ما المقصود بمركز البيانات فائق النطاق؟

نظرًا للطلب المتزايد باستمرار على تخزين البيانات، يتم استخدام مراكز البيانات فائقة النطاق على نطاق واسع عالميًا من قِبل العديد من المزوِّدين ولأغراض متنوعة تشمل الذكاء الاصطناعي والأتمتة وتحليلات البيانات وتخزين البيانات ومعالجة البيانات وغيرها من مهام حوسبة البيانات الكبيرة.

يجدر بنا أن نتوقف لحظة لتوضيح هذه المصطلحات وأي غموض قد تنطوي عليه. بادئ ذي بدء، غالبًا ما يتم استخدام هذه المصطلحات بالتبادل، ما قد يسبب بعض الارتباك.

غالبًا ما يُستخدم مصطلح "Hyperscalers" للإشارة إلى مراكز البيانات فائقة النطاق كاسم مستعار. ولكن للأسف، هذا المصطلح له معنى محدد ومعروف مسبقًا، وغالبًا ما يتم استخدامه أيضًا للإشارة إلى مزوِّدي الخدمات السحابية مثل AWS والشركات الأخرى التي تقدِّم خدمات مراكز البيانات فائقة النطاق.

نظرًا لأنه يمكن استخدام المصطلح نفسه للإشارة إلى كل من نوع من مراكز البيانات والشركات المتخصصة في الحوسبة فائقة النطاق والتي تقدِّم هذه المراكز، فإن احتمال حدوث لبس وارد (مثل: "أنشأ مركز البيانات فائق النطاق مركز بيانات فائق النطاق"). لذلك، ولأغراض هذه الصفحة، سنناقش مراكز البيانات فائقة النطاق وسنشير إلى كل مزوِّد خدمات سحابية (CSPs) بالمصطلح الفريد الخاص به، مع تجنُّب استخدام المصطلح العام "Hyperscaler".

تستطيع مراكز البيانات (بجميع أحجامها) تتبُّع أصولها وصولًا إلى المفهوم المهم لمحاكاة البيانات الافتراضية. تستخدم المحاكاة الافتراضية البرمجيات لإنشاء طبقة تجريدية فوق أجهزة الكمبيوتر، والتي تمكِّن من تقسيم عناصر جهاز كمبيوتر واحد إلى عدة أجهزة افتراضية (VMs). يعمل كل جهاز افتراضي (VM) بنظام تشغيله الخاص ويتصرّف كجهاز كمبيوتر مستقل، على الرغم من أنه يعمل على جزء فقط من أجهزة الكمبيوتر الأساسية الفعلية. وبهذه الطريقة، تعمل المحاكاة الافتراضية على تمكين الحوسبة السحابية.

يختلف مركز البيانات فائق النطاق عن مراكز البيانات التقليدية بشكل أساسي بسبب حجمه الكبير للغاية. يحتاج مركز البيانات فائق النطاق إلى موقع فعلي واسع بما يكفي لاستيعاب جميع المعدات المرتبطة به، بما في ذلك ما لا يقل عن 5,000 خادم وربما أميال من معدات الاتصال. على هذا النحو، يمكن لمراكز البيانات فائقة النطاق أن تشمل بسهولة ملايين الأقدام المربعة من المساحة.

يُعَد التكرار جانبًا مهمًا آخر في مراكز البيانات فائقة النطاق، ويعني ببساطة توفير تدابير و/أو أجهزة احتياطية يمكنها العمل تلقائيًا في حال تعطُّل الأجهزة أو انقطاع التيار الكهربائي. ويُعَد مهمًا بشكل خاص لمراكز البيانات فائقة النطاق، لأن هذه الأنظمة غالبًا ما تعمل تلقائيًا في الخلفية وعلى مدار الساعة وبإشراف مباشر محدود.

ستواجه المؤسسات التي تريد تشغيل مركز بيانات فائق النطاق عددًا كبيرًا من القرارات التي يتعين عليها اتخاذها أثناء تحديدها لأفضل مسار عمل يجب اتباعه. قد يكون أول هذه الأسئلة: "هل نبني المركز أم نستأجره؟" فحتى بناء مركز بيانات متوسط الحجم سيتطلب مستوى معينًا من الاستثمار. ويتطلب بناء مركز بيانات فائق النطاق التزامًا ماليًا أكبر بكثير.

يختار العديد من الشركات خيارًا آخر عبر الاعتماد على مركز بيانات مشترك، وهو مركز بيانات يعمل مالكوه على تأجير المرافق ومساحة الخوادم لشركات أخرى. يجب أن يكون واضحًا على الفور سبب جاذبية هذه الطريقة: فاستئجار مساحة للأجهزة يتطلب استثمارًا أقل بكثير مقارنةً ببناء هيكل كامل لاستيعاب المعدات، على الأقل من حيث الأموال المدفوعة مقدمًا.

عند مقارنة الخيارين الأساسيين، يتضح أن لكل منهما مزاياه وعيوبه. عادةً ما يكون بناء مركز بيانات فائق النطاق مكلفًا ويتطلب جهدًا كبيرًا، ولكنه يوفر أيضًا مرافق فائقة النطاق مصممة خصيصًا للشركة، مع تحسين جميع جوانبها القابلة للتعديل.

في المقابل، يوفر استئجار مساحة في مركز بيانات مشترك مزيدًا من المرونة ويتطلب استثمارًا أقل بكثير. لكن من غير المرجح أن يكون مركز البيانات المشترك قد تم تصميمه وفق المواصفات المثالية للعميل.

تسعى بعض المؤسسات إلى خيار آخر يضمن لها أنه مع تقدمها المستمر، ستتمكن من التوسع دون الحاجة إلى شراء معدات تخزين إضافية ومكلِّفة لنظامها القائم على السحابة الخاصة. بالنسبة إلى العديد من هذه الشركات، يكمن الحل المناسب في الانتقال من نظام خاص بها ونقل عملياتها إلى بيئة السحابة العامة، كما هو الحال مع تطبيقات البرمجيات كخدمة (SaaS) مثل Microsoft 365 أو Google Suite.

هناك أشكال أخرى مثل مراكز البيانات المعيارية، وهي مرافق مصممة مسبقًا ليتم استخدامها كمراكز بيانات. لا تقتصر مراكز البيانات المعيارية على كونها مصممة مسبقًا فحسب، بل تأتي أيضًا مزوَّدة بمسارات مسبقة ومجهزة بمعدات التبريد اللازمة. تُعَد مراكز البيانات المعيارية مثالية للمؤسسات التي تريد تجربة وظائف مركز البيانات بشكل محدود قبل إجراء استثمارات ضخمة، وكذلك للشركات التي تحتاج إلى تنفيذ حل موثوق به لمركز البيانات بسرعة.

تم استخدام مراكز البيانات منذ الأربعينيات، عندما كانت أجهزة الكمبيوتر الضخمة تملأ مساحات كاملة من الأقسام. مع تحسُّن كفاءة حجم أجهزة الكمبيوتر عبر السنوات، تطورت أيضًا المساحة المخصصة لها داخل المنشآت. ثم، في التسعينيات، ظهر أول تدفق من أجهزة الكمبيوتر الصغيرة، ما أدى إلى تقليل المساحة المطلوبة لعمليات تكنولوجيا المعلومات بشكل جذري. لم يمض وقت طويل قبل أن تتم الإشارة إلى "غرف الخوادم" باسم "مراكز البيانات".

من حيث التطورات المهمة، يُعَد أن أول مركز بيانات فائق النطاق تم إطلاقه غالبًا في عام 2006 بواسطة شركة Google في داليس، أوريغون (بالقرب من بورتلاند). يشغِّل هذا المرفق فائق النطاق حاليًا مساحة تبلغ 1.3 مليون قدم مربع ويعمل به حوالي 200 مشغِّل لمراكز البيانات. تم استخدام مصطلح "حاليًا" لأن Google تعمل الآن على خطط لتوسيع "حرم الطاقة" هذا من خلال مشروع توسعة بقيمة 600 مليون دولار أمريكي، يضيف مبنى خامس بمساحة 290,000 قدم مربع. وإظهارًا لالتزامها المستمر بهذه التكنولوجيا، تُدير Google الآن 14 مركز بيانات في الولايات المتحدة، بالإضافة إلى 6 في أوروبا، و3 في آسيا، و1 في تشيلي.

في الوقت الحالي، توجد أكبر مرافق فائقة النطاق في العالم في منطقة منغوليا الداخلية في الصين. وهناك تُدير شركة China Telecom مركز بيانات فائق النطاق تبلغ مساحته حوالي 10.7 ملايين قدم مربع. وبعبارة أخرى، فإن أكبر مركز بيانات يعادل مساحة 165 ملعب كرة قدم أمريكية قياسيًّا، متصلة في مساحة بعرض 11 ملعبًا وطول 15 ملعبًا. وليس من المستغرب أن هذا المركز فائق النطاق (الذي بلغت تكلفته 3 مليارات دولار أمريكي للبناء) مجهز بكافة التجهيزات اللازمة للعمل، ويضم أيضًا مرافق إقامة لمشغِّلي مركز البيانات فائق النطاق العاملين فيه.

قد يكون تصنيف الشركات الرائدة في مجال مراكز البيانات فائقة النطاق أمرًا معقدًا. أولًا، هناك مسألة تحديد المعايير التي سيتم استخدامها، وهي مسألة سهلة نسبيًا. من الناحية النظرية، يمكن التركيز على عدد مراكز البيانات فائقة النطاق المملوكة أو المبنية، لكن هذا ليس مقياسًا دقيقًا تمامًا لتقييم تقديم الشركة للخدمات السحابية، نظرًا لأن العديد من الشركات (بما في ذلك Apple) تستأجر بعض مراكز البيانات التي تستخدمها من مزوِّدين آخرين.

وهذا يترك وسيلة واحدة فقط للمقارنة: نسبة الحصة السوقية. ويُعَد هذا في النهاية أفضل مؤشر على الشركات التي توفِّر مراكز البيانات فائقة النطاق التي تقود السوق فعليًا. حتى لو كانت هذه الطريقة غير كاملة إلى حد ما، نظرًا لأن سوق الحوسبة فائقة النطاق لا يظل ثابتًا أبدًا - فهو دائم التغير.

ومع ذلك، هناك العديد من المؤشرات التي توضِّح أن ثلاثة من مزوِّدي مراكز البيانات فائقة النطاق يحتفظون حاليًا بسيطرة قوية على أكبر شريحة من هذا السوق:

حاليًا، تُعَد AWS أكبر مزوِّد للخدمات السحابية فائقة النطاق، بحصة سوقية AWS تبلغ نحو 32%. تعمل AWS في 32 منطقة سحابية و102 منطقة توافر، بمساحة إجمالية تبلغ 33.5 مليون قدم مربع. تشتهر AWS بخبرتها في الأتمتة وإدارة قواعد البيانات وتحليلات البيانات.

تستحوذ منصة Azure الشهيرة من Microsoft حاليًا على نحو 23% من سوق الحوسبة فائقة النطاق. تعمل Azure في 62 منطقة سحابية، مع 120 منطقة توافر. ليس من المستغرب أن تعمل Microsoft Azure بشكل جيد خاصةً بالتكامل مع برامج Microsoft لمراكز بيانات المؤسسات.

اشتهرت Google Cloud في الأصل وبشكل رئيسي بخبرتها الواسعة في إدارة البيانات، وتسيطر حاليًا على نحو 10% من سوق الحوسبة فائقة النطاق، وتعمل في 39 منطقة سحابية و118 منطقة توافر. بالإضافة إلى إدارة البيانات ومعالجتها، تجذب GCP الشركات نظرًا لقوتها في الذكاء الاصطناعي والتحليلات المتقدمة.

يعمل العديد من المزوِّدين الآخرين في هذا السوق نفسه ضمن مستوى ثانوي من نسبة الحصة السوقية.

• Alibaba Cloud: على الرغم من أنها ليست بحجم AWS أو غيرها من المزوِّدين الكبار، فإن Alibaba تمتلك حصة سوقية قوية في مجال الحوسبة فائقة النطاق في منطقة آسيا والمحيط الهادئ. وتشمل عروضها البارزة منتجات متعلقة بالبنية التحتية وخدمات الذكاء الاصطناعي.

• Apple: تستخدم Apple نموذجًا هجينًا لخدماتها السحابية. تمتلك Apple ثمانية مراكز بيانات في الولايات المتحدة وأوروبا والصين، مع خطط لبناء المزيد. بالإضافة إلى ذلك، تمتلك Apple عقود إيجار متعددة السنوات لخدمات الحوسبة السحابية من مزوِّدين مثل AWS وGCP.

• IBM Cloud: ارتبطت IBM Cloud منذ وقت طويل بتوسيع التكنولوجيا، وتمتلك خبرة عميقة في العمل مع مراكز بيانات المؤسسات وتقديم الخدمات في مجموعة واسعة من المجالات ذات الصلة. مؤخرًا، أعاد العمل الرائد للشركة في مجال الذكاء الاصطناعي تعزيز حضورها في السوق.

• Meta Platforms: الشركة الأم وراء منصات الإنترنت الشهيرة مثل Facebook وInstagram، تعمل Meta Platforms على إدارة 21 مركز بيانات فائق النطاق حول العالم بمساحة إجمالية تتجاوز 50 مليون قدم مربع.

• Oracle Cloud Infrastructure (OCI): وضعت OCI نفسها كبديل منخفض التكلفة لـ AWS، حيث تقدِّم خدمات مماثلة بأسعار منخفضة بشكل ملحوظ. تتفوق OCI في تمكين إنشاء التطبيقات السحابية الأصلية وتسهيل ترحيل أعباء العمل ذات المهام الحساسة إلى السحابة.

يُعَد استهلاك الطاقة هو القضية الأكثر إلحاحًا المتعلقة بمراكز البيانات فائقة النطاق. الطاقة الحاسوبية الهائلة اللازمة لتشغيل مراكز البيانات فائقة النطاق تأتي من كمية كبيرة من الكهرباء. مثل صعود العملات المشفرة وتعدين البيتكوين، تُعَد مراكز البيانات فائقة النطاق تطورًا تكنولوجيًا حديثًا، وحاجتها الكبيرة إلى الطاقة تجعلها إلى حد ما متعارضة مع أهداف الاستدامة البيئية، رغم أن بعض الشركات تجد طرقًا للتخفيف من هذه المشكلات أو حتى القضاء عليها.

بالإضافة إلى تشغيل الآلاف من خوادم الكمبيوتر بشكل مستمر، يجب أيضًا مراعاة الاحتياجات الكهربائية لمعدات الطاقة والشبكات (مثل المحولات وأجهزة التوجيه)، إلى جانب أنظمة التبريد الحيوية التي تحمي الأجهزة من الوصول إلى حالات التحميل الحراري الزائد. وكل ذلك قبل أن نأخذ بعين الاعتبار تكاليف إنشاء وتشغيل هيكل ضخم يضم هذا الكم الهائل من الأنشطة.

لهذا السبب، تُعَد كفاءة استخدام الطاقة أمرًا بالغ الأهمية لتشغيل مراكز البيانات فائقة النطاق بشكل فعَّال. إذا كان أحد الخوادم لا يعمل بأقصى كفاءة، فقد يُعتبر ذلك أمرًا ذا أهمية ضئيلة. لكن إذا كانت المنشآت فائقة النطاق تحتوي على الآلاف من الخوادم التي لا تعمل بكفاءة، فسيُعتبر ذلك مشكلة أكبر بكثير وأكثر تكلفة.

حسب حجمها، قد تتطلب مراكز البيانات فائقة النطاق طاقة بمستوى ميجاواط أو حتى جيجاواط. هناك تفاوت كبير بين مراكز البيانات فائقة النطاق، ما يجعل تحديد متوسط استهلاك الطاقة أمرًا صعبًا. هذه الإرشادات المتعلقة بمراكز البيانات ذات الأحجام المختلفة ليست تعريفات رسمية، لكن تم اعتمادها بشكل غير رسمي على مر الزمن، ويمكن أن تساعدنا على فهم هذه المنشآت بشكل عام.

• مركز البيانات المصغر: يُعَد أصغر مركز بيانات معترَف به ويُستخدم عادةً من قِبل شركة واحدة أو للمكاتب البعيدة. عادةً ما تحتوي مراكز البيانات المصغرة على 10 رفوف خوادم أو أقل، ما يعادل قدرة إجمالية تقارب 140 خادمًا. عادةً ما تشغل مراكز البيانات الصغيرة مساحة أقل من 5,000 قدم مربع. استهلاك الطاقة: أقل من 100 إلى 150 كيلوواط.

• مركز البيانات الصغير: عادةً ما تتطلب مراكز البيانات الصغيرة مساحة تتراوح بين 5,000 و20,000 قدم مربع، وقد تستوعب من 500 إلى 2,000 خادم. استهلاك الطاقة: من 1 إلى 5 ميجاواط.

• مركز البيانات المتوسط: عادةً ما يحتوي مركز البيانات المتوسط في الموقع على ما بين 2,000 و5,000 خادم. وبالمثل، قد تتراوح مساحته بين 20,000 و100,000 قدم مربع.استهلاك الطاقة: حوالي 100 ميجاواط.

• مراكز البيانات فائقة النطاق: وفقًا لتعريف IDC لمركز البيانات فائق النطاق، لكي يُعَد المركز فعليًا مركز بيانات فائقة النطاق، يجب أن يحتوي على ما لا يقل عن 5,000 خادم وأن يغطي مساحة فعلية لا تقل عن 10,000 قدم مربع. استهلاك الطاقة: أكثر من 100 ميجاواط.

الاحتياجات الهائلة للطاقة التي تتطلبها مراكز البيانات فائقة النطاق تشكِّل تحديًا جغرافيًا للشركات التي تريد الاستثمار بكثافة في هذا النوع من البنية التحتية.

تختلف تكلفة الطاقة حسب الموقع، وغالبًا ما تتجه الشركات إلى دول نامية أو مناطق إقليمية كمواقع محتملة لبناء مراكز البيانات فائقة النطاق، نظرًا لجاذبية أسعار الكهرباء في تلك الاقتصادات.

لكن هذا ليس سوى معيار واحد يجب أخذه في الاعتبار. يُعَد العثور على منطقة تتميز بمصدر طاقة ميسور التكلفة أمرًا أساسيًا، تمامًا مثل مراعاة الاستدامة المحلية. ولكن الأمر نفسه ينطبق على اختيار موقع من غير المحتمل أن يتعرض لظروف جوية خطرة ومتكررة قد تهدد الوظائف الحرجة للشركة بسبب انقطاع التيار أو توقف العمليات.

تسعى الشركات إلى تحقيق توازن بين مبادراتها المؤسسية وأهداف الاستدامة، بحيث تكون مراكز البيانات فائقة النطاق اقتصادية في التشغيل وتترك بصمة كربونية خفيفة قدر الإمكان. بل إن السعي إلى تقليل استخدام الطاقة يدفع الشركات إلى تبنّي حلول الطاقة المتجددة لتشغيل مراكز البيانات فائقة النطاق. تعمل معظم الشركات الكبرى العاملة في مجال مراكز البيانات فائقة النطاق الآن على دراسة أو البدء باستكشاف خيارات الطاقة المتجددة مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح كوسيلة لتعويض استهلاكها الكبير للطاقة.

في بعض الحالات، تعهَّد مزوِّدو الخدمات السحابية بضمان أن تكون مراكز بياناتهم مستدامة بالكامل. الأكثر إبهارًا هي Apple، التي دعمت الاستدامة بإجراءات فعلية منذ عام 2014. ففي ذلك الوقت، أمرت الشركة بأن تعمل جميع مراكز بياناتها بالطاقة المتجددة بالكامل. منذ عقد من الزمن، تعمل جميع مراكز بيانات Apple على مزيج متنوع من خلايا الوقود الحيوي والطاقة المائية والطاقة الشمسية وطاقة الرياح.

لا تُظهر طفرة البيانات أي علامة على التوقف أو التراجع. في الواقع، هناك الكثير من الأدلة التي تُشير إلى أن الأمر لا يزال في تصاعد مستمر.