Типы серверов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовая работа

Типы серверов

1. Сервер - выделенный компьютер

Семрвер (англ. server от англ. to serve - служить, мн. ч. семрверы) - специализированный компьютер и / или специализированное оборудование для выполнения на нём сервисного

Серверы Википедии в Тампа, Флорида

Сервером называется компьютер, выделенный из группы персональных компьютеров (или рабочих станций) для выполнения какой-либо сервисной задачи без непосредственного участия человека. Сервер и рабочая станция могут иметь одинаковую аппаратную конфигурацию, так как различаются лишь по участию в своей работе человека за консолью.

Некоторые сервисные задачи могут выполняться на рабочей станции параллельно с работой пользователя. Такую рабочую станцию условно называют невыделенным сервером.

Консоль (обычно - монитор / клавиатура / мышь) и участие человека необходимы серверам только на стадии первичной настройки, при аппаратно-техническом обслуживании и управлении в нештатных ситуациях (штатно, большинство серверов управляются удалённо). Для нештатных ситуаций серверы обычно обеспечиваются одним консольным комплектом на группу серверов (с коммутатором, например KVM-переключателем, или без такового).

Типы серверов

На сегодняшний день существуют следующие типы серверов^[1]:

Веб-сервер

Вычислительный сервер

Звуковой сервер (англ.) русск.

Игровой сервер

Медиасервер

Почтовый сервер

Принт-сервер

Прокси-сервер

Сервер базы данных

Сервер каталогов

Сервер приложений

Сервер связи (англ.) русск.

Файловый сервер

Факс-сервер (англ.) русск.

2. Специализация

Сервер высотой 1U

Специализация серверного оборудования идёт несколькими путями, выбор того, в каком направлении идти, каждый производитель определяет для себя сам. Большинство специализаций удорожают оборудование.

Надёжность

Серверное оборудование зачастую предназначено для обеспечения работы сервисов в режиме 24/7, поэтому часто комплектуется дублирующими элементами, позволяющими обеспечить «пять девяток» (99,999%; время недоступности сервера или простой системы составляет менее 6 минут в год). Для этого конструкторами при создании серверов создаются специальные решения, отличные от создания обычных компьютеров:

память обеспечивает повышенную устойчивость к сбоям. Например для i386-совместимых серверов, модули оперативной памяти и кэша имеет усиленную технологию коррекции ошибок (англ. Error Checking and Correction, ECC). На некоторых других платформах, например SPARC (Sun Microsystems), коррекцию ошибок имеет вся память. Для собственных мэйнфреймов IBM разработала специальную технологию Chipkill™.

Повышение надёжности сервера достигается резервированием, в том числе с горячими подключением и заменой (англ. Hot-swap) критически важных компонентов: при необходимости вводится дублирование процессоров (например, это важно для непрерывности выполнения сервером задачи долговременного расчёта - в случае отказа одного процессора вычисления не обрываются, а продолжаются, пусть и на меньшей скорости) блоков питания, жёстких дисков в составе массива RAID и самих контроллеров дисков, групп вентиляторов, обеспечивающих охлаждение компонентов сервера.

В функции аппаратного мониторинга вводят дополнительные каналы для контроля большего количества параметров сервера: датчики температуры контролируют температурные режимы всех процессоров, модулей памяти, температуру в отсеках с установленными жёсткими дисками; электронные счётчики импульсов, встроенные в вентиляторы, выполняют функции тахометров и позволяют, в зависимости от температуры, регулировать скорость их вращения; постоянный контроль напряжения питания компонентов сервера позволяет сигнализировать об эффективности работы блоков питания; сторожевой таймер не позволяет остаться незамеченным зависанию системы, автоматически производя принудительную перезагрузку сервера.

Размеры и другие детали внешнего исполнения

Серверы (и другое оборудование), которые требуется устанавливать на некоторое стандартное шасси (например, в 19-дюймовые стойки и шкафы), приводятся к стандартным размерам и снабжаются необходимыми крепёжными элементами.

Серверы, не требующие высокой производительности и большого количества внешних устройств зачастую уменьшают в размерах. Часто это уменьшение сопровождается уменьшением ресурсов.

В так называемом «промышленном исполнении», кроме уменьшенных размеров, корпус имеет бомльшую прочность, защищённость от пыли (снабжён сменными фильтрами), влажности и вибрации, а также имеет дизайн кнопок, предотвращающий случайные нажатия.

Конструктивно аппаратные серверы могут исполняться в настольном, напольном и стоечном вариантах. Последний вариант обеспечивает наибольшую плотность размещения вычислительных мощностей на единицу площади, а также максимальную масштабируемость. С конца 1990-х всё большую популярность в системах высокой надёжности и масштабируемости получили так называемые блейд-серверы (от англ. blade - лезвие) - компактные модульные устройства, позволяющие сократить расходы на электропитание, охлаждение, обслуживание и т.п.…

Ресурсы

По ресурсам (частота и количество процессоров, количество памяти, количество и производительность жёстких дисков, производительность сетевых адаптеров) серверы специализируются в двух противоположных направлениях - наращивании ресурсов и их уменьшении.

Наращивание ресурсов преследует целью увеличение ёмкости (например, специализация для файл-сервера) и производительности сервера. Когда производительность достигает некоторого предела, дальнейшее наращивание продолжают другими методами, например, распараллеливанием задачи между несколькими серверами.

Уменьшение ресурсов преследует цели уменьшения размеров и энергопотребления серверов.

Аппаратные решения

Крайней степенью специализации серверов являются, так называемые аппаратные решения (аппаратные роутеры, сетевые дисковые массивы, аппаратные терминалы и т.п.). Аппаратное обеспечение таких решений строится «с нуля» или перерабатывается из существующей компьютерной платформы без учёта совместимости, что делает невозможным использование устройства со стандартным программным обеспечением.

Программное обеспечение в аппаратных решениях загружается в постоянную и / или энергонезависимую память производителем.

Аппаратные решения, как правило, более надёжны в работе, чем обычные серверы, но менее гибки и универсальны. По цене, аппаратные решения могут быть как дешевле, так и дороже серверов, в зависимости от класса оборудования.

Псевдоаппаратные решения

В последнее время появилось большое количество бездисковых серверных решений на базе компьютеров (как правило x86) формфактора Mini-ITX и меньше со специализированной переработкой GNU/Linux на SSD-диске (ATA-флэш или флеш-карте), позиционируемых как «аппаратные решения». Данные решения не принадлежат к классу аппаратных, а являются обычными специализированными серверами. В отличие от (более дорогих) аппаратных решений они наследуют проблемы платформы и программных решений, на которых основаны.

Производительность

Вычислительная мощность компьютера (производительность компьютера) - это количественная характеристика скорости выполнения определённых операций на компьютере. Чаще всего вычислительная мощность измеряется во флопсах (количество операций с плавающей запятой в секунду), а также производными от неё. На данный момент принято причислять к суперкомпьютерам системы с вычислительной мощностью более 10 терафлопсов (10*10¹² или десять триллионов флопсов; для сравнения среднестатистический современный настольный компьютер имеет производительность порядка 0.1 терафлопса). Одна из наиболее мощных на тесте HPL компьютерных систем - китайский Sunway TaihuLight - имеет производительность, превышающую несколько десятков петафлопсов^[1].

Масштабируемость

Масштабируемость - это возможность увеличить вычислительную мощность сервера или операционной системы (в частности, их способности выполнять больше операций или транзакций за определённый период времени, либо запускать больше различных служб) за счёт установки большего числа процессоров, оперативной памяти и т.д. или их замены на более производительные. Это масштабируемость аппаратная. Изначально серверы в продаже идут в базовой комплектации, но с заложенным потенциалом к «апгрейду» - аппаратная масштабируемость. К примеру, базовый набор сервера имеет один процессор, два модуля памяти, например 2х2 гб и дисковый массив из двух жёстких дисков, допустим, 146 гб. Далее (или сразу) по мере потребности можно доустановить ещё один процессор, память или добавить диски в массив.

Масштабируемость бывает вертикальная и горизонтальная. Под вертикальной масштабируемостью подразумевается создание одной системы с множеством процессоров, а под горизонтальной - объединение компьютерных систем в единый виртуальный вычислительный ресурс. Каждый из этих подходов рассчитан на использование в различных областях. Так, горизонтальное масштабирование лучше всего подходит для балансировки нагрузки Web-приложений, а вертикальное масштабирование лучше всего подходит для больших баз данных, управлять которыми на одной системе проще и эффективнее.

Так же бывает программная масштабируемость.

Размещение и обслуживание

Серверы размещаются в специально оборудованных помещениях, называемых дата-центром. Младшие модели серверов могут размещаться в обычных офисных помещениях, и от простых десктопных компьютеров их зачастую отличает лишь автономная работа и подключение к блоку бесперебойного питания повышенной ёмкости. Управление серверами осуществляют квалифицированные специалисты - системные администраторы.

Что такое Дата-центр и зачем он так нужен?

Дата центр - все еще редкое понятие для российских и украинских компаний. И если среди IT-шников его роль вопросов не вызывает, то начиная от менеджеров до владельцев компаний других областей возникает масса вопросов. Вопросы очень разномастные - от того, что такое Дата-центр, как устроен процесс его работы и собственно зачем он нужен.

Так что же это такое Дата-центр? Конечно можно обратиться к Википедии и прочитать, что: Дата-центр (от англ. data center), или центр (хранения и) обработки данных (ЦОД/ЦХОД) - это специализированное здание для размещения (хостинга) серверного и сетевого оборудования… Это ясно для упомянутых выше все тех же it-шников. А как же быть таким людям, которые не входят в касту «инопланетян», как же объяснить им?

Итак, начнем по порядку. Дата-центр является высокотехнологичной охраняемой площадкой, где размещаются сервера различных компаний. Проще говоря, дата-центр - это своеобразный «дом серверов». В первую очередь стоит упомянуть, что сама услуга будет полезна компаниям, чья деятельность напрямую зависит от бесперебойного обеспечения быстрой и эффективной обработки больших, а иногда и колоссальных потоков информации. В век информационных технологий, часто с целью похищения, информация подвергается всевозможным атакам. Именно внедрение специальных катастрофоустойчивых решений, организация резервного копирования данных в дата-центах максимально обезопасит данные от рисков потери. Принято полагать, что услуги Дата-центра востребованы только крупными компаниями, но на самом деле наблюдается тенденция использования услуг и развивающимися компаниями, особенно если речь идет о стартапах с иностранными инвестициями.

Фактически предназначение коммерческого Дата центра заключается в предоставлении клиентам услуг, связанных с обеспечением надежности и отказоустойчивости хранения и обработки информации (текстовые, графические, цифровые и другие данные), для обеспечения работоспособности крупных интернет-порталов, для объемных вычислений.

Дата-центр предоставляет специальные защищенные каналы для осуществления международной связи. Гарантированные безопасность, надежность дата-центра, а также максимальная скорость сейчас являются коммерчески востребованными на мировом рынке.

Основные услуги Дата-центра

Основными услугами являются:

· Аренда стоек

· Аренда серверов

· Colocation (физическое размещение серверов)

· VPS

· Виртуальный хостинг

Дополнительные услуги

Также существует ряд и дополнительных услуг:

· Резервное копирование (бэкап)

· Облачные решения

· Администрируемый сервер

· Удаленный рабочий стол

Технологии, применяемые в дата-центрах

Высокотехнологичная инфраструктура, которая обеспечивает бесперебойную работу оборудования в ЦОД - главная характеристика современного дата-центра. Для этого площадка Дата-центра оборудуется системами климат контроля, бесперебойного электропитания, безопасности и др. системами жизнеобеспечения.

Итак, Основными техническими характеристиками надежного датацентра являются:

· Наличие специального здания, предназначенного для размещения дата-центра

· Гарантированные система электропитания и кондиционирования.

· Промышленная система вентиляции.

· Система автоматического пожаротушения.

· Наличие охраны и контроля доступа.

· Наличие дизельного генератора.

· Доступ 24/7 к серверному оборудованию как для персонала, так и для клиентов.

Часто дата-центры располагают непосредственно в близости от точки присутствия нескольких операторов связи или узла связи, чтобы обеспечить моментальный обмен гигантских объемов данных и быструю загрузку данных из любой точки мира. Ключевым критерием оценки надежности ЦОД является аптайм (uptime), т.е. время доступности сервера.

Все просто, не правда ли? Теперь перейдем ко второй части нашей статьи.

Зачем так нужен Дата-центр?

На первый взгляд вопрос кажется простым, ведь сервера и другое оборудование для работы необходимо где-то размещать, но зачем строить для этого целые здания, если можно обойтись серверным помещением. Прежде всего, ответ заключается в экономической выгоде. Консолидация вычислительных ресурсов и средств хранения данных в ЦОД позволяет уменьшить общую стоимость эксплуатации IT-ресурсов.

Специалисты выделяют следующие пути оптимизации финансовых затрат при условии размещения оборудования в коммерческом ЦОД:

· отсутствие необходимости создания собственной инфраструктуры;

· скидки на интернет-подключение, поскольку датацентр имеет собственные подключения к основным Интернет-узлам;

· сокращение расходов на администрирование благодаря обслуживанию серверов сотрудниками дата-центра;

· уменьшение арендной платы в связи с отсутствием занимаемой серверами площади;

· перераспределение нагрузок, с целью более оперативного решения бизнес-задач.

Другими словами, размещение серверов в надежных Дата-центрах не только обеспечивает сохранность, целостность и защиту данных, но и оптимизирует финансовые затраты каждой отдельной компании.

Объединение серверов в кластеры

Кластер - это группа компьютеров, которые работают вместе и составляют единый унифицированный вычислительный ресурс. Хотя кластер и состоит из…

Кластер - это группа компьютеров, которые работают вместе и составляют единый унифицированный вычислительный ресурс. Хотя кластер и состоит из множества машин, операционных систем и приложений, пользователи «видят» его как одну систему. Объединение в кластеры позволяет создавать высокопроизводительные и надежные системы с использованием стандартных структурных компонентов.

Возникновение кластеров было обусловлено ростом популярности интернета - стандартные серверные процессоры и системы, рассчитанные на обработку больших объемов данных, начали использоваться для обслуживания внешних приложений (хотя каждая система, как правило, управлялась отдельно, имела собственную операционную систему и прикладное ПО), что обеспечивало более высокую надежность.

Разработка кластерных версий основных приложений уровня предприятия (таких как Oracle 9i с Real Application Clusters (RAC)) и компонентного программного обеспечения (такого как виртуальная машина Java J2EE), позволяющих распределять ПО между несколькими серверами, способствовала повышению интенсивности использования кластеров на уровне предприятия.

В результате кластеры на базе процессоров Intel начали вытеснять мейнфреймы и большие многопроцессорные серверы в качестве средства обслуживания внутренних приложений благодаря более эффективному соотношению «цена - качество», а также лучшим показателям масштабируемости и готовности.

Для корпорации Intel это означает, что процессоры на базе архитектуры Intel будут все шире использоваться для обслуживания приложений в вычислительных центрах, что до недавнего времени оставалось прерогативой мейнфреймов и больших многопроцессорных RISC-серверов.

Объединение в кластеры начинает практиковаться и в сфере высокопроизводительных вычислений. Высокоскоростные межкомпонентные соединения в сочетании с двухпроцессорными системами, обладающими прекрасными показателями производительности при выполнении операций с целыми числами и плавающей запятой, делают возможным создание очень больших кластеров для решения таких задач, как моделирование катастроф, вычисления в области гидроаэродинамики и финансовое моделирование. Ряд коммерческих и научных организаций (таких как CERN и TeraGrid) уже используют кластеры из двухпроцессорных серверов на базе процессора Intel Itanium 2 для решения задач, требующих высокой производительности.

Следующий этап развития высокопроизводительных вычислений - так называемые матричные вычисления. Эта технология позволяет объединять свободные ресурсы процессора и устройств хранения данных и использовать их совместно в глобальной сети серверов, обеспечивая распределенную параллельную обработку данных.

2. Объединение в кластеры - путь в вычислительные центры

Технология объединения в кластеры применяется уже более 20 лет. Традиционно она использовалась для обеспечения надежности, готовности, удобства в обслуживании, эксплуатации и управлении - за счет таких функций, как горячее резервирование и переключение при отказе. Хотя эта технология и позволяла повысить надежность и готовность малых систем до уровня больших систем, весь потенциал производительности таких кластеров из-за ограничений программного обеспечения реализовать все равно было невозможно.

Особенно популярно объединение в кластеры тех серверов, которые обслуживают внешние приложения (web-серверы, межсетевые защитные экраны и прокси-серверы), а в последнее время - и серверов среднего уровня (обслуживающих приложения для бизнеса). Научные организации - например, CERN (Европейский центр ядерных исследований), который переводит крупный кластер рабочих станций на базе процессоров Intel Xeon на процессоры Intel Itanium, уже давно использует кластеры для выполнения самых сложных научных расчетов.

Новая же тенденция заключается в том, что благодаря эффективному соотношению «цена - производительность» систем на базе процессоров семейств Intel Xeon и Intel Itanium коммерческие предприятия начинают менять большие компьютеры-мейнфреймы и крупные единые многопроцессорные системы, обслуживающие корпоративные базы данных, на кластеры из высокопроизводительных компьютеров на базе процессоров Intel. Распространению технологии объединения в кластеры в среде внутренних вычислений способствует применение таких приложений, как Oracle 9i с Real Application Clusters, оптимизированных под архитектуру Intel.

Объединение серверов в кластеры имеет следующие преимущества:

стоимость - серверы на базе архитектуры Intel, ставшей отраслевым стандартом, предлагают лучшее соотношение «цена - производительность» по сравнению с серверами на базе архитектуры RISC и мейнфреймами;

готовность - кластеры не имеют единой «точки выхода из строя», таким образом, поломка любого сервера или его компонента не приведет к прекращению обслуживания конечного пользователя;

масштабируемость - многие современные кластеры построены на основе стандартных структурных компонентов, рассчитанных на обработку больших объемов данных, что делает наращивание ресурсов по мере необходимости сравнительно простым и экономически эффективным.

Объединение серверов в кластеры является ключевой областью применения архитектуры Intel и прекрасным примером того, как продукция для обработки больших объемов данных, основанная на отраслевых стандартах (например, процессорах семейств Intel Xeon и Intel Itanium), может оказаться в сердце решений самых сложных вычислительных проблем.

Типы объединения в кластеры для внутренних приложений

Существует две модели объединения в кластеры, каждая из которых имеет свои преимущества и недостатки.

«С совместным использованием диска» - все серверы в кластере используют одно устройство (массив) хранения данных. Преимущество этой модели заключается в возможности переключения при отказе, так как все серверы используют одинаковые данные; недостаток состоит в том, что, например, при обслуживании большой базы данных обмен информацией между компьютерами в кластере (по мере того, как они «обновляют» друг друга) может негативно повлиять на производительность. Устранить этот недостаток позволяет использование таких инструментальных средств, как Oracle Cache Fusion, которое входит в состав Oracle 9i RAC.

«Без совместного использования» - все серверы абсолютно независимы друг от друга и сами управляют своими периферийными устройствами. В случае сбоя данные перераспределяются на другие серверы. Эта модель дает широкие возможности для масштабирования и предполагает минимум «служебного» трафика между серверами, но в то же время может налагать определенные ограничения на устройство базы данных.

Корпорация Intel и будущее технологии объединения в кластеры

В одном из отчетов компании Meta Group говорится: «В течение ближайших пяти лет организации, связанные с информационными технологиями, все чаще будут использовать решения для управления базами данных на основе кластерных архитектур, стремясь снизить стоимость инфраструктуры и повысить степень доступности приложений».

Руководители отделов информационных технологий все чаще будут задаваться вопросом: «Почему мы не объединяем наши системы в кластеры?» Преимущество в стоимости уже сейчас слишком привлекательно, чтобы его игнорировать. А с учетом того, что все крупнейшие разработчики баз данных уже создают версии своего программного обеспечения для процессоров семейства Intel Itanium, показатели производительности станут еще более высокими. Кроме того, такие новые технологии ввода-вывода, как Infiniband, будут также способствовать увеличению скорости межузлового обмена данными внутри кластеров.

Размещено на Allbest.ru