آیا آینده مراکزداده در فضا است؟

چرا که نه؟

مراکزداده سنتی از نظر فیزیکی یا به صنایع و کسب‌وکارها متصل بوده یا ادغام می‌شدند. یعنی یک مرکزداده در درون شرکت یا کنار آن راه‌اندازی و نگهداری می‌شد. ایده، مراکزداده ذخیره‌سازی و دسترسی سریع به اطلاعات بود. با ورود فناوری‌هایی مانند محاسبات ابری و مجازی‌سازی، کم‌کم مراکزداده از کسب‌وکارها فاصله گرفتند و ایده دسترسی از راه دور به منابع و سرورها مطرح شد. مزایای یک مرکزداده از راه دور در کنار مفاهیم جدیدی مانند کولوکیشن، آن‌قدر برای سازمان‌ها و کسب‌وکارها جذاب شد که اکنون بیش از نیمی از مراکزداده مبتنی بر فناوری‌های ابر هستند. شرکت‌ها تمایل دارند در مراکزداده سرور و فضای ذخیره‌سازی فیزیکی خریداری کنند و نگهداری آن‌ها را به دیگران بسپارند. 
استقرار یک مرکزداده در کنار ساختمان شرکت یا درون آن از دیدگاه‌های مختلفی هزینه‌بر و بسیار دشوار شده، اما مراکزداده راه دور می‌توانند در زمین‌های ارزان با امنیت و فضای فیزیکی گسترده راه‌اندازی شوند. به‌علاوه، امکان استفاده از انرژی‌های پاک فراهم می‌شود. به همین دلیل در سال‌های اخیر مراکزداده در دل غارها و کوه‌ها، زیر زمین، زیردریاها و هر جای دیگری که قابل‌تصور باشد؛ نصب می‌شوند. پس، چرا به فضا فکر نکنیم؟ یک چشم‌انداز وسیع از نظر مساحت و فضای فیزیکی، امنیت بالا و البته انرژی خورشیدی بی‌پایان!
Jack Pouchet، سخنگوی شرکت Emerson Network Power که در حوزه توسعه کسب‌وکارها و اتوماسیون اداری فعالیت می‌کند؛ می‌گوید: «با پیشرفت‌های اخیر در خودکارسازی مراکزداده و استفاده از روبات‌ها و فرآیندهای خود اصلاح‌گر، این چشم‌انداز دور از انتظار نیست.» او معتقد است: «شرکت‌ها می‌توانند برای غلبه بر چالش‌های کنونی مراکزداده مانند تامین انرژی، تامین امنیت، کاهش هزینه‌های عملیاتی و افزایش کارایی به استقرار مراکزداده در فضا بیندیشند.»

ساخت مراکزداده در فضا با ۱۰۰ میلیون دلار

امروزه، ده‌ها اپراتور و شرکت مشغول ارائه خدمات ارتباطی و اینترنتی ماهواره‌ای هستند. صدها میلیون نفر در سراسر جهان از طریق موبایل و دستگاه‌های همراه به اینترنت متصل می‌شوند. شرکت‌های بزرگی مانند گوگل، فیس‌بوک و آمازون روی ماهواره‌های اینترنتی سرمایه‌گذاری کردند و می‌خواهند کل کره زمین را زیر پوشش شبکه‌های تلفن همراه و دیتا ببرند. بنابراین موضوع ارتباط با یک مرکزداده در فضا چندان دشوار، پیچیده یا غیرممکن نیست. ناسا در سال ۲۰۱۷ برای راه‌اندازی اینترنت پرسرعت در ایستگاه فضایی بین‌المللی را کلید زد که به نام «CRD» معروف است. در CRD از ارتباطات نوری برای ارتباط دو نقطه در فضا و زمین استفاده می‌شود. سیگنال‌های نوری ۱۰ تا ۱۰۰ برابر بهتر از سیگنال‌های رادیویی هستند و مزایای بیشتری ‌دارند. در استفاده از سیگنال‌های نوری به انرژی کمتری نیاز است و سرعت نیز افزایش پیدا می‌کند. ناسا تا سال ۲۰۲۲ اینترنت پرسرعت خود را در فضا راه‌اندازی می‌کند.
راه‌اندازی یک مرکزداده برای عموم مردم در مقیاس بزرگ، در سطح یک کشور که خیابان‌ها، جاده‌ها، خانه‌ها و ارتباطات اشیا را پاسخ‌گو باشد؛ هزینه‌ای حدود نیم میلیارد دلار دارد، اما شرکت Emerson Network Power برآورد کرده راه‌اندازی چنین مرکزداده‌ای در فضا می‌تواند حداکثر ۱۰۰ میلیون دلار هزینه دربرداشته باشد.
شاید در گام نخست، یک مرکزداده فضایی برای مصارف آنلاین و بی‌درنگ مناسب نباشد و همراه با تاخیر و اختلال استفاده شود ولی برای مصارف ذخیره‌سازی سرد یا آرشیوی بسیار مناسب خواهد بود. مراکزداده مستقر در زمین می‌توانند پایان هر روز یک نسخه از اطلاعات را روی مرکزداده فضایی ذخیره و پشتیبان‌گیری کنند تا هم از نظر امنیت و هم هزینه به‌صرفه باشد. در فضا فقط موجودات فضایی به این مرکزداده دسترسی دارند و تصور هک سرورها توسط آنان هنوز در فیلم‌های علمی تخیلی هم مطرح نشده است. می‌توان یک مرکزداده را در مدار ایستای زمین (Geosynchronous Orbit) راه‌اندازی کرد تا به کره زمین هم نزدیک‌تر باشد. 

مطلب پیشنهادی

کاهش هزینه‌ها، تخصیص درست منابع متناسب با نیازها

محاسبات فارغ از سرور چیست و چرا برای کسب‌وکارهای بزرگ اهمیت دارد؟

فناوری‌هایی در دسترس

شاید ابتدای کار به نظر برسد به فناوری‌های جدیدی نیاز داریم، اما اغلب این فناوری‌ها هم‌اکنون در دسترس و قابل‌استفاده هستند. در مدار زمین ماهواره‌های زیادی از انرژی خورشیدی استفاده می‌کنند. این ماهواره‌ها بر فراز خط استوا نصب‌شده و از طریق پنل‌های خورشیدی شارژ می‌شوند. گوگل روبات‌هایی ساخته که می‌توانند ۹۹ درصد کارهای نظارتی را روی یک مرکزداده انجام دهند و آن ۱ درصد باقیمانده هم به ارتباطات انسانی برای راهنمایی و تصمیم‌گیری نیاز دارند. سیستم دیپ‌مایند، گوگل شامل هزاران حسگر است که در بخش‌های مختلف یک مرکزداده نصب‌شده و به‌طور بی‌درنگ همه‌چیز را زیر نظر می‌گیرند. کاهش کارایی، خرابی، خاموشی، مصرف انرژي، فاکتورهای محیطی و ده‌ها اطلاعات دیگر درباره هر بخش و دستگاه از طریق دیپ‌مایند قابل‌مشاهده است. دیپ‌مایند، یک شبکه عصبی است که می‌تواند با الگوریتم‌های یادگیری ماشینی برای مدیریت مرکزداده آموزش ببیند و به‌طور خودکار تصمیم‌گیری کند. 
چندین شرکت فضایی سعی دارند، زیرساخت‌های بزرگی را در ابعادی گسترده با چاپگرهای سه‌بعدی در زمین طراحی و تولید کرده و بعد به‌صورت قطعه‌هایی مجزا به فضا ببرند و آنجا آن‌ها را سرهم‌بندی کنند. یک گام جلوتر، شرکت Made In Space چاپگری را توسعه داد و به فضا ارسال کرد که می‌تواند برخی از نیازهای فضانوردان را همان‌جا تامین کند. این چاپگر سه‌بعدی در برابر جاذبه فضا مقاوم است و تاکنون محصولاتی مانند کابل‌های فیبر نوری، راکت سوخت، تجهیزات پزشکی و دندان‌پزشکی در فضا ساخته است(شکل ۱). 

شکل ۱. اولین چاپگر سه‌بعدی در فضا از شرکت Made In Space که می‌تواند بسیاری از اشیا از جمله زیرساخت‌های فیزیکی سرور و مراکزداده را بسازد.
به‌طورکلی، ساخت یک مرکزداده در فضا، رویایی بسیار نزدیک‌تر از آن چیزی است که شاید در ذهن‌ها تصور می‌شود.

تجربه‌هایی موفق

در آگوست ۲۰۱۷، فضاپیمای SpaceX Dragon موفق شد نخستین کامپیوتر تجاری مناسب کار را در فضا به نام Spaceborne C را به ایستگاه فضایی ببرد(شکل ۲).

شکل ۲. ابررایانه Spaceborne Computer مبتنی بر سرورهای HPE که به فضا و مدار زمین ارسال‌شده و یک سال کار کرده است.

این کامپیوتر در حقیقت یک ابررایانه با سرورهایی از شرکت HPE بود که برای مصارف محاسباتی داخل خود ایستگاه فضایی طراحی و ارسال شد. در آزمایش دیگری دو سرور Apollo 4000 شرکت HPE با سیستم خنک‌کننده مایع سرد یک سال در مدار زمین کار کردند و نشان دادند توانایی کار در محیط‌های سخت‌تر را هم دارند. این سرورها مشخصات و طراحی‌های خاصی دارند که متناسب با ویژگی‌های فضا انتخاب می‌شوند. مثلا، از درایوهای SSD به‌جای هارددیسک استفاده می‌شود، چون HDD می‌تواند تحت‌تاثیر جاذبه زمین قرار گیرد. همین‌طور، اینترکانکشن‌های داخلی سرور از نوع فیبر نوری است و کابل مسی استفاده نمی‌شود، چون مس نسبت به فیبر نوری در فضا آسیب‌پذیرتر است. این سرورها به‌طور مستقیم به برق، اترنت و منبع‌های خنک‌کننده آبی متصل هستند. پردازنده، رم، فضای ذخیره‌سازی و بسیاری از المان‌های سخت‌افزاری دیگر این سرورها برای فضا سفارشی‌سازی‌شده است. سیستم‌عامل نصب‌شده روی این سرورها هم لینوکس ردهت RHEL 6.8 است. 

مطلب پیشنهادی

مجازی سازی تنها مختص به کسب و کارهای بزرگ نیست

۵ مزیت اصلی مجازی‌سازی سرور

محاسبات فضایی

گفتیم «محاسبات ابری» بیشتر یک استعاره است و سرورها واقعا در میان ابرها نیستند، ولی امروزه، مفهوم «محاسبات فضایی» یا space computing به سرورهایی در فضا اشاره دارد. شرکتی استارت‌آپی به نام ConnectX در لس‌آنجلس به‌طورجدی دنبال پروژه نصب چندین سرور در فضا است. مدیران این شرکت معتقدند: «اگر بتوانند راهی برای انتقال، ذخیره‌سازی، نگهداری و تجزیه‌وتحلیل اطلاعات روی سرورهای فضایی پیدا کنند، صنعت مراکزداده متحول خواهد شد» (شکل ۳).

شکل ۳. استارت‌آپ ConnectX در حال توسعه سیستم‌ها و سرورهایی برای ارسال به فضا است.

آن‌ها می‌گویند: «مراکزداده زمینی بیش از۱۰ درصد کل انرژی جهان را مصرف می‌کنند. حجم اطلاعات هر سال چندین برابر می‌شود. در سال ۲۰۰۲ کل اطلاعات دیجیتالی جهان نزدیک به ۵ میلیارد گیگابایت بود، ولی اکنون این حجم از اطلاعات فقط در۱۰ دقیقه روی وب تولید می‌شود. سرورها می‌توانند به‌طور دائمی و با گردش مدار زمین از انرژی خورشیدی سود ببرند و سردی فضا کمک می‌کند سرورها همیشه سرد باشند و گرما یا حرارت تولیدی تجهیزات درون آن‌ها آسیب‌زا نباشد.» شرکت ConnectX می‌گوید: «دو چالش بزرگ پیش‌رو از نظر هزینه‌ای، خرید ماهواره‌ برای ارسال سرورها به فضا و دیگری نرخ انتقال اطلاعات است.» ماهواره‌ها هر سال ارزان‌تر می‌شوند و درحال‌حاضر زیر ۱۰۰ هزار دلار قیمت دارند. اگرچه امکان ارسال سرورها به مدار زمین با ماهواره‌های ارزان‌تر نیز وجود دارد. در حوزه هزینه اینترنت هم ورود شبکه‌های موبایل 5G و راه‌اندازی اینترنت پرسرعت کابلی در ایستگاه‌های فضایی می‌تواند هزینه‌های اتصال سرورهای فضایی به زمین را کاهش دهد.