Что такое сервер и чем он отличается от обычного компьютера

Приветствую, друзья!

Сегодня мы поговорим о серьезных «железках», устроенных покруче, чем бытовой компьютер.

Аппаратный и программный сервер

Многие из нас слышали умное слова «сервер» и «файл-сервер» и словосочетания «почтовый сервер», «выделенный сервер» и т. п.

В этой статье мы ознакомимся с тем, что такое сервер, как он устроен, и чем отличается от бытового или офисного компьютера.

Слово server образовано от английского термина to serve (обслуживать). Таким образом, сервер — это «обслуживатель».

Звучит не очень красиво, зато понятно, чем он занимается. Обслуживает запросы клиентов.

Обслуживать можно на аппаратном («железном») и программном уровнях.

Поэтому понятие server включает в себя два — «аппаратный сервер» и «программный сервер».

Сразу укажем первое отличие сервера от персонального компьютера (ПК). На персональном компьютере постоянно работает пользователь. А сервер (аппаратный), в большинстве случаев, стоит тихонечко в отдельной комнате и работает самостоятельно.

Обычный пользователь за ним не работает, к нему только иногда подсаживается системный администратор — для настройки или иных служебных манипуляций. Он обязательно включен в локальную сеть (а иначе как он будет обслуживать клиентские запросы?) Поэтому на него можно зайти с любого компьютера из этой сети (при соответствующих настройках, разумеется). Аппаратный сервер, в отличие от ПК, работает круглосуточно и семь дней в неделю.

Программный сервер

Программный сервер — это программный комплекс, обслуживающий запросы клиентов.

Эта идеология подразумевает наличие двух частей программного комплекса — серверную и клиентскую. Главная часть — серверная. Она располагается на аппаратном сервере (физически — на его жестком диске).

Такую идеологию используют многие программы, в частности, бухгалтерские. На сервере хранится основная часть программы и базы данных пользователей. Пользователь взаимодействует с основной частью посредством клиентской части, расположенной на своем компьютере.

В основном модуле могут работать одновременно несколько (или много) клиентов. Поэтому аппаратная часть должна обладать необходимой вычислительной мощностью. В зависимости от вида программного сервера, к аппаратной части  могут предъявляться различные требования.

Почтовый сервер — это программа, работающая с почтой. Разумеется, есть и аппаратная его часть, где, собственно физически и хранятся письма.

Любая поисковая система имеет в своем составе и почтовый сервис. В настоящее время завести себе почтовый ящик (или даже несколько) на сервере не проблема.

Существует такое понятие как «файл-сервер». Это хранилище многих файлов, куда разрешен доступ многим пользователям. Файлов может быть очень много, поэтому аппаратная часть должна обладать большой дисковой памятью. Программная часть — это, бесспорно, очень интересно, но наш блог о «железе», поэтому рассмотрим чуть более подробно, как устроен аппаратный сервер.

Сразу отметим, что сервер может месяцами работать без выключения. Поэтому он должен иметь гораздо более надежное аппаратное обеспечение. Повышенная надежность обеспечивается, в частности, более качественными и дорогими комплектующими.

Оперативная память

Используется память с контролем четности ECC (Error Correction Code). Дело в том, что всегда существует какая-то ненулевая вероятность ошибки в оперативной памяти.

Одна дело, когда ошибка или сбой случится на компьютере пользователя, когда он работает с собственным приложением (а не на сервере). Цена такой ошибки чаще всего невелика.

Другое дело, когда на сервере «потеряется» чья-то транзакция на миллион долларов.

С ошибками на сервере борются и аппаратными средствами, применяя избыточное кодирование данных. Информация снабжается дополнительными (служебными) битами, что позволяет обнаруживать и исправлять некоторые (а не все возможные!) наиболее вероятные ошибки.

Такие модули  памяти, в отличие от обычных,  имеют нечетное количество микросхем. Так, в обычных модулях, применяемых в обычных или офисных компьютерах, устанавливают чаще всего 8 микросхем. В серверных модулях устанавливают 9 микросхем. Серверная память при одинаковом объеме и скорости стоит существенно дороже обычной.

Винчестеры

К серверу одновременно могут обращаться несколько пользователей. Поэтому от сервера, помимо высокой надежности требуется и повышенное быстродействие. В серверах применяются как обычные (электромеханические), так и твердотельные SSD (Solid State Drive) накопители.

Последние обладают повышенным быстродействием, но они гораздо более дороги (при одинаковом объеме). SSD накопители не содержат вращающихся частей. Данные записываются в ячейки полупроводниковой памяти. Сразу отметим, что записать данные в ячейку памяти SSD накопителя можно ограниченное (хотя и большое) число раз.

Для сокращения времени доступа к данным в серверах используют электромеханические винчестеры с высокой скоростью вращения шпинделя — до 15 000 об/мин. Такие винчестеры греются сильнее, поэтому проблема отвода тепла становится еще более актуальной.

В серверных винчестерах используются более интеллектуальные интерфейсы — SCSI и SAS, которые обладают бОльшим количеством функций и большей гибкостью.

Как правило, винчестеры в серверах обладают возможностью «горячей» замены (hot swop), т. е. без  выключения питания.

Выключение и последующее включение сервера — это не всегда быстрая процедура. Сервер «не любит» выключений. Иной раз для введения его в работу требуется повышенный расход нервных клеток :-) Возможность «горячей» замены обеспечивается специальной конструкцией «кармана» для винчестера. При вытаскивания накопителя сначала размыкаются контакты питания, а потом уже информационные. При установке в первую очередь замыкаются контакты питания, а потом уже информационные.

Резервирование

В серверах всегда осуществляется резервирование. Для этого существует так называемый RAID (Redundant Array of Independent Disks, избыточный массив жестких дисков). Информационные файлы дублируются определенным образом. Способов дублирования может быть несколько, поэтому существует RAID-0, -1, -2, -3, -4, -5 и -6. Теперь, даже если какой-то винчестер выйдет из строя — информация не потеряется.

Для конфигурации RAID существует аппаратный контроллер. Это то, чего чаще всего нет в бытовых или офисных компьютерах Контроллер RAID (точнее, та его часть, которая хранит конфигурацию) может иметь собственный источник резервного питания — аккумулятор небольшой емкости.

Охлаждение

Сервер содержит минимум два процессора, в каждом из которых может быть по нескольку ядер, несколько винчестеров, модулей памяти.

Все это добро потребляет достаточно много энергии. Поэтому серверу требуется эффективная система охлаждения.

Охлаждение осуществляется с помощью с помощью радиаторов и вентиляторов, как и в обычном ПК. Помимо вентиляторов, установленных в блоке (блоках) питания, устанавливаются несколько дополнительных вентиляторов. Все вентиляторы имеют повышенный рабочий ресурс и сделаны на основе подшипников качения. Дешевых «ветродуек» с подшипниками скольжения вы там не найдете. Вентиляторы могут иметь разные габариты в зависимости от конструкции.

Систем охлаждения организована так, что обдуваются не только радиаторы процессоров и чипсета, но и — обязательно! — винчестеры. Все вентиляторы содержат в себе датчики числа оборотов. Имеется также несколько термодатчиков. При увеличении температуры внутри сервера система управления увеличивает обороты вентиляторов для более интенсивного охлаждения.

В заключение отметим, что для увеличения силы воздушного потока вентиляторы могут дублироваться.

Для этого вентиляторы устанавливаются вплотную друг к другу и дуют общим воздушным потоком. При неисправности вентилятора схема управления может подавать звуковой сигнал или выводить служебные сообщения на экран монитора.

В этом месте сделаем паузу. Во второй части статьи мы познакомимся с блоками питания, конструктивным исполнением серверов и некоторыми тонкостями, о которых не все знают. Не пропустите!

До встречи на блоге!