افزونگی یا redundancy در سرور به چه معناست

کسب و کارهای امروزی برای انجام فعالیت‌های تجاری خود علاوه بر خرید سرور ، به مراکز داده و فضاهای ذخیره‌سازی مشترک نیاز دارند. با توجه به این‌که داده‌ها برای انجام عملیات تجاری حیاتی هستند، اگر دسترسی به سیستم فایلی غیر ممکن شود، چه اتفاقی می‌افتد؟ اگر سرور اضافی نداشته باشید یا سرور فاقد افزونگی باشد در چنین شرایطی کسب و کارتان با فاجعه بزرگی روبرو می‌شود. در این مقاله به مسئله redundancy یا افزونگی در سرور می‌پردازیم. با فالنیک همراه باشید.

تحقیقات نشان می‌دهد که ۹۰ درصد کسب‌وکارها فاقد برنامه بازیابی پس از فاجعه هستند و در صورتی که سرورهای اصلی آن‌ها به دلیل نقص سخت‌افزاری، حمله سایبری یا خطای کاربری با مشکل روبرو شود، فعالیت‌های تجاری مختل می‌شود. با این حال، اگر کسب و کاری دارای یک سرور اضافی باشد یا مولفه‌های سخت‌افزاری سرور دارای افزونگی باشند، در 96 درصد موارد، کسب‌وکارها قادر به غلبه بر حمله‌های باج‌افزاری و بازیابی اطلاعات هستند. با توجه به این موضوع، خرید یا آماده‌سازی سروری که مجهز به افزونگی باشد در ارتباط با پشتیبان‌گیری از داده‌ها و فعال نگه داشتن سرور به ویژه در ارتباط با بازیابی پس از فاجعه، مهم است.

افزونگی سرور چیست؟

از مفاهیم کلیدی که سرپرستان شبکه باید در مورد آن اطلاع داشته باشند، آستانه تحمل خطاست که به ادامه کار شبکه‌ها و زیرساخت‌ها در زمان بروز مشکل یا خرابی اشاره دارد. کلید حل این مشکل در مفهومی است که افزونگی نام دارد. هنگامی که شبکه‌ها و سرورها بر مبنای این اصل پیاده‌سازی شوند، خرابی سخت‌افزاری واحد یا یکی از تجهیزات کلیدی سرور باعث اختلال در عملکرد شبکه نمی‌شود، زیرا مولفه‌های دوم وظایف سخت‌افزار خراب را بر عهده می‌گیرند تا کارشناسان فرصت کافی برای جایگزینی تجهیزات خراب را داشته باشند. به همین دلیل است که شرکت‌های هوشمند و پیش‌رو هنگام تهیه سرورها به اصل افزونگی تجهیزات دقت نظر خاصی دارند.

افزونگی در ارتباط با خود سرور، شامل داشتن سرور اضافی است که نقش یک مولفه یدکی را بازی می‌کند که در صورت لزوم قادر است وظایف سرور اصلی که خراب شده است را بر عهده بگیرد. به بیان دیگر، یک نسخه تکراری از سرور اصلی است که تمامی خطوط ارتباطی و دستگاه‌های شبکه به آن متصل هستند. از این‌رو، اگر سرور اصلی به هر دلیلی از کار بیفتد، قادر است به عنوان سیستم اصلی به فعالیت‌های تجاری کسب و کار رسیدگی کند. آماده‌سازی یک سرور پشتیبان تضمین می‌کند که در صورت از دست دادن اطلاعات، کسب و کار همچنان می‌تواند فعالیت‌های تجاری خود را ادامه دهد.

افزونگی شامل کدام تجهیزات سرور است؟

تقریبا بیشتر مولفه‌های سخت‌افزاری سرور توانایی پشتیبانی از اصل افزونگی را دارند و گاهی اوقات بدون آن‌که اطلاع داشته باشید در حال استفاده از افزونگی تجهیزات هستید. به طور مثال، هنگامی که چند ترابایت حافظه اصلی روی سرور نصب می‌کنید تا برنامه‌های کاربردی به شکل روان اجرا شوند، ناخواسته افزونگی در ارتباط با حافظه اصلی را انجام داده‌اید. اما به شکل بدیهی‌تر، افزونگی موارد زیر را شامل می‌شود:

• افزوندگی در منبع تغذیه سرور

در شرایطی که برخی از کارشناسان شبکه تصور می‌کنند که هارد دیسک‌ها مولفه‌های اصلی مستعد خرابی هستند، اما تجهیزات دیگری نیز با این مشکل روبرو هستند. منابع تغذیه سرورها، اصلی‌ترین مولفه‌هایی هستند که با مشکل خرابی روبرو می‌شوند. به همین دلیل است که پیشنهاد می‌شود، هنگام راه انداختن سرور حتما از دو منبع تغذیه استفاده کنید تا اگر منبع تغذیه اصلی خراب شد، منبع تغذیه دوم به مدار وارد شده و انجام فعالیت‌های تجاری تداوم پیدا کند. البته، این مسئله در صورتی امکان‌پذیر است که سرور توانایی پشتیبانی از دو منبع تغذیه را داشته باشد.

سرورهای جدیدتر، امکان تشخیص خطاهای مربوط به پردازنده مرکزی نیز وجود دارد و مادربرد قادر است فرایندهای محاسباتی و پردازشی را به پردازنده مرکزی دوم انتقال دهد. همچنین، خطاهای حافظه قابل پیش‌بینی و مدیریت هستند تا در صورت خرابی حافظه اطلاعات از دست نرود. ترکیب این عوامل با یکدیگر باعث می‌شوند تا یک شبکه ارتباطی بتواند بدون مشکل به کار خود ادامه دهد و با مشاهده کوچک‌ترین نشانه‌ای از خرابی هشداری برای مدیر شبکه ارسال شود، اما اختلالی در عملکرد کسب‌وکار به وجود نیاید.

سرورهایی که فاقد افزونگی در ارتباط با منبع تغذیه هستند، شرایط یک کسب و کار را ناپایدار می‌کنند، زیرا در صورت خرابی و داشتن قرارداد پشتیبانی، دست‌کم باید چند ساعت به انتظار بنشینید تا منبع تغذیه جدید برسد و سرور دومرتبه به کار خود ادامه دهد. از این‌رو، در هنگام خرید سرور بهتر است به فکر خرید محصولاتی باشید که توانایی پشتیبانی از دو منبع تغذیه را دارند. نکته مهمی که باید در ارتباط با منابع تغذیه دوگانه به آن اشاره داشته باشیم، روش‌های مختلفی است که این مولفه‌‌ها بر مبنای آن کار می‌کنند. به طور معمول، منابع تغذیه بر مبنای یکی از سه روش زیر کار می‌کنند:

حالت فعال/غیر فعال: در روش فوق، پاورهای سرور دو حالت اولیه و ثانویه دارند. منبع تغذیه اولیه در وضعیت فعال پیکربندی می‌شود و منبع تغذیه دوم در وضعیت آماده به‌کار (Standby) قرار می‌گیرد. به طوری که یک منبع تغذیه اجازه دارد برق سرور را تامین کند. در صورتی که مشکلی در برق‌رسانی از جانب منبع تغذیه اول به وجود آید، پاور دوم به شکل خودکار به مدار وارد می‌شود و تمام بار کاری سرور را بر عهده می‌گیرد.

متعادل کننده بار: در روش فوق هر دو منبع تغذیه در وضعیت فعال-فعال پیکربندی می‌شوند. از این‌رو، هر دو منبع تغذیه به شکل یکسان برق تجهیزات را تامین می‌کنند. به همین دلیل از اصطلاح «متعادل‌سازی بار» برای توصیف این روش استفاده می‌شود. مشکلی که روش فوق دارد این است که هر دو منبع تغذیه در وضعیت فعال قرار دارند و با توجه به این‌که جریان الکتریکی از هر دو منبع تغذیه عبور می‌کند، در گذر زمان هر دو مستهلک می‌شوند. این تکنیک در شرایطی مفید است که سرور با افزایش ناگهانی ولتاژ روبرو شود و یکی از منابع تغذیه با مشکل روبرو شود.

دوگانه با تغییر بار: اصلی‌‌ترین مدلی که سرورها بر مبنای آن پیکربندی می‌شوند، دوگانه با تغییر بار است. مدل مذکور شبیه به مدل فعال و غیر فعال است، با این تفاوت که برخی مواقع بار به شکل موقت به منبع تغذیه دوم انتقال پیدا کند، اما به فاصله کوتاهی منبع تغذیه اصلی وظیفه تامین برق سرور بر عهده می‌گیرد.

• افزونگی در هارد دیسک‌های سرور

پس از منابع تغذیه، هارد دیسک‌ها از مولفه‌های مهمی هستند که مستعد خرابی هستند، زیرا دارای صفحات مغناطیسی در حال چرخش هستند که دائما کار می‌کنند و گاهی اوقات یک تکان شدید باعث می‌شود تا آسیب فیزیکی به آن‌ها وارد شود. علاوه بر این، اگر سرورها در مکان‌هایی مستقر شده باشند که لرزش‌های خیفی  دارند، مثل مجاورت شرکت در نزدیکی کارگاه ساختمانی، ناخواسته آسیب‌هایی به هارد دیسک سرورها وارد می‌شود، مگر این‌که از هارد دیسک‌های مجهز به حس‌گرهای تشخیص لرزه استفاده شده باشد که قیمت بالایی دارند. علاوه بر این، هارد دیسک‌ها با مشکلات دیگری مثل حمله‌های بدافزاری یا باج‌افزاری نیز روبرو هستند که باعث می‌شوند، اطلاعات از دست بروند. با توجه به این‌که هارد دیسک‌ها در گروه تجهیزات مکانیکی قرار می‌گیرند، هرچه تعداد عملیات خواندن و نوشتن روی آن‌ها زیاد باشد، عمر مفید آن‌ها کم می‌شود و اگر تمهیدات لازم در این زمینه در نظر گرفته نشده باشد، ممکن است در اثر خرابی، اطلاعات روی آن‌ها برای همیشه از دست برود. کارشناسان شبکه برای حل این مشکل از تکنیک آرایه‌ای از دیسک‌های مستقل (RAID) استفاده می‌کنند. رایج‌ترین الگوی مورد استفاده RAID-1 است که رید قرینه‌ نیز نام دارد. این سطح از رید آستانه تحمل خطای سرور در ارتباط با هارددیسک‌ها را بهبود می‌بخشد.

هنگامی که صحبت از افزونگی هارد دیسک‌ها به میان می‌آید، نوع معماری است که قرار است هارد دیسک‌ها بر مبنای آن‌ها پیکربندی شوند، مهم است. به‌طور مثال، افزونگی مبتنی بر قرینه‌سازی هزینه‌بر است، زیرا برای هر درایوی که قرار است میزبان اطلاعات باشد درایوی با همان حجم نصب شود تا پشتیبان دقیقی از اطلاعات آماده شود. همین مسئله باعث شده تا کارشناسان شبکه از تکنیک نوارکشی (Striping) و RAID-5 استفاده می‌کنند. در سطح سازمانی، کارشناسان از RAID-6 برای دستیابی به بهترین سطح از افزونگی هارد دیسک‌ها استفاده می‌کنند. در این حالت، سرور توانایی پشتیبانی از خرابی دو هارد دیسک و بازیابی اطلاعات از طریق بیت توازن را دارد. البته، هرچه تعداد هارد دیسک‌ها افزایش دهید به همان نسبت هزینه‌ها نیز افزایش می‌کنند. همچنین، در هنگام پیاده‌سازی افزونگی در ارتباط با هارد دیسک‌ها، بهتر است به سراغ خرید هارد دیسک‌هایی بروید که برای استوریج‌ها طراحی شده‌اند، زیرا توانایی کار در شرایط سخت را دارند. لازم به توضیح است که اصل افزونگی در ارتباط با حافظه‌های حالت جامد نیز صدق می‌کند. البته به شرطی که شاسی سرور توانایی پشتیبانی از این حافظه‌ها را داشته باشد.

• افزونگی در رایزر سرور

کارشناسان شبکه در ارتباط با مادربرد‌ سرورهایی که اسلات‌های کمی دارند، سراغ کارت رایزر یا به زبان ساده‌تر کارت PCI Express می‌روند تا اسلات‌های مادربور افزایش پیدا کند. کارت‌های PCI Express به شکل مستقیم به مادربورد متصل می‌شوند تا کارشناسان به اسلات‌های بیشتری دسترسی داشته باشند. در این حالت، امکان نصب کارت‌های شبکه، کنترلرکننده‌های هارد و گرافیک روی آن‌ها وجود دارد. به طور معمول، کارت‌های رایزر دارای اسلات‌های 8x و 16x هستند. هنگامی که قصد خرید این کارت‌ها را دارید باید به ابعاد فیزیکی PCIe، Lan‌هایی که در اسلات افزونه PCIe قرار دارند و نسخه PCIe دقت کنید. ارتفاع و طول اسلات‌های PCIe به دو حالت H که بیان‌گر ارتفاع و L که بیان‌گر طول است نشان داده می‌شوند. لازم به توضیح است که نسل چهارم PCIe در اواسط سال 2017 میلادی به بازار عرضه شد که پهنای باند و گذرگاه انتقال داده 64 گیگابیت بر ثانیه را ارائه می‌کند و در سرورهای کلاس سازمانی قابل استفاده است.

• افزونگی در پردازنده مرکزی سرور

افزونگی در ارتباط با پردازنده مرکزی نیز وجود دارد که البته این مسئله بیشتر در ارتباط با توانایی سرور در رسیدگی به بارهای کاری سنگین مورد استفاده قرار می‌گیرد. همچنین، زمانی که قصد استفاده از تمامی اسلات‌های یک سرور را داشته باشید یا در نظر داشته باشید از رایز دومی روی سرور استفاده کنید، در این حالت، نیازمند نصب پردازنده دوم هستید. افزونگی در سرورها تنها زمانی به دست می‌آید که سرور مجهز به دو اسلات پردازنده مرکزی باشد. در این حالت، ضمن قرار دادن پردازنده روی سرور باید از تمامی فن‌ها برای دفع گرمای زیاد استفاده کنید. مزیتی که افزونگی پردازنده مرکزی در اختیارتان قرار می‌دهد، انجام سریع‌تر کارها به ویژه در ارتباط با تجزیه و تحلیل داده‌هاست. همچنین، اگر مشکلی برای یکی از پردازنده‌ها به وجود آمد، پردازنده دوم قادر به رسیدگی به بارهای کاری است. با این‌حال، در هنگام نصب پردازنده دوم به این نکته دقت کنید که هر دو پردازنده باید از یک مدل و سری باشند، در غیر این صورت با مشکل confit روبرو می‌شوید.

• افزونگی در پورت‌های شبکه

معمولاً بیشتر سرورها به یک پورت شبکه تجهیز شده‌اند، در حالی که برخی دیگر چندین پورت شبکه در اختیار کاربران قرار می‌دهند. مزیتی که سرورهای چند پورتی در اختیار کاربران قرار می‌دهند، افزایش کارایی و امنیت است و اطمینان می‌دهند که همواره ارتباط پایداری میان سرور و دیگر تجهیزات شبکه وجود خواهد داشت. علاوه بر این، کارشناسان شبکه می‌توانند پورت‌های اترنت را با یکدیگر ترکیب کنند تا از آدرس آی‌پی یکسانی استفاده کند و به عنوان یک پورت واحد عمل کند. تا پهنای باند افزایش پیدا کند. به طور معمول، هر پورت اضافی به سرور اجازه می‌دهد تا توان انتقال داده‌های بیشتری را داشته باشد. هنگامی که سرور مجهز به پورت‌های چندگانه باشد که هر یک به شبکه‌های جداگانه متصل شده باشند، در صورت بروز مشکل برای یکی از شبکه‌ها، سرور قادر به خدمت‌رسانی از طریق شبکه دیگر خواهد بود و عملیات تجاری متوقف نمی‌شود. در صورتی که سروری که خریداری کرده‌اید، تک پورت است، می‌توانید از طریق کارت‌های شبکه چند پورته قابلیت‌های آن‌را گسترش دهید.

مزایای استفاده از فایل سرور اضافی چیست؟

هیچ یک از ما دوست نداریم که سرورها با مشکل روبرو شوند، اما گاهی اوقات این مسئله اجتناب‌ناپذیر است. به‌گفته گارتنر، متوسط هزینه قطعی شبکه در سازمان‌های بزرگ 5600 دلار در دقیقه است.

به طور کلی، پیاده‌سازی یک وب سرور اضافی مانع بروز مشکلاتی مثل از دست دادن داده‌ها یا قطعی در تداوم عملیات تجاری می‌شود، زیرا به جای خاموش کردن سرور برای رفع مشکل، کسب‌وکار می‌تواند با استفاده از مکانیزم خوشه شکست که در ادامه با آن آشنا خواهیم شد، تا زمانی که بخش فناوری اطلاعات مشکل را برطرف کند، طبق معمول به کار خود ادامه دهد. در شبکه‌های مبتنی بر اصل افزونگی سرور، کارشناسان شبکه از ابزارهای مانیتورینگ بلادرنگ نیز استفاده می‌کنند تا دائما وضعیت خوشه سرور را با هدف شناسایی مشکلات بررسی کنند. با استفاده از اطلاعات اضافی، تیم می‌تواند مانع بروز خرابی‌ها شود.

اشکال مختلف دستیابی به افزونگی سرورها

به طور کلی، هنگامی که صحبت از افزونگی در ارتباط با خود سرورها به میان می‌آید سه گزینه زیر برای محافظت از اطلاعات در دسترس مشاغل قرار دارد:

1. سرورهای دامنه، فرانت‌اند و اعتبارسنجی: دو سرور با افزونگی‌های داخلی کار می‌کنند. در این حالت، اگر سرورهای فرانت‌اند و اعتبارسنجی از کار بیفتد یا بار کاری مضاعف داشته باشد، سرور ثانویه می‌تواند با متعادل‌سازی بار به کاربر اجازه دهد بدون مشکل کارهای خود را انجام دهد.
2. سرورهای تکثیر شده: یک کپی دقیق از سرور اصلی آماده می‌شود که هنگام بروز فاجعه فعال شده و بار کاری سرور اصلی را بر عهده می‌گیرد. درست است که پیاده‌سازی چنین سرورهایی گران است، اما تضمین می‌کنند اگر سرور اصلی با مشکلی در زمینه پردازش اطلاعات روبرو شد، در کوتاه‌ترین زمان توان پردازشی به حالت قبل باز می‌گردد، حتی اگر سرورهای اصلی به طور کامل خراب شده باشند.
3. سرورهای بازیابی فاجعه: سرورهایی که به طور خاص برای نگهداری اطلاعات پشتیبان ساخته شده‌اند. به طور معمول، این سرورها همیشه روشن و در حال کار هستند و می‌توانند داده‌ها را در اختیار سرور اصلی قرار دهند یا در صورت بروز فاجعه، توان پردازشی لازم برای انجام محاسبات را در اختیار شبکه قرار دهند.

خوشه‌بندی سرورها

هنگامی که صحبت از افزونگی سرور به میان می‌آید، خوشه‌بندی (Clustering) یکی از مسائل مهمی است که نباید به سادگی از کنار آن عبور کرد. درست است که امروزه می‌توان سرورهایی با افزونگی کامل را خریداری کرد تا اگر یکی از مولفه‌ها با مشکل روبرو شدند، سرور عملکرد خود را حفظ کند، اما خوشه‌بندی سرور دستیابی به اصل افزونگی تضمین شده است. هنگامی که صحبت از خوشه‌بندی سرور به میان می‌آید، این راه‌حل‌های نرم‌افزار هستند که تضمین‌کننده پایداری زیرساخت هستند. مکانیزم‌های نرم‌افزاری به این صورت عمل می‌کنند که به شکل دقیق بارهای پردازشی سنگین را میان سرورهای مختلف توزیع کنند.

در ساده‌ترین تعریف، گروه‌بندی‌ تعدادی از سرورها با هدف متعادل‌سازی بار، سهولت در تعمیر و نگه‌داری و غلبه بر مشکل خرابی و از دست رفتن پایداری شبکه یا مجموعه‌ای از خدمات، خوشه‌بندی نام دارد. امروزه، سیستم عامل‌های سرور مثل ویندوز سرور 2022 ویژگی کارآمدی که خوشه‌بندی غلبه بر خرابی (Failover Clustering) نام دارد را ارائه می‌کنند که دسترس‌پذیری بالا را تضمین می‌کند. در چنین شرایطی اگر سروری در خوشه از کار بیفتد، اجرای برنامه‌ها به شکل خودکار به سرورهای دیگر خوشه هدایت می‌شوند. البته برای دستیابی به چنین الگویی، برنامه‌های کاربردی که روی سرور اجرا می‌شوند باید از ویژگی فوق پشتیبانی کنند. امروزه، برخی از شرکت‌ها از رویکرد خوشه‌بندی مجازی نیز استفاده می‌کنند و برای این منظور به سراغ راه‌حل‌های نرم‌افزار مثل مایکروسافت هایپر-وی، VMware vSphere و نمونه‌های مشابه می‌روند. این راه‌حل‌های مجازی‌ساز توانایی گروه‌بندی سیستم‌ عامل‌ها برای دسترسی به سرورها و ایستگاه‌های کاری را دارند. در این حالت، دسترسی به ایستگاه کاری از طریق زیرساخت دسکتاپ مجازی (VDI) انجام می‌شود و می‌توان از مزایای شاخص کانتینرهای داکر یا کوبرنیتس استفاده کرد.