Сервер (вычисления)

Схема компьютерной сети клиентских компьютеров , взаимодействующих с серверным компьютером через Интернет.

Стоечные серверы Фонда Викимедиа на стойках в центре обработки данных

Первый WWW- сервер находится в ЦЕРНе , на его оригинальной наклейке написано: «Эта машина является сервером. НЕ ВЫКЛЮЧАЙТЕ ЕГО ПИТАНИЕ!!»

Сервер клиентами – это компьютер , который предоставляет информацию другим компьютерам, называемым « » в компьютерной сети . Эта архитектура называется моделью клиент-сервер . Серверы могут предоставлять различные функции, часто называемые «услугами», например совместное использование данных или ресурсов между несколькими клиентами или выполнение вычислений для клиента. Один сервер может обслуживать несколько клиентов, а один клиент может использовать несколько серверов. Клиентский процесс может работать на том же устройстве или может подключаться по сети к серверу на другом устройстве. Типичными серверами являются серверы баз данных , файловые серверы , почтовые серверы , серверы печати , веб-серверы , игровые серверы и серверы приложений .

Системы клиент-сервер обычно чаще всего реализуются по модели запрос-ответ (и часто отождествляются с ней) : клиент отправляет запрос на сервер, который выполняет некоторое действие и отправляет ответ обратно клиенту, обычно с результатом или подтверждением. . Обозначение компьютера как «аппаратного обеспечения серверного класса» подразумевает, что он специализируется на запуске на нем серверов. Это часто означает, что он более мощный и надежный, чем стандартные персональные компьютеры , но в качестве альтернативы большие вычислительные кластеры могут состоять из множества относительно простых заменяемых серверных компонентов.

История

Использование слова «сервер» в вычислительной технике происходит из теории массового обслуживания . где оно датируется серединой 20-го века и, в частности, используется в Кендалле (1953) (вместе с «сервисом»), статье, в которой были введены обозначения Кендалла . В более ранних работах, таких как Erlang (1909) , используются более конкретные термины, такие как «[телефонные] операторы».

В вычислительной технике термин «сервер» восходит как минимум к RFC 5 (1969 г.). один из самых ранних документов, описывающих ARPANET (предшественник Интернета ), и его противопоставляют «пользователю», различая два типа хоста : «хост-сервер» и «хост-пользователь». Использование слова «обслуживание» также восходит к ранним документам, таким как RFC 4, противопоставление «обслуживающего хоста» и «использующего хоста».

Файл жаргона определяет сервер в общепринятом смысле как процесс, выполняющий обслуживание запросов, обычно удаленных, в версии 1981 года было написано:

СЕРВЕР н. Разновидность DAEMON , выполняющая услуги для запрашивающей стороны, которая часто запускается на компьютере, отличном от того, на котором работает сервер.

Средняя загрузка сервера в начале 2000-х годов составляла от 5 до 15%, но с внедрением виртуализации этот показатель начал увеличиваться, чтобы сократить количество необходимых серверов.

Операция

Сеть, основанная на модели клиент-сервер , в которой несколько отдельных клиентов запрашивают услуги и ресурсы у централизованных серверов.

Строго говоря, термин сервер относится к компьютерной программе или процессу (выполняющейся программе). В рамках метонимии это относится к устройству, используемому (или устройству, предназначенному для) запуска одной или нескольких серверных программ. В сети такое устройство называется хостом . В дополнение к серверу слова «служить» и «сервис» часто используются (как глагол и существительное соответственно), хотя «сервисер» и «слуга» — нет. Слово сервис (существительное) может относиться к абстрактной форме функциональности, например, к веб-сервису . Альтернативно это может относиться к компьютерной программе, которая превращает компьютер в сервер, например служба Windows . Первоначально использовавшееся как «серверы обслуживают пользователей» (а «пользователи используют серверы») в смысле «подчиняться», сегодня часто говорят, что «серверы обслуживают данные» в том же смысле, что и «отдавать». Например, веб-серверы «обслуживают веб-страницы пользователей» или «обслуживают их запросы».

Сервер является частью модели клиент-сервер ; в этой модели сервер предоставляет данные клиентам . Характер связи между клиентом и сервером — запрос и ответ . Это контрастирует с одноранговой моделью, в которой отношения представляют собой взаимность по требованию. В принципе, любой компьютеризированный процесс, который может использоваться или вызываться другим процессом (особенно удаленно, в частности для совместного использования ресурса), является сервером, а вызывающий процесс или процессы — клиентом. Таким образом, любой компьютер общего назначения, подключенный к сети, может содержать серверы. Например, если файлы на устройстве используются каким-либо процессом, этот процесс является файловым сервером . Точно так же программное обеспечение веб-сервера может работать на любом способном компьютере, поэтому веб-сервер может быть размещен на ноутбуке или персональном компьютере.

Хотя запрос-ответ является наиболее распространенной схемой клиент-сервер, существуют и другие, такие как шаблон публикации-подписки . В шаблоне публикации-подписки клиенты регистрируются на сервере публикации-подписки, подписываясь на определенные типы сообщений; эта первоначальная регистрация может быть выполнена посредством запроса-ответа. После этого сервер pub-sub пересылает соответствующие сообщения клиентам без каких-либо дополнительных запросов: сервер отправляет сообщения клиенту, а не клиент извлекает сообщения с сервера, как в случае запроса-ответа.

Цель

Основная категория: Серверы (вычислительные)

Роль сервера заключается в совместном использовании данных, а также в совместном использовании ресурсов и распределении работы. Серверный компьютер также может обслуживать свои собственные компьютерные программы; в зависимости от сценария это может быть частью сделки «услуга за услугу» или просто технической возможностью. В следующей таблице показано несколько сценариев использования сервера.

Тип сервера	Цель	Клиенты
Сервер приложений	серверные части приложений Размещает , к которым подключаются и используют пользовательские клиенты (внешние интерфейсы, веб-приложения или локально установленные приложения) в сети. Эти серверы не обязательно должны быть частью Всемирной паутины ; любая локальная сеть подойдет .	Клиенты с браузером, локальным интерфейсом или веб-сервером
Сервер каталогов	Поддерживает индекс или оглавление информации, которую можно найти в большой распределенной сети, например, компьютеров, пользователей, файлов, совместно используемых на файловых серверах, и веб-приложений. Серверы каталогов и серверы имен являются примерами серверов каталогов.	Любая компьютерная программа, которой необходимо найти что-то в сети, например член домена, пытающийся войти в систему, почтовый клиент, ищущий адрес электронной почты, или пользователь, ищущий файл.
Коммуникационный сервер	Поддерживает среду, необходимую для того, чтобы одна конечная точка связи (пользователь или устройства) могла находить другие конечные точки и связываться с ними. Он может включать или не включать каталог конечных точек связи и службу обнаружения присутствия, в зависимости от параметров открытости и безопасности сети.	Конечные точки связи (пользователи или устройства)
Вычислительный сервер	Разделяет огромные объемы вычислительных ресурсов, особенно ЦП и оперативной памяти , по сети.	Любая компьютерная программа, которой требуется больше мощности процессора и оперативной памяти, чем может себе позволить персональный компьютер. Клиент должен быть сетевым компьютером; в противном случае не было бы модели клиент-сервер.
Сервер базы данных	Поддерживает и совместно использует любую форму базы данных (организованные коллекции данных с предопределенными свойствами, которые могут отображаться в таблице) по сети.	Электронные таблицы , программное обеспечение для бухгалтерского учета , программное обеспечение для управления активами или практически любая компьютерная программа, которая потребляет хорошо организованные данные, особенно в больших объемах.
Факс-сервер	Совместно использует один или несколько факсимильных аппаратов в сети, что устраняет необходимость физического доступа.	Любой отправитель или получатель факса
Файловый сервер	Предоставляет общий доступ к файлам и папкам , пространству для хранения файлов и папок (или того и другого) по сети.	Предполагаемыми клиентами являются сетевые компьютеры, хотя клиентами могут быть и локальные программы.
Игровой сервер	Позволяет нескольким компьютерам или игровым устройствам играть в многопользовательские видеоигры.	Персональные компьютеры или игровые консоли
Почтовый сервер	Делает возможным общение по электронной почте так же, как почтовое отделение делает обычной почтой. возможным общение	Отправители и получатели электронной почты
Медиа-сервер	Совместное использование цифрового видео или цифрового аудио по сети посредством потоковой передачи мультимедиа (передача контента таким образом, чтобы полученные части можно было просматривать или прослушивать по мере их поступления, а не загружать весь файл и затем использовать его).	Персональные компьютеры, обслуживаемые пользователем, оснащенные монитором и динамиком
Сервер печати	Совместно использует один или несколько принтеров в сети, что устраняет необходимость физического доступа.	Компьютеры, которым нужно что-то распечатать
Звуковой сервер	Позволяет компьютерным программам воспроизводить и записывать звук индивидуально или совместно.	Компьютерные программы того же компьютера и сетевые клиенты.
Прокси-сервер	Выступает посредником между клиентом и сервером, принимая входящий трафик от клиента и отправляя его на сервер. Причины для этого включают контроль и фильтрацию контента, повышение производительности трафика, предотвращение несанкционированного доступа к сети или просто маршрутизацию трафика по большой и сложной сети.	Любой сетевой компьютер
Виртуальный сервер	Совместно использует аппаратные и программные ресурсы с другими виртуальными серверами. Он существует только в том виде, в котором он определен в специализированном программном обеспечении, называемом гипервизором . Гипервизор . представляет серверу виртуальное оборудование так, как если бы оно было реальным физическим оборудованием Виртуализация серверов позволяет создать более эффективную инфраструктуру.	Любой сетевой компьютер
Веб-сервер	Размещает веб-страницы . Веб-сервер — это то, что делает возможным существование Всемирной паутины . Каждый веб-сайт имеет один или несколько веб-серверов. Кроме того, на каждом сервере может размещаться несколько веб-сайтов.	Компьютеры с веб-браузером

Почти вся структура Интернета основана на модели клиент-сервер . высокого уровня Корневые серверы имен , DNS и маршрутизаторы направляют трафик в Интернете. По всему миру непрерывно работают миллионы серверов, подключенных к Интернету. и практически каждое действие, предпринимаемое обычным пользователем Интернета , требует одного или нескольких взаимодействий с одним или несколькими серверами. Есть исключения, которые не используют выделенные серверы; например, одноранговый обмен файлами и некоторые реализации телефонии до Microsoft (например, Skype ).

Аппаратное обеспечение

Сервер , монтируемый в стойку , со снятой верхней крышкой, открывающей внутренние компоненты.

Требования к аппаратному обеспечению серверов сильно различаются в зависимости от назначения сервера и его программного обеспечения. Серверы зачастую более мощные и дорогие, чем клиенты, которые к ним подключаются.

Сервер имен используется как для аппаратного, так и для программного обеспечения. Для аппаратных серверов это обычно ограничивается машинами высокого класса, хотя программные серверы могут работать на различном оборудовании.

Поскольку доступ к серверам обычно осуществляется через сеть, многие из них работают без присмотра, без компьютерного монитора или устройства ввода, аудиооборудования и интерфейсов USB . Многие серверы не имеют графического интерфейса пользователя (GUI). Они настраиваются и управляются удаленно. Удаленное управление может осуществляться с помощью различных методов, включая консоль управления Microsoft (MMC), PowerShell , SSH и на основе браузера, системы внешнего управления такие как iDRAC от Dell или iLo от HP .

Большие серверы

Крупные традиционные одиночные серверы должны будут работать без перерывов в течение длительного времени. Доступность должна быть очень высокой, поэтому надежность и долговечность оборудования чрезвычайно важны. Критически важные корпоративные серверы будут очень отказоустойчивыми и будут использовать специализированное оборудование с низким уровнем отказов , чтобы максимально увеличить время безотказной работы . источники бесперебойного питания Для защиты от сбоев питания могут быть включены . Серверы обычно имеют аппаратное резервирование, такое как два источника питания , системы RAID дисковые и память ECC . наряду с обширным тестированием и проверкой памяти перед загрузкой . Критически важные компоненты могут иметь возможность горячей замены , что позволяет техническим специалистам заменять их на работающем сервере, не выключая его, а для защиты от перегрева серверы могут иметь более мощные вентиляторы или использовать водяное охлаждение . Их часто можно будет настраивать, включать и выключать или перезагружать удаленно, используя внешнее управление , обычно на основе IPMI . Серверные корпуса обычно плоские и широкие и предназначены для установки в 19-дюймовые стойки или в открытые стойки .

Серверы такого типа часто размещаются в специализированных центрах обработки данных . Обычно они имеют очень стабильное питание, Интернет и повышенную безопасность. Шум также не вызывает беспокойства, но энергопотребление и тепловыделение могут стать серьезной проблемой. Серверные помещения оборудованы кондиционерами.

• 
  Серверная стойка, вид сзади
• 
  Серверы Фонда Викимедиа , вид спереди
• 
  Серверы Фонда Викимедиа , вид сзади
• 
  Серверы Фонда Викимедиа , вид сзади

Кластеры

Основная статья: Ферма серверов

Ферма серверов или кластер серверов — это совокупность компьютерных серверов, обслуживаемых организацией для обеспечения функциональности сервера, выходящей далеко за рамки возможностей одного устройства. Современные центры обработки данных теперь часто состоят из очень больших кластеров гораздо более простых серверов. и вокруг этой концепции существует совместная работа Open Compute Project .

Бытовая техника

Класс небольших специализированных серверов, называемых сетевыми устройствами, обычно находится на нижнем уровне шкалы и часто меньше обычных настольных компьютеров.

мобильный

Мобильный сервер имеет портативный форм-фактор, например ноутбук . В отличие от крупных центров обработки данных или стоечных серверов, мобильный сервер предназначен для выездного или специального развертывания в аварийных, аварийных или временных средах, где традиционные серверы невозможны из-за их требований к питанию, размера и времени развертывания. Основными бенефициарами так называемой технологии «сервер на ходу» являются сетевые менеджеры, разработчики программного обеспечения или баз данных, учебные центры, военный персонал, правоохранительные органы, судебно-медицинские эксперты, группы экстренной помощи и сервисные организации. Для облегчения портативности в корпус интегрированы такие функции, как клавиатура , дисплей , аккумулятор ( источник бесперебойного питания для обеспечения резервного питания в случае сбоя) и мышь.

Операционные системы

Sun Cobalt Qube 3; компьютерное серверное устройство (2002 г.); работа под управлением Cobalt Linux (индивидуальная версия Red Hat Linux, использующая ядро ​​Linux 2.2) в комплекте с веб-сервером Apache.

В Интернете доминирующими операционными системами среди серверов являются UNIX-подобные с открытым исходным кодом дистрибутивы , например, основанные на Linux и FreeBSD . при этом Windows Server также имеет значительную долю. Собственные операционные системы, такие как z/OS и macOS Server, также используются, но в гораздо меньших количествах. Серверы под управлением Linux обычно используются в качестве веб-серверов или банков данных. Серверы Windows используются для сетей, состоящих из клиентов Windows.

Специализированные серверно-ориентированные операционные системы традиционно обладают такими функциями, как:

• Графический интерфейс недоступен или не является обязательным.
• Возможность переконфигурировать и обновлять как аппаратное, так и программное обеспечение без перезагрузки.
• Расширенные возможности резервного копирования , позволяющие регулярно и часто создавать онлайн-резервные копии критически важных данных .
• Прозрачная передача данных между разными томами или устройствами
• Гибкие и расширенные сетевые возможности
• Возможности автоматизации, такие как демоны в UNIX и службы в Windows.
• Надежная безопасность системы с расширенной защитой пользователей, ресурсов, данных и памяти.
• Расширенное обнаружение и оповещение о таких состояниях, как перегрев, сбой процессора и диска.

На практике сегодня многие настольные и серверные операционные системы имеют схожие базы кода , различающиеся в основном по конфигурации.

Потребление энергии

В 2010 году на центры обработки данных (серверы, системы охлаждения и другая электрическая инфраструктура) приходилось 1,1–1,5% потребления электроэнергии во всем мире и 1,7–2,2% в США. По одной из оценок, общее потребление энергии для информационных и коммуникационных технологий сокращает выбросы углекислого газа более чем в 5 раз. в остальной части экономики за счет повышения эффективности.

Глобальное потребление энергии растет из-за растущего спроса на данные и пропускную способность. Совет по защите природных ресурсов (NRDC) заявляет, что в 2013 году центры обработки данных использовали 91 миллиард киловатт-часов (кВтч) электроэнергии, что составляет 3% мирового потребления электроэнергии.

Экологические группы сосредоточили внимание на выбросах углекислого газа в центрах обработки данных, поскольку они составляют 200 миллионов метрических тонн углекислого газа в год.

См. также

• Пиринговый

Дальнейшее чтение

• Эрланг, Агнер Краруп (1909). «Теория вероятностей и телефонные разговоры» (PDF) . Ныт Тидсскрифт для Математик Б. 20 : 33–39. Архивировано из оригинала (PDF) 1 октября 2011 г.
• Кендалл, генеральный директор (1953). «Стохастические процессы, возникающие в теории массового обслуживания, и их анализ методом вложенной цепи Маркова» . Анналы математической статистики . 24 (3): 338–354. дои : 10.1214/aoms/1177728975 . JSTOR   2236285 .