Модуль 4. Серверы
Сервер: внутреннее устройство, функции и классификация
В предыдущем модуле мы тщательно изучили инженерную инфраструктуру ЦОДа. Теперь перейдем к составляющим информационной инфраструктуры.
Любая IT-инфраструктура состоит из серверов, как дом из кирпичиков. При этом серверы могут быть разной конфигурации и выполнять разные задачи. Например, одни превращают запросы в путь до конкретных IP-адресов, другие — хранят данные. Роли серверов настолько отличаются, что на первый взгляд непонятно, почему эти машины называют одним словом.
Любая IT-инфраструктура состоит из серверов, как дом из кирпичиков. При этом серверы могут быть разной конфигурации и выполнять разные задачи. Например, одни превращают запросы в путь до конкретных IP-адресов, другие — хранят данные. Роли серверов настолько отличаются, что на первый взгляд непонятно, почему эти машины называют одним словом.
Сервер — это высокопроизводительный компьютер или программа, предназначенные для обеспечения доступа, обработки и управления данными, ресурсами и услугами в сети.
Сервер работает круглосуточно, предоставляя услуги другим устройствам, называемым клиентами.
Пример
- Вы просматриваете веб-сайт. Ваш компьютер отправляет запрос на сервер, где хранится веб-сайт. Сервер отвечает, отправляя вам файлы веб-сайта, которые ваш компьютер затем отображает.
- Вы отправляете электронное письмо. Ваш компьютер отправляет письмо на почтовый сервер, который затем перенаправляет его на сервер получателя.
- Вы смотрите фильм на Кинопоиске. Фильм хранится на серверах Кинопоиска, которые транслируют его на ваше устройство.
- Компания использует сервер вместо того, чтобы хранить файлы каждого сотрудника на его компьютере. Сотрудники получают доступ к своим файлам с сервера через сеть. Это экономит место, обеспечивает безопасность и доступность файлов 24/7 для всех сотрудников.
Чем сервер отличается от обычного компьютера?
Основные компоненты сервера
Основа сервера, к которой подключаются все остальные компоненты.
- Функция: обеспечивает связь между всеми компонентами сервера.
- Характеристики: тип процессора, количество слотов памяти, тип и количество слотов расширения.
"Мозг" сервера, который выполняет вычисления.
- Функция: выполняет вычисления.
- Характеристики: количество ядер, тактовая частота, кэш-память.
- Функция: хранит данные, которые используются процессором.
- Типы: DDR3, DDR4, ECC.
- Функция: хранят данные на длительный срок.
- Типы: HDD, SSD, NVMe.
- Функция: обеспечивают подключение сервера к сети.
- Типы: Ethernet, InfiniBand.
- Функция: обеспечивает питание всех компонентов сервера.
- Характеристики: мощность, резервирование.
- Функция: отводит тепло от компонентов сервера.
- Типы: воздушное, жидкостное.
- Функция: обеспечивают управление различными компонентами сервера, например RAID-контроллеры, сетевые контроллеры.
Защищает компоненты сервера от внешних воздействий.
Используются для защиты данных от потери.
Классификации серверов
По назначению
- Сервер рабочей группы: предназначен для обеспечения общего доступа к ресурсам и данным внутри небольшой рабочей группы.
- Сервер контроллер домена: обеспечивает централизованную аутентификацию пользователей, управление политиками безопасности и распределение прав доступа.
- Прокси сервер: выполняет функцию посредника между пользователем и интернет-ресурсом.
- Сервер электронной почты: управляет электронной почтой, отправкой и приемом электронных сообщений.
- Веб сервер: обрабатывает запросы от клиентских браузеров и предоставляют веб-страницы.
- Сервер базы данных: предназначены для хранения и обработки данных.
- Файловый сервер: предоставляет централизованное хранение и управление файлами.
- Серверы приложений: поддерживают выполнение определенных приложений, обеспечивая доступ к ресурсам и функциям.
- Серверы DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol): автоматически присваивают IP-адреса и конфигурационные параметры устройствам в сети.
- Серверы FTP (File Transfer Protocol): обеспечивают передачу файлов между устройствами в компьютерной сети.
- Серверы DNS: преобразовывают доменные имена в IP-адреса.
- И другие.
Важно отметить, что один сервер может выполнять несколько задач.
По классу
- Entry-level: серверы начального уровня. Простой и доступный вариант для начинающих, идеально подходящий для небольших компаний, рабочих групп или домашнего использования. Легко настроить и использовать даже без глубоких знаний в IT. Данные серверы могут выполнять базовые задачи: хранение файлов, печать, веб-сервисы, почта, базы данных.
- Workgroup-level: серверы для рабочих групп. Более мощные и производительные, чем Entry-level серверы. Подходят для более крупных компаний и рабочих групп с 10-50 пользователями. Эти серверы могут выполнять более сложные задачи: сервер приложений, виртуализация, резервное копирование, системы безопасности.
- Department-level: серверы уровня департамента. Серверы среднего уровня, еще более мощные, чем Workgroup-level серверы. Подходят для крупных отделов или филиалов с 50-1000 пользователями. Могут решать критически важные задачи: 1С, ERP, CRM, системы видеонаблюдения, большие базы данных.
- Enterprise-level: серверы уровня предприятия. Самые мощные и производительные серверы на рынке. Подходят для крупных компаний, дата-центров и облачных провайдеров. Могут решать самые сложные задачи: mission-critical приложения, высокопроизводительные вычисления, искусственный интеллект, машинное обучение.
По типу серверного шасси*
- Стоечные серверы (Rack-серверы): устанавливаются в стойки (рэки) и обеспечивают компактность, эффективное использование пространства и удобство масштабирования.
- Блейд-серверы (Blade-серверы): высокоинтегрированные устройства, устанавливаемые в стойки, и предназначенные для оптимизации пространства и ресурсов.
- Серверы башенного типа (Tower): отдельные корпуса в форме башни, удобные для небольших предприятий.
*Серверное шасси — это специализированный корпус, предназначенный для сборки серверов различного назначения и производительности.
Стоечные серверы (Rack-серверы):
устанавливаются в стойки (рэки) и обеспечивают компактность, эффективное использование пространства и удобство масштабирования.
Блейд-серверы (Blade-серверы):
высокоинтегрированные устройства, устанавливаемые в стойки, и предназначенные для оптимизации пространства и ресурсов.
Серверы башенного типа (Tower):
отдельные корпуса в форме башни, удобные для небольших предприятий
Операционные системы для серверов
На серверы можно ставить различные операционные системы, но наиболее популярными являются:
- Преимущества: бесплатная (за исключением некоторых платных дистрибутивов), высокая производительность, открытая, надежная, масштабируемая, высокая степень безопасности.
- Недостатки: может быть сложной в настройке для начинающих пользователей.
- Примеры дистрибутивов: Ubuntu Server, CentOS, Debian, Red Hat Enterprise Linux.
- Преимущества: знакомая многим пользователям, удобная в администрировании, широкий спектр ПО, хорошо подходит для работы с приложениями Microsoft.
- Недостатки: высокая стоимость, может быть не такой производительной, как Linux.
- Примеры версий: Windows Server 2019, Windows Server 2022.
- Преимущества: хорошо подходит для работы с устройствами Apple, интегрируется с другими продуктами Apple.
- Недостатки: платная, ограниченный выбор ПО, менее распространенная, чем Linux and Windows Server.
- Пример версии: macOS Monterey Server.
Архитектура сервера
Архитектура сервера — это способ организации его аппаратных и программных компонентов. Она определяет, как эти компоненты взаимодействуют друг с другом и как сервер выполняет задачи.
Основные компоненты архитектуры сервера
- Процессор: выполняет вычисления.
- Память: хранит данные, которые используются процессором.
- Дисковые накопители: хранят данные пользователя.
- Сетевые интерфейсы: обеспечивают подключение сервера к сети.
- Система охлаждения: отводит тепло от компонентов сервера.
- Блок питания: обеспечивает питание всех компонентов сервера.
- Корпус: защищает компоненты сервера от внешних воздействий.
- Операционная система: управляет аппаратными и программными ресурсами сервера.
- Приложения: выполняют задачи, для которых предназначен сервер.
- Службы: предоставляют доступ к функциям сервера другим компьютерам.
- Сеть: обеспечивает связь между сервером и другими компьютерами.
- Маршрутизаторы: направляют трафик в сети.
- Сетевые коммутаторы: соединяют устройства в сети.
- Брандмауэр: защищает сервер от несанкционированного доступа.
- Антивирусное ПО: защищает сервер от вирусов и вредоносных программ.
- Система обнаружения вторжений: обнаруживает попытки несанкционированного доступа к серверу.
- Система резервного копирования данных: обеспечивает резервное копирование данных пользователя.
- Система резервного копирования системы: обеспечивает резервное копирование операционной системы и приложений.
- Система мониторинга производительности: отслеживает производительность сервера.
- Система мониторинга доступности: отслеживает доступность сервера.
- Система мониторинга безопасности: отслеживает безопасность сервера.
Все эти компоненты взаимодействуют друг с другом, чтобы обеспечить работу сервера.
Важно понимать, что конфигурация сервера может меняться в зависимости от его назначения и требований к производительности.
Например:
Важно понимать, что конфигурация сервера может меняться в зависимости от его назначения и требований к производительности.
Например:
- Серверы, предназначенные для хранения данных, обычно имеют большое количество дисковых накопителей.
- Серверы, предназначенные для выполнения сложных вычислений, обычно имеют мощные процессоры и много памяти.
Архитектура х86
Архитектура x86 (также известная как IA-32) — это набор команд и архитектура процессора, разработанные компанией Intel в 1978 году.
x86 — это CISC-архитектура (Complex Instruction Set Computing), что означает, что она имеет большой набор команд, каждая из которых может выполнять сложные операции.
Дмитрий Токарев
Ведущий инженер технического сервиса по серверам X86
«Архитектура x86 является одной из самых широко используемых. Серверы x86 играют ключевую роль в обеспечении централизованного управления и обработки данных, что особенно важно в условиях масштабов, требуемых в наши дни. Эти серверы составляют основу для хранения, обработки и предоставления доступа к данным, поддерживая стабильную работу веб-сайтов, приложений, баз данных и прочих сервисов».
Основные сферы применения архитектуры x86:
- Бизнес: серверы x86 служат основой для корпоративных вычислений, обеспечивая хранение и обработку бизнес-данных.
- Научные исследования: высокая производительность серверов x86 делает их предпочтительным выбором для научных вычислений и анализа данных.
- Общественные сервисы: в общественных сферах, таких как государственные и муниципальные сервисы, серверы x86 обеспечивают эффективное хранение и управление данными.
Причины популярности архитектуры х86
- Широкая доступность: процессоры x86 производятся многими компаниями, такими как Intel, AMD, VIA, Cyrix и др. Это делает их доступными по цене и легкодоступными.
- Совместимость: программное обеспечение, написанное для x86, может работать на разных процессорах x86. Это означает, что пользователи могут быть уверены, что их программное обеспечение будет работать на любом компьютере с архитектурой x86.
- Производительность: процессоры x86 обеспечивают высокую производительность для различных задач. Это делает их идеальными для персональных компьютеров, серверов, ноутбуков, планшетов и смартфонов.
- Большой выбор: существует множество различных процессоров x86, от бюджетных до высокопроизводительных. Это позволяет пользователям выбрать процессор, который соответствует их потребностям и бюджету.
- Поддержка: x86 имеет большую экосистему разработчиков, производителей аппаратного обеспечения и поставщиков услуг. Это обеспечивает пользователей широкой поддержкой и помощью.
Internet of Things (Интернет вещей) — это множество физических объектов, подключенных к интернету и обменивающихся данными.
Обзор других популярных архитектур
Серверы на базе архитектуры ARM:
- Основаны на архитектуре ARM (Advanced RISC Machine).
- Часто применяются в маломощных и встраиваемых устройствах, таких как маршрутизаторы, медиацентры, умные устройства и IoT-устройства.
- Разработаны IBM и используются в высокопроизводительных вычислительных системах.
- Широко применяются в корпоративных средах для обработки больших объемов данных.
- SPARC (Scalable Processor Architecture) — архитектура процессоров, разработанная Sun Microsystems.
- В основном используются в серверах Sun/Oracle, применятся в высокопроизводительных вычислениях и базах данных.
- Разрабатывались совместно Intel и HP для использования в корпоративных и высокопроизводительных системах.
- Однако, архитектура Itanium постепенно теряет свою популярность.
В ходе этого курса мы познакомимся с разными типами серверов, построенных на базе архитектуры x86.
Менфреймы
Менфрейм (Mainframe) представляет собой высокопроизводительный компьютер, предназначенный для обработки больших объемов данных и выполнения высоконагруженных вычислительных задач.
Менфрейм обладает мощным аппаратным и программным обеспечением, способным обрабатывать 1,3 миллиона транзакций каждую секунду и поддерживать работу множества пользователей.
Михаил Айоло
Ведущий инженер
технического сервиса по системам хранения данных класса Enterprise
технического сервиса по системам хранения данных класса Enterprise
«Менфреймы широко применяются в крупных корпорациях, банках, финансовых учреждениях, государственных организациях и других критически важных секторах, где требуется обработка больших объемов данных и обеспечение надежной работы приложений и сервисов. Они используются для обработки транзакций, хранения данных, выполнения сложных вычислений и управления ресурсами».
Мейнфреймы обычно используют архитектуру CISC (Complex Instruction Set Computing).
Принципы работы мейнфреймов
Мейнфрейм является центральным устройством, к которому подключаются различные устройства и приложения. Операционная система мейнфрейма обрабатывает все данные и приложения сразу, обеспечивая централизованное управление информацией.
В мейнфреймах все приложения тесно сотрудничают и используют общие компоненты программного обеспечения. Это позволяет эффективно использовать ресурсы и обеспечивать высокую производительность системы
Мейнфреймы обладают высокой надежностью благодаря возможности изоляции и исправления большинства аппаратных и программных ошибок. Это гарантирует бесперебойную работу системы на протяжении длительного времени.
На одном мейнфрейме может быть сконфигурировано большое количество различных серверов, которые могут быть изолированы друг от друга, но в то же время совместно использовать аппаратные ресурсы. Это обеспечивает гибкость и эффективное использование вычислительных мощностей.
Благодаря централизованному хранению данных на мейнфреймах, прикладные программы имеют доступ к данным без необходимости перемещения информации между различными устройствами, что способствует повышению производительности и эффективности работы системы.
Виртуализация
Виртуализация — это технология, которая позволяет создавать виртуальные машины (ВМ) на одном физическом компьютере.
ВМ — это программное обеспечение, которое имитирует работу реального компьютера.
Виртуализация позволяет одному физическому ресурсу (например, серверу) выполнять работу нескольких виртуальных ресурсов. Вместо того чтобы иметь несколько отдельных серверов, каждый из которых занимает много места и требует много ресурсов, можно использовать один физический сервер и создать на нем несколько виртуальных серверов.
Преимущества виртуализации
Виртуализация позволяет сократить количество физических серверов, что снижает расходы на их покупку, обслуживание, электроэнергию и лицензии на программное обеспечение.
Виртуализация позволяет легко создавать, удалять и настраивать ВМ.
Виртуализация позволяет легко добавлять новые ВМ по мере необходимости.
Виртуальными машинами можно управлять централизованно, что упрощает их администрирование.
Виртуализация позволяет повысить надежность работы серверов.
Виртуализация позволяет изолировать виртуальные машины друг от друга, что повышает безопасность данных.
Типы виртуальных машин
Серверные
Используются для запуска серверных приложений, таких как веб-серверы, базы данных и почтовые серверы.
Рабочие станции
Используются для создания виртуальных рабочих мест для пользователей.
Гипервизор — это программное обеспечение, которое управляет ресурсами физического компьютера и создает виртуальные среды, в которых могут работать несколько изолированных операционных систем и приложений.
Гипервизор является ключевым элементом виртуализации, обеспечивая доступ к физическим ресурсам компьютера (таким как процессор, память, сеть и хранилище) для каждой виртуальной машины и изолируя их друг от друга.
Пример
Имеется компьютер с 4 процессорами, 16 ГБ памяти и 500 ГБ дискового пространства.
На нем, как один из вариантов, можно создать 4 ВМ, каждой из которых выделить 1 процессор, 4 ГБ памяти и 125 ГБ дискового пространства.
Типы гипервизоров
Нативный или "без операционной системы"
Эти гипервизоры работают непосредственно на физическом оборудовании сервера и управляют виртуальными машинами напрямую. Примеры: VMware vSphere/ESXi, Microsoft Hyper-V, и Xen.
"Гостевая операционная система"
Эти гипервизоры работают поверх операционной системы хоста и запускаются как приложение. Они позволяют виртуализировать компьютерный ресурс на десктопных компьютерах. Примеры:VMware Workstation, Oracle VirtualBox и Parallels Desktop.
Виртуальный образ — это файл, который содержит полную копию физического диска, например, жесткого диска или SSD.
Виртуальный образ представляет собой точный слепок данных, включая операционную систему, приложения, файлы и настройки.
Простыми словами: представьте, что ваш компьютер – это книга. Виртуальный образ – это копия этой книги, которую можно записать на диск или сохранить в облаке.
Простыми словами: представьте, что ваш компьютер – это книга. Виртуальный образ – это копия этой книги, которую можно записать на диск или сохранить в облаке.
Зачем нужны виртуальные образы?
- Создавать резервные копии: Виртуальный образ — это надежный способ сохранить резервную копию данных вашего компьютера.
- Развертывать операционные системы: Виртуальный образ можно использовать для быстрого и простого развертывания операционной системы на нескольких компьютерах.
- Тестировать software: Виртуальный образ можно использовать для тестирования software в безопасной среде, не влияя на ваш основной компьютер.
- Экономить место: Виртуальные образы могут быть сжаты, что позволяет экономить место на диске.
Тренды на российском рынке серверов
До 2022 года российский рынок серверного оборудования показывал стабильный рост. По итогам 2020 года он достиг $1,32 млрд, увеличившись на 18,2% в сравнении с 2019-м. По данным экспертов рейтинг по продажам серверов в России в 2020 году возглавили Dell, Hewlett Packard Enterprise и Huawei.
Как складывается ситуация сейчас?
В 2022 году произошли значительные изменения в отечественном рынке серверов. Иностранные производители резко сократили свою активность, что привело к появлению феномена параллельного импорта. Объемы закупки серверов упали примерно вдвое по сравнению с предыдущим (2021) годом из-за ограниченного предложения и заморозки многих ИТ-проектов.
Исследования 2023 года демонстрируют интересные изменения на российском рынке серверов. В частности, серверное оборудование российских производителей становится все более востребованным. По итогам года доля отечественных компаний на российском рынке серверного оборудования выросла с 15% до более чем 50%.
Как складывается ситуация сейчас?
В 2022 году произошли значительные изменения в отечественном рынке серверов. Иностранные производители резко сократили свою активность, что привело к появлению феномена параллельного импорта. Объемы закупки серверов упали примерно вдвое по сравнению с предыдущим (2021) годом из-за ограниченного предложения и заморозки многих ИТ-проектов.
Исследования 2023 года демонстрируют интересные изменения на российском рынке серверов. В частности, серверное оборудование российских производителей становится все более востребованным. По итогам года доля отечественных компаний на российском рынке серверного оборудования выросла с 15% до более чем 50%.
Эксперты российского производителя ИТ-оборудования Delta Computers прогнозируют, что в 2024 г. объемы закупок серверов российского производства вырастут в полтора раза по сравнению с 2023 г. Рост будет обусловлен реализацией отложенных бюджетов и необходимостью выполнения для многих заказчиков обязательной программы импортозамещения.
