التطبيقات، كما أنها تتيح إمكانية تطوير التطبيقات مرة واحدة ونشرها في أي مكان.
الخوادم هي أجهزة كمبيوتر قوية توفر التطبيقات والخدمات والبيانات لأجهزة المستخدم النهائي. تأتي خوادم مركز البيانات في عدة أشكال:
يعتمد اختيار عامل الشكل للخادم على العديد من العوامل، بما في ذلك المساحة المتاحة في مركز البيانات، وأعباء العمل التي تعمل على الخوادم، والطاقة المتاحة والتكلفة.
تتضمن معظم الخوادم بعض قدرات التخزين المحلية—التخزين المتصل المباشر (DAS)—لتمكين البيانات الأكثر استخدامًا (البيانات الساخنة) من البقاء بالقرب من وحدة المعالجة المركزية.
تتضمن تكوينات تخزين مراكز البيانات الأخرى التخزين المتصل بالشبكة (NAS) و شبكة منطقة التخزين (SAN).
يوفر التخزين المتصل بالشبكة (NAS) تخزين البيانات والوصول إلى البيانات إلى خوادم متعددة عبر اتصال إيثرنت قياسي. عادةً ما يكون جهاز التخزين المتصل بالشبكة (NAS) خادمًا مخصصًا به وسائط تخزين متنوعة مثل محركات الأقراص الثابتة (HDD) أو محركات الأقراص ذات الحالة الصلبة (SSD)
مثل التخزين المتصل بالشبكة (NAS)، تتيح شبكة منطقة التخزين(SAN) التخزين المشترك، ولكنها تستخدم شبكة منفصلة للبيانات وتتضمن مزيجاً أكثر تعقيداً من خوادم التخزين المتعددة وخوادم التطبيقات وبرامج إدارة التخزين.
قد يستخدم مركز بيانات واحد جميع تكوينات التخزين الثلاثة - DAS و NAS و SAN - وأنواع File Storage و Block Storage و Object Storage .
تشير طوبولوجيا شبكة مركز البيانات إلى التخطيط المادي والترابط بين أجهزة شبكة مركز البيانات، بما في ذلك البنية التحتية والاتصالات بين الخوادم والعناصر وتدفق البيانات.
تتكون شبكة مركز البيانات من معدات شبكية مختلفة، مثل المحولات والموجهات والألياف البصرية التي تربط حركة البيانات عبر الخوادم (تسمى حركة البيانات شرقاً/غرباً) وإلى الخوادم أو منها إلى العملاء (تسمى حركة البيانات شمالاً/جنوباً).
كما هو مذكور أعلاه، يحتوي مركز البيانات عادةً على خدمات شبكة افتراضية. تتيح هذه القدرات إنشاء شبكات متراكبة محددة بالبرمجيات، مبنية فوق البنية التحتية المادية للشبكة، لاستيعاب ضوابط أمنية محددة أو اتفاقيات مستوى الخدمة (SLAs).
تحتاج مراكز البيانات إلى اتصالات ذات نطاق ترددي عالٍ للسماح بالاتصالات بين الخوادم وأنظمة التخزين وبين حركة بيانات الشبكة الواردة والصادرة. بالنسبة لمراكز البيانات فائقة النطاق، يمكن أن تتراوح متطلبات النطاق الترددي من عدة جيجابت في الثانية (Gbps) إلى تيرابايت في الثانية (Tbps).
يجب أن تكون مراكز البيانات متاحة دائمًا على كافة المستويات. تتمتع معظم الخوادم بإمدادات طاقة مزدوجة. تحمي إمدادات الطاقة غير المنقطعة التي تعمل بالبطارية (UPS) من اندفاعات الطاقة وانقطاع التيار الكهربائي لفترة وجيزة. يمكن أن تعمل المولدات الكهربائية القوية في حالة حدوث انقطاع أكثر خطورة في التيار الكهربائي.
تُعد إدارة الكابلات من الأمور المهمة في تصميم مركز البيانات، حيث تربط الكابلات المختلفة آلاف الخوادم. إذا كانت أسلاك الكابلات قريبة جدًا من بعضها البعض، فقد تتسبب في حدوث تشويش متبادل، مما قد يؤثر سلبًا على معدلات نقل البيانات ونقل الإشارة. أيضاً، إذا تم تجميع عدد كبير جداً من الكابلات معاً، فقد تولد حرارة زائدة. يجب أن يراعي إنشاء مراكز البيانات وتوسيعها قوانين البناء ومعايير الصناعة لضمان كفاءة الكابلات وأمانها.
يعد فترة التعطل في مركز البيانات مكلفًا لموفري مراكز البيانات وعملائهم. يبذل مشغلو مراكز البيانات والمهندسون جهودًا كبيرة لزيادة مرونة أنظمتهم. تتضمن هذه التدابير مصفوفات مكررة من الأقراص المستقلة (RAIDs) للحماية من فقدان البيانات أو تلفها في حالة تعطل وسائط التخزين. تشمل التدابير الأخرى بنية تحتية لتبريد مركز البيانات الاحتياطي الذي يضمن تشغيل الخوادم في درجات حرارة مثالية، حتى في حالة فشل نظام التبريد الأساسي.
يمتلك العديد من موفري مراكز البيانات الكبيرة مراكز بيانات تقع في مناطق متميزة جغرافيًا. في حالة حدوث كارثة طبيعية أو اضطراب سياسي في منطقة ما، يمكن نقل العمليات إلى منطقة مختلفة للحصول على خدمات غير متقطعة.
يستخدم Uptime Institute نظامًا من أربعة مستويات لتقييم التكرار والمرونة في مراكز البيانات.4
تم تصميم مراكز البيانات وتجهيزها للتحكم في العوامل البيئية المترابطة التي يمكن أن تلحق الضرر بالأجهزة أو تدمرها وتؤدي إلى فترة التعطل.
مراكز البيانات تحتوي على معلومات حساسة وتطبيقات حساسة للأعمال، الأمر الذي يستدعي وجود الاستراتيجية أمنية شاملة تمتد عبر مراكز البيانات المادية والبيئات السحابية المتعددة.
تشمل تدابير أمن مركز البيانات الأمن المادي للأجهزة والتخزين، إلى جانب الضوابط الإدارية وضوابط الوصول. كما أنها تغطي أمن تطبيقات البرامج والسياسات والإجراءات التنظيمية. تتطلب مراكز البيانات فائقة النطاق، على سبيل المثال، جدران حماية متخصصة وبروتوكولات أخرى لتعزيز الأمن السيبراني.
تشمل إدارة مركز البيانات المهام والأدوات التي تحتاجها المؤسسات للحفاظ على تشغيل مراكز البيانات الخاصة بها وتأمينها وامتثالها. الشخص المسؤول عن تنفيذ هذه المهام يُعرف باسم مدير مركز البيانات.
يقوم مدير مركز البيانات بإجراء الصيانة العامة، مثل ترقيات البرامج والأجهزة أو التنظيف العام أو تحديد الترتيب المادي للخوادم. كما يتخذ تدابير استباقية أو تفاعلية ضد أي تهديد أو حدث يضر بمركز البيانات.
يمكن لمدراء مراكز البيانات في المؤسسة استخدام حلول إدارة البنية التحتية لمركز البيانات (DCIM) لتبسيط الإدارة الشاملة وتحقيق تحسين أداء تكنولوجيا المعلومات. توفر هذه الحلول البرمجية منصة مركزية لمديري مراكز البيانات لمراقبة جميع عناصر مركز البيانات وقياسها وإدارتها والتحكم فيها في الوقت الفعلي. ويشمل ذلك كل شيء بدءاً من عناصر تكنولوجيا المعلومات المحلية إلى المرافق مثل التدفئة والتبريد والإضاءة.
تشكل الاستدامة في الأعمال جزءًا أساسيًا من الممارسات البيئية والاجتماعية وحوكمة الشركات (ESG) . تشير Gartner إلى أن 87% من قادة الأعمال يخططون للاستثمار بشكل أكبر في الاستدامة في السنوات القادمة.5 ولتحقيق هذه الغاية، يتماشى الحد من التأثير البيئي لمراكز البيانات مع أهداف العمل الأوسع نطاقاً في الجهود العالمية لمكافحة تغير المناخ.
يؤدي انتشار أحمال التشغيل المستندة إلى الذكاء الاصطناعي اليوم إلى دفع نمو مراكز البيانات. وتشير تقديرات Goldman Sachs Research إلى أن الطلب على الطاقة في مراكز البيانات سوف ينمو بنسبة 160% بحلول عام 2030.5
الحاجة إلى تقليل استخدام الطاقة تدفع المؤسسات إلى دفع حلول الطاقة المتجددة لتشغيل مراكز البيانات فائقة النطاق الخاصة بها. وقد أدى هذا الحدث إلى نمو في مرافق البيانات الأخضر، أو مرافق البيانات المستدامة، التي تضم بنية تحتية لتكنولوجيا المعلومات وتستخدم تقنيات موفِّرة للطاقة لتحسين استخدام الطاقة وتقليل الأثر البيئي.
من خلال تبني تقنيات مثل المحاكاة الافتراضية، والأجهزة الموفِّرة للطاقة، ومصادر الطاقة المتجددة في مراكز البيانات، يمكن للمؤسسات تحسين استخدام الطاقة، وتقليل النفايات وتوفير المال. للشهادات دور محوري في التعرُّف على الممارسات المستدامة وتعزيزها داخل مراكز البيانات. تشمل الشهادات والجمعيات البارزة Leadership in Energy و Environmental Design (LEED) و Energy Star و Green Grid.
تعرَّف على كيفية مساهمة نهج مستودع بحيرة البيانات المفتوحة في تقديم بيانات موثوق بها وتنفيذ مشاريع التحليلات والذكاء الاصطناعي بشكل أسرع.
تم اختيار IBM كشركة رائدة للعام التاسع عشر على التوالي في تقرير Magic Quadrant من Gartner لعام 2024 لأدوات تكامل البيانات.
استكشف دليل قائد البيانات لإنشاء مؤسسة قائمة على البيانات وتعزيز ميزة الأعمال.
تعرَّف على أهمية الذكاء الاصطناعي المدعوم بالبيانات ودمج البيانات في تحضير البيانات المنظمة وغير المنظمة وتسريع نتائج الذكاء الاصطناعي.
تمكَّن من تبسيط الوصول إلى البيانات وأتمتة إدارة البيانات. اكتشف قوة دمج استراتيجية مستودع بحيرة البيانات في بنية بياناتك، بما في ذلك تحسين التكاليف لأعباء العمل وتوسيع نطاق الذكاء الاصطناعي والتحليلات لديك، باستخدام جميع بياناتك وفي أي مكان.
اكتشف كيف يتم دمج IBM Research بانتظام في الميزات الجديدة لبرنامج IBM Cloud Pak for Data.
احصل على رؤى فريدة حول تطور مشهد الحلول في مجال التحليلات وذكاء الأعمال (ABI)، مع تسليط الضوء على النتائج الرئيسية، والافتراضات، والتوصيات لقادة البيانات والتحليلات.
صمم استراتيجية بيانات تقضي على صوامع البيانات، وتقلل من التعقيدات وتحسّن جودة البيانات للحصول على تجارب استثنائية للعملاء والموظفين.
يتيح لك watsonx.data توسيع نطاق التحليلات والذكاء الاصطناعي باستخدام جميع بياناتك، أينما كانت، من خلال مخزن بيانات مفتوح وهجين ومُدار.
استفِد من قيمة بيانات المؤسسة باستخدام IBM Consulting، من خلال بناء مؤسسة تعتمد على الرؤى التي تقدِّم ميزة للأعمال.
1 "Google: The Dalles, OR Data Center," DataCenters.com.
2 "Investing in the rising data center economy," McKinsey & Company, 17 January 2023.
3 "IDC FutureScape: Worldwide Future of Digital Infrastructure 2023 Predictions," Mary Johnston Turner, IDC, 9 December 2022.
4 "Tier Classification System," Uptime Institute.
5 "AI is poised to drive 160% increase in data center power demand," Goldman Sachs Research, 14 May 2024.