Redundancy چیست؟ مفهوم افزونگی در شبکه و داده‌ها

Redundancy یا افزونگی، مفهومی حیاتی در دنیای فناوری اطلاعات است که به معنای تکرار اجزای ضروری در یک سیستم، شبکه یا مجموعه داده‌ها برای اطمینان از تداوم عملکرد (High Availability) و مقاومت در برابر خطا (Fault Tolerance) است. هدف اصلی از پیاده‌سازی افزونگی، جلوگیری از توقف کامل خدمات در صورت خرابی یا از دسترس خارج شدن یکی از اجزا (Single Point of Failure) است.

اگر یک بخش حیاتی از سیستم (مانند یک سرور، مسیر شبکه، یا قطعه ذخیره‌سازی) با مشکل مواجه شود، بخش افزونه (Redundant) بلافاصله وارد عمل شده و جایگزین آن می‌شود تا کاربران بدون وقفه به کار خود ادامه دهند.

Redundancy در شبکه چیست؟

افزونگی در شبکه به معنای داشتن مسیرهای ارتباطی جایگزین و تجهیزات سخت‌افزاری تکراری است. این امر تضمین می‌کند که اگر یک مسیر، کابل، روتر، سوئیچ یا سرور کلیدی از کار بیفتد، ترافیک شبکه به‌سرعت از طریق اجزای ثانویه مسیریابی شود.

مثال‌هایی از افزونگی در ساختار شبکه

• تکرار تجهیزات (Device Redundancy): استفاده از دو یا چند دستگاه حیاتی (مثل فایروال‌ها، روترها، یا سرورها) که به صورت Active/Standby (فعال/آماده به کار) یا Active/Active (فعال/فعال) پیکربندی شده‌اند. مثلا، اگر سرور اصلی از کار بیفتد، سرور افزونه بلافاصله نقش آن را بر عهده می‌گیرد.
• مسیرهای جایگزین (Path Redundancy): استفاده از کابل‌کشی و لینک‌های ارتباطی متعدد برای اتصال تجهیزات. در این حالت، اگر یک کابل قطع شود، داده‌ها از مسیر دوم ارسال می‌شوند. پروتکل‌هایی مانند STP (Spanning Tree Protocol) یا BGP (Border Gateway Protocol) در حفظ افزونگی مسیر کمک می‌کنند.
• منابع تغذیه افزونه (Power Supply Redundancy): استفاده از دو یا چند منبع تغذیه برای تجهیزات حیاتی شبکه و سرورها (مانند منابع تغذیه Hot-Swappable).

افزونگی داده (Data Redundancy) چیست؟

افزونگی داده به معنای ذخیره‌سازی کپی‌های اضافی از داده‌ها در مکان‌ها یا دستگاه‌های مختلف است. این نوع افزونگی برای محافظت در برابر از دست رفتن داده‌ها به دلیل خرابی دیسک، خطای انسانی یا بلایای طبیعی حیاتی است.

کاربردهای اصلی افزونگی داده

• RAID (Redundant Array of Independent Disks): در این فناوری، داده‌ها به‌گونه‌ای روی چندین دیسک ذخیره می‌شوند که اگر یک یا حتی چند دیسک از کار بیفتد، داده‌ها از روی دیسک‌های باقی‌مانده قابل بازیابی باشند.
• نسخه‌پشتیبان (Backup): ایجاد کپی‌های مجزا از داده‌ها و نگهداری آن‌ها در محیطی دیگر (مثلا در فضای ابری یا یک سایت از راه دور).
• همگام‌سازی و تکثیر (Replication): نگهداری یک نسخه کاملا مشابه و به‌روز از پایگاه داده یا فایل‌ها روی یک سرور دیگر (مانند دیتاسنتر ثانویه).

Redundancy در انواع سرویس‌های میزبانی

میزان و نحوه پیاده‌سازی افزونگی به نوع سرویس میزبانی که سازمان انتخاب می‌کند، بستگی دارد. این تفاوت در مورد سرور اختصاصی، سرور مجازی و سرور ابری بسیار مشهود است.

افزونگی در سرور اختصاصی (Dedicated Server)

در محیط سرور اختصاصی، مسئولیت پیاده‌سازی افزونگی معمولا به عهده خریدار است. در این حالت، افزونگی به صورت سخت‌افزاری اعمال می‌شود:

• نصب دو یا چند کارت شبکه و اتصال آنها به سوئیچ‌های مختلف.
• استفاده از تنظیمات RAID برای افزونگی دیسک‌ها.
• نصب منابع تغذیه دوبل (Dual Power Supplies).
• در صورت نیاز به دسترس‌پذیری بسیار بالا، از دو سرور اختصاصی به صورت خوشه‌بندی (Clustering) استفاده می‌شود که در صورت از کار افتادن سرور اصلی، سرور دوم در یک دیتاسنتر دیگر (یا همان دیتاسنتر) وارد مدار شود. برای مثال، بعضی از مشتریان با خرید سرور اختصاصی هتزنر و سرور اختصاصی OVH، که دو دیتاسنتر معتبر اروپایی محسوب می‌شوند، امکان از کار افتادن سرویس خود را به صفر می‌رسانند.

افزونگی در سرور مجازی (Virtual Private Server – VPS)

در مورد سرور مجازی، بخشی از افزونگی توسط ارائه‌دهنده خدمات (Host) و در سطح زیرساخت سخت‌افزاری (مانند RAID برای ذخیره‌سازی و منابع تغذیه) فراهم می‌شود. اما برای افزونگی کامل، باید دو یا چند سرور مجازی خریداری شود و افزونگی در سطح نرم‌افزاری (مانند Load Balancer یا تنظیمات نرم‌افزاری کلاسترینگ) پیاده‌سازی گردد تا در صورت از دسترس خارج شدن یک VPS، دیگری کار آن را ادامه دهد. معمولا کسب و کارهای ایرانی، با خرید VPS ایرانی و استفاده از آن‌برای افزونگی، آپ‌تایم همیشگی سرویس خود را تضمین می‌کنند.

افزونگی در سرور ابری (Cloud Server)

سرور ابری (یا سرویس‌های ابری) به صورت ذاتی با سطح بالایی از افزونگی طراحی شده‌اند. ارائه‌دهندگان خدمات ابری (مانند AWS, Google Cloud و Azure) افزونگی را در چندین سطح پیاده می‌کنند:

• Zone Redundancy: تکثیر داده‌ها و سرویس‌ها در چندین منطقه جغرافیایی (Availability Zones) که از نظر فیزیکی مستقل هستند.
• Network Redundancy: زیرساخت‌های شبکه با مسیرهای بسیار زیاد و تکراری طراحی شده‌اند.
• Storage Redundancy: داده‌ها به طور خودکار در چندین دستگاه ذخیره‌سازی تکثیر می‌شوند.

در این مدل، مشتری تنها هزینه افزونگی مورد نیاز خود را می‌پردازد و نیازی به مدیریت سخت‌افزار افزونه ندارد، که این امر هزینه و پیچیدگی را به شدت کاهش می‌دهد.

مزایا و معایب پیاده‌سازی Redundancy

افزونگی، با وجود فواید انکارناپذیرش، یک تصمیم مدیریتی است که با چالش‌هایی نیز همراه است.

مزایای افزونگی

• تداوم کسب و کار: مهم‌ترین فایده، اطمینان از عدم قطعی (Downtime) و ادامه خدمات‌رسانی، که مستقیما بر رضایت مشتری و درآمد سازمان تاثیر می‌گذارد.
• مقاومت در برابر خطا: سیستم می‌تواند بدون نیاز به مداخله فوری انسانی، از خرابی یک جزء حیاتی بازیابی شود.
• قابلیت اطمینان بالا: افزایش اعتماد به پایداری و در دسترس بودن سیستم‌ها و خدمات.
• بهبود عملکرد (در Active/Active): در برخی موارد، تقسیم بار کاری بین تجهیزات افزونه می‌تواند فشار روی یک دستگاه خاص را کاهش داده و عملکرد کلی را بهبود بخشد.

معایب افزونگی

• هزینه بالا: پیاده‌سازی افزونگی به معنای خرید سخت‌افزار و نرم‌افزار بیشتر (تجهیزات تکراری) است که طبیعتا هزینه‌های اولیه و نگهداری سازمان را افزایش می‌دهد.
• پیچیدگی بیشتر: طراحی، پیکربندی و مدیریت سیستم‌های افزونه‌دار پیچیده‌تر از سیستم‌های عادی است و نیاز به نیروی متخصص دارد.
• افزونگی‌های غیر ضروری: گاهی اوقات اعمال افزونگی بر بخش‌هایی که حساسیت پایینی دارند یا به طور طبیعی عمر طولانی دارند، منجر به افزایش بی مورد هزینه‌ها می‌شود.

تحلیل ریسک و منطقی سازی افزونگی

میزان افزونگی یا Redundancy موجود در شبکه باید بر اساس تحلیل ریسک و نیاز واقعی کسب و کار تعیین شود. عوامل مهمی که باید در نظر گرفته شوند عبارتند از:

• هزینه توقف خدمات (Cost of Downtime): میزان ضرر مالی سازمان در ازای هر ساعت یا دقیقه قطعی. این رقم برای یک بانک یا یک فروشگاه اینترنتی بزرگ، بسیار بالا است و پیاده‌سازی افزونگی را توجیه می‌کند.
• احتمال خرابی: دستگاه‌هایی که به علت پروسس بالا، قدیمی بودن یا ماهیت عملکردشان احتمال خرابی بالاتری دارند، باید دارای افزونگی باشند.
• سنجش سطح سرویس (Service Level Agreement – SLA): اگر سازمان متعهد به ارائه خدمات با درصد دسترس‌پذیری بسیار بالا (مثلا ۹۹.۹۹۹٪) به مشتریان خود باشد، پیاده‌سازی افزونگی حداکثری الزامی است.

جمع بندی : افزونگی، نیازی ضروری برای هر سیستم

افزونگی نباید به عنوان یک هزینه اضافی، بلکه باید به عنوان یک سرمایه‌گذاری حیاتی برای محافظت از عملیات تجاری و حفظ اعتبار سازمان در نظر گرفته شود. یک متخصص در طراحی شبکه باید با تحلیل ریسک، نقاط استراتژیک و مستعد خرابی را شناسایی کند تا میزان افزونگی در شبکه منطقی و بهینه باشد.