سایت گوگل یکی از سایت‌های مرجع برای جستجو در اینترنت است. استقبال افراد برای استفاده از گوگل در بستر اینترنت بسیار گسترده است از این رو گوگل یکی از محبوب‌ترین سایت‌های دنیا معرفی شده است. گوگل برای انجام فعالیت جستجوی خود از ابزارهای بسیار جذاب و پر ارزشی استفاده می‌کند. یکی از این ابزار‌ها دیتاسنتر نام دارد. مطلب حاضر به بررسی دیتا سنتر های گوگل و عملکرد آنها پرداخته است.
دیتاسنترها (مراکزداده)
منظور از دیتاسنتر مجموعه ای کامل از نرم افزار ها و سخت افزارهایی ست که سایت را اداره می‌کنند. به عنوان مثال سایت گوگل یک سایتِ پر بازدید است که دارای دیتا سنترهای قدرتمندی‌ست. مراکز داده گوگل همان نرم افزارها و سخت افزارهای قدرتمندی هستند که شبکه جهانی اینترنت را روی سرورهای گوگل اداره می‌کنند. اطلاعات این مجموعه بزرگ از نرم افزار و سخت افزارِ دیتا سنتر گوگل کاملاً محرمانه هستند و از آن سخنی به میان نیامده است.
دیتا سنتر های گوگل
دیتا سنتر گوگل در سراسر دنیا و در مکان‌های خاصی توزیع شده است. این مکان‌ها عبارتند از: 1- آیووا 2- اورگان 3- گرجستان 4- کارولینای جنوبی 5- اولاهوما 6- فنلاند و 7- بلژیک. در تمام مکان‌های ذکر شده دیتا سنترها به گونه‌ای طراحی شده اند که دوستدار محیط زیست هستند.
دیتا سنترها برای انجام فعالیت برنامه ریزی شده خود به انرژی بسیار زیادی نیاز دارند تا بتوانند به عنوان یک نیروی فعال در مراکز بزرگ جستجو (مانند گوگل) کارآمدی خود را به نمایش بگذارند. انرژی دیتا سنترها باید از یک انرژی قابل تجدید ساخته شود؛ طبق این نکته دیتا سنتر های گوگل دوستداران واقعی محیط زیست به شمار می آیند.
از بین کارمندان گوگل فقط درصد کمی اجازه ورود به دیتا سنتر های گوگل را دارند و مردان و زنان زیادی در این دیتاسنترها به صورت 24 ساعته در 7 روز هفته مشغول به کار هستند.
بازبینی دیتا سنتر های گوگل
گوگل بر روی ساختار دیتا سنتر های خود حدود 12 سال است که بازبینی انجام می‌دهد. این باز بینی برای بهتر ساخته شدن دیتا سنترها انجام می‌شود. گوگل سعی دارد تا نیروی الکتریکی عملیات دیتا سنتر خود را در سطح جهان از 500 تا 681 مگا وات متغیر قرار دهد و همچنین قدرت پردازش را از 20 پتا فلاپ به 100 پتا فلاپ برساند. این گزاشات در سال 2008 از سوی گوگل منتشر شد. بعد از انتشار این خبر گوگل پردازش سرورهای دیتا سنتر خود را تست و اجرا نمود.
دیتا سنتر اورگانِ گوگل
در حقیقت جزئیات فعالیت این شبکه‌ها قابل دسترس نیست. شبکه‌های خصوصی همچون گوگل جزئیات سرورهای خود را به درستی انتشار نداده است. آنچه اخیراً از فعالیت دیتا سنتر های گوگل پرده برداشته شده است دیتا سنتر مکان اورگانِ گوگل است.
این دیتا سنتر بزرگ در رودخانه کلومبیا واقع شده که به پروژه «02» معروف است. هزینه پروژه «02» طبق آمار سال 2006 به 600 میلیون دلار رسیده است. این هزینه چیزی حدود دو برابر هزینه زمین فوتبال آمریکایی با برج‌های خنک سازی چهار طبقه است. پروژه عظیمِ «02» دارای برق هیدروالکتریکِ بسیار ارزانی‌ست.
آنچه جالب است درباره دیتا سنتر های گوگل بدانید
آنچه جالب است درباره دیتا سنتر های گوگل بدانید این است که گوگل برای دیتا سنترهای خود گونه ای از طرح کاهش مصرف انرژی را در پیش گرفته است. زیرا کاهش مصرف انرژی در دیتا سنتر در کنار رشد بستر اینترنتی از سربارهای انرژی غیر محاسباتی سرورها جلوگیری به عمل می‌آورد. همچنین برای وضوح بیشتر مدتی‌ست که گوگل از دیتا سنترهای جذاب خود رو نمایی کرده است.
بر اساس برنامه طرح ریزی شده سربار دیتا سنترهای گوگل تا 12 درصد کاهش داشته اند. انرژی زیاد دیتا سنترها همان انرژی استفاده شده در دستگاه‌های جستجو گر سرور هاست. زمانی که ما برای جستجوی خود به گوگل مراجعه می‌کنیم محاسبات انجام شده برای یافتن کلمه مورد جستجو در کل مراکز داده گوگل انجام می‌شود. به عبارت دیگر کار جستجو توسط تمام مراکز داده گوگل انجام می‌شود و با جدیدترین و یا بهترین دیتا سنتر های گوگل ارتباطی ندارد. همه دیتاسنترها در طول سال عملیات سنجش را انجام می دهند.
دیتا سنتر های گوگل دارای زیر ساخت‌های الکتریکی متفاوتی هستند. زیر ساخت‌های الکتریکی این دیتا سنترها در شرایط آب و هوایی مختلف واقع شده‌اند. شرایط متغیر آب و هوایی معیارهایی برای مقادیر PUE هستند. معیارهای ذکر شده در میزان سنجش مصرف برق و انرژی به صورت جداگانه پیگیری خواهند شد. این مقایسه برای ساختار خنک سازی تجهیزات ICT بسیار حائز اهمیت است. به عبارت دیگر در ارزیابی مصرف انرژی سرورها این تجهیزات فناوری اطلاعات است که در ذخیره سازی و شبکه سازی مورد توجه قرار گرفته است. غیر از موارد بیان شده سایر اشیای وارد به دیتا سنتر را سربار می‌گویند.
طراحی شبکه کنونی مراکز داده گوگل
در خصوص طراحی شبکه کنونی مراکز داده گوگل به این نکته اشاره می کنیم که ظرفیتی حدود 13/1 پتا بیت در ثانیه به صورت حد اکثری به دیتا سنتر های گوگل نیرو می بخشد. این مقدار چیزی حدود 100 برابر بیشتر از اولین شبکه دیتا سنتر گوگل نسبت به 10 سال قبل است. در واقع نیروبخشی به دیتا سنتر گوگل در زمان حال نسبت به گذشته بسیار توسعه یافته است.
شبکه طراحی شده در دیتا سنتر های گوگل به صورت سلسله مراتبی است که در سه طبقه سوئیچ می شود و ساختاری مشابه ساختار یک تراشه دارد. پروتکل استانداردی در آن دیده نمی‌شود؛ فقط نرم افزار کنترلی آن میان تمام سوئیچ ها به صورت مشابه اعمال می‌شود.
شبکه سازی مراکز داده گوگل چیزی فراتر از آن است که گفته شد. این شبکه سازی به صورت شبکه وار به انجام فعالیت خود اقدام می کند. یعنی برای کارهای محاسبات خود یک مکان خاص و برای ذخیره و توزیع نیز مکان‌های دیگری تعبیه کرده است. این شبکه بندی صرفاً به خاطر استفاده بهینه از گوگل است تا کار جستجو را به بهترین وجه ممکن انجام دهد. این فعالیت پیوسته در شبکه دیتا سنتر های گوگل به افزایش ظرفیت در شبکه نیاز ضروری دارد. ارتقاء این نیاز منجر به رشد شبکه در دیتا سنتر ها شده است.
پهنای باند
در خصوص پهنای باند این شبکه عظیم در دیتا سنتر گوگل آنچه شگفت انگیز است قانون پیش روی مور مانند آن است. یعنی برای انجام فعالیت جستجوی دیتا سنتر گوگل میزان پهنای باند شبکه طراحی شده در حال گسترش روز افزون است. در پردازش محاسبات جستجو به یک قدرت بالا در بهره برداری از تکنولوژی‌های ذخیره سریع نیاز است. به عبارت بهتر برای فلش و حافظه در این شبکه عظیم دیتا سنتری به نوع غیر فرار آن نیاز داریم.
طراحی شبکه دیتا سنتر در گوگل این فرصت را می دهد تا میان خود و سایر شبکه های دیگر در زمان آپ دیت اختلالی وارد نکند. از این رو باید به این نکته اشاره کرد که آنچه گوگل برای فعالیت خود نیاز داشت یک فعالیت مستمر در طول یک دهه بود که هم اکنون به چنین توسعه ای رسیده است؛ بنابراین نباید از آن بی‌تفاوت گذشت. این تلاش ده ساله می‌تواند برای سایر توسعه دهندگان قابل استفاده باشد. ویژگی “open source” توسعه جهانی را برای فعالیت جستجوی دیتا سنتر گوگل فراهم نموده است.
گوگل 20 هکتار زمین در هلند می خرد
طبق گزارش ها، مرکز داده حداکثر 8 هکتار در شهرک صنعتی Westpoort واقع در غرب Hoogkerk خواهد بود. جزئیات بیشتر یا شرایط قرارداد خرید زمین به اشتراک گذاشته نشد، اما این شرکت قصد دارد ساخت و ساز را در پاییز 2023 آغاز کند. به گفته این شرکت، این یک “تاسیسات ماهواره ای در مقیاس کوچک” است. گوگل گفت که مرکز داده ضروری است زیرا “مردم بیشتر و بیشتری از منابع دیجیتال استفاده می کنند و سازمان ها به طور انبوه به کار از فضای ابری روی می آورند.” گوگل در مورد این خبر اطلاعیه رسمی نداده است و مشخص نیست که این شرکت چقدر در این پروژه سرمایه گذاری کرده است. پس از امضای قرارداد خرید با شهرداری، گوگل درخواستی برای مجوز زیست محیطی ارسال کرده است.
گفته شده است که پس از قرارداد شرکت گوگل موظف است که الزامات برنامه ریزی شهری و چشم انداز سختی را تعیین کند. به عنوان مثال، فضای سبز و آب باید در اطراف مرکز داده نصب شود. سقف مرکز داده نیز با حداقل 70 درصد پنل های خورشیدی پوشیده شده است. گرمای باقیمانده از مرکز داده نیز باید به نفع شبکه گرمایش گرونینگن باشد و گوگل کمک مالی «قابل توجهی» به ساخت جاده‌ها در شهرک صنعتی Westpoort می‌کند.
گزارش شد ه است که QTS اخیراً 9 میلیون دلار در معامله با بندر دریایی گرونینگن برای خرید زمین نزدیک دو مرکز داده خود در استان هزینه کرده است. این خبر در زمان دشواری برای مراکز داده در هلند منتشر می‌شود، زیرا دولت‌های ایالتی و محلی به دنبال محدود کردن توسعه مراکز داده در مقیاس بزرگ هستند. در ماه فوریه، دولت هلند یک تعلیق 9 ماهه برای مجوزهای مراکز داده در مقیاس فوق‌العاده وضع کرد، که توسط دولت به عنوان تأسیسات با بیش از 10 هکتار و با تقاضای برق 70 مگاوات یا بیشتر تعریف شده است.
با این حال، مناطق خاصی در داخل استان های گرونینگن و هلند شمالی مستثنی شدند، زیرا آنها در لبه هلند قرار دارند و به انرژی های تجدیدپذیر دسترسی دارند.
مایکروسافت و گوگل امکاناتی در منطقه هلندز کرون هلند دارند. کار بر روی دومین تسهیلات مایکروسافت در حال انجام است، اما به دلیل تعدادی از چالش های قانونی به تعویق افتاده است. این تأسیسات به دلیل قرار گرفتن در شهرک صنعتی ظاهراً از این اطلاعیه مستثنی است. گزارش ها حاکی از آن است که برنامه های ایجاد مرکز داده دوم گوگل در این منطقه به دلیل مقاومت محلی کنار گذاشته شده است.
طراحی شبکه‌های پیشرفته برای افزایش پهنای باند دیتاسنترهای گوگل
دیتاسنتر های گوگل برای پشتیبانی از حجم عظیم ترافیک جستجو و خدمات ابری به شبک ه‌های پیشرفته با پهنای باند بالا نیاز دارند. این شبکه ها از معماری های نرم افزارمحور (SDN) استفاده می‌کنند، که با استاندارد های IEEE 802.1 برای شبکه های اترنت همخوانی دارند. در دیتاسنتر گرجستان گوگل از سوئیچ های پرسرعت با ظرفیت 200 ترابیت بر ثانیه بهره می‌برد که مقیاس پذیری و سرعت انتقال داده را افزایش می‌دهد. این سوئیچ ها با پروتکل های اختصاصی گوگل بهینه سازی شده اند، تا تأخیر را به حداقل برسانند گوگل همچنین از فناوری های فیبر نوری با ظرفیت بالا برای اتصال بین دیتاسنتر ها استفاده می‌کند، که با استاندارد های ITU-T G.694.1 برای شبکه های نوری سازگار است. این فناوری امکان انتقال داده با سرعت چند ترابیت بر ثانیه را فراهم می‌کند. برای مدیریت ترافیک شبکه گوگل از الگوریتم های هوش مصنوعی استفاده می‌کند که ترافیک را به صورت بلادرنگ تحلیل کرده و مسیرهای بهینه را انتخاب می‌کنند. این الگوریتم ها با استاندارد های IEEE 2800 برای کاربرد هوش مصنوعی در سیستم های صنعتی همخوانی دارند. دیتاسنتر های گوگل از حافظه های غیرفرار NVMe برای ذخیره سازی سریع داده ها بهره می‌برند که با استاندارد های NVMe 2.0 سازگار است. این حافظه ها زمان دسترسی به داده ها را کاهش داده و عملکرد جستجو را بهبود می‌بخشند. گوگل همچنین از معماری شبکه های چندلایه با افزونگی بالا استفاده می‌کند که با استاندارد های TIA-942 برای قابلیت اطمینان دیتاسنتر ها هماهنگ است. این معماری از قطعی خدمات جلوگیری کرده و پایداری را تضمین می‌کند. در دیتاسنتر آیووا گوگل از فناوری های فشرده سازی داده برای افزایش بهره وری پهنای باند استفاده می‌کند که مصرف انرژی شبکه را تا 15 درصد کاهش داده است. این نوآوری ها گوگل را به یکی از پیشگامان در طراحی شبکه های دیتاسنتر تبدیل کرده است. این سیستم ها امکان ارائه خدمات جستجو و ابری با سرعت و قابلیت اطمینان بالا را فراهم می‌کنند.