В этом материале мы разберем устройство всех основных типов серверов и рассмотрим их функциональность как отдельных узлов IT-инфраструктуры.
Как работают облачные и выделенные серверы
Любой сервер можно назвать программно-аппаратным комплексом из железа (процессоры, видеокарты, оперативная память) и программного обеспечения, которое реализует определенную функцию. Например, он может выступить в роли вычислительных ресурсов для разработки или «площадкой» для базирования сетевых шлюзов.
Серверы могут быть облачными и выделенными, но задачу они решают одинаковую — консолидация ресурсов для решения бизнес-задач. Основная разница в том, что выделенный сервер использует ресурсы напрямую, а в облачном есть прослойка виртуализации. Технология объединяет ресурсы физических серверов в пулы и предоставляет их пользователям уже как логические. Сервис-провайдеры обеспечивают пожарную безопасность, сеть, электроэнергию и охлаждение — все, чтобы серверы работали корректно.
Зачем нужны серверы
Представьте себе любой популярный онлайн-сервис. Будь то сайт для бронирования гостиниц или игровое приложение. Развернуть инфраструктуру такого проекта на домашнем компьютере невозможно. Нужно больше ресурсов, чтобы справляться с нагрузкой сервиса со стороны пользователей, и более сложная архитектура — нужны отдельные «кубики» для работы приложения, для хранения данных и статического контента, для бэкапов и т.д. В роли «кубиков» как раз выступают серверы.
Из чего состоят серверы
Серверы предназначены для обеспечения стабильной круглосуточной работы, гибкости и масштабируемости. Если мы говорим про серверное оборудование, то чаще всего оно устанавливается в специальные стойки в дата-центрах. Это позволяет резервировать и обслуживать оборудование централизованно. Если погружаться в устройство серверов, то почти каждую конфигурацию можно разделить на несколько составляющих.
Процессор / CPU
В отличие от пользовательских, серверные процессоры способны работать круглосуточно и при стрессовых нагрузках.
Их архитектура позволяет позволяет сократить до минимума время простоя. Это достигается за счет многоядерности, высокой частоты и большого запаса кэш-памяти.
Среди других архитектурных особенностей можно выделить три основные:
- Наличие дополнительных температурных датчиков и даже тахометра, которые поддерживают рабочее состояние процессора.
- Встроенный «сторожевой» таймер, который призван перезапустить CPU в случае зависания.
- Особый режим работы с жесткими дисками, которые группируются в RAID-массивы, а также RAM, при котором используется регистровая, а не обычная оперативная память.
Оперативная память / RAM
Нет какой-то особой «серверной» памяти. Есть различные виды оперативной памяти, некоторые из которых подходят для серверов, а некоторые — только для обычных персональных компьютеров.
Разница обнаруживается в том, что память, которая устанавливается в сервер, поддерживает коррекцию кода ошибок (Error Correction Code). Из-за особенностей нагрузки и многопоточности для серверов это важнейший момент, который обеспечивает корректный процессинг. Для обычной пользовательской памяти это не так важно, но нельзя при этом сказать, что там сбои происходят чаще. Просто такой тип памяти не ориентирован на задачи серверов и со своей нагрузкой справляется хорошо.
Видеокарта / GPU
Серверные видеокарты чаще всего используются для работы с ML-моделями, при рендеринге графики и просчете сложных аналитических задач. Причем в последнее время сектор ML все чаще запрашивает видеопамять для машинного обучения, поскольку так можно существенно сократить время расчета экспериментов.
Работать с такими типом нагрузки на игровых видеокартах или на одном CPU дольше в 2–10 раз. А иногда и вовсе невозможно из-за архитектурных особенностей серверной видеопамяти. Ключевая — режим автоматического исправления ошибок похожий на тот, что мы описывали в разделе про RAM.
Серверные видеокарты не оснащаются собственными вентиляторами, поскольку устройство рассчитано на работе в дата-центре, где реализована своя система охлаждения.
Диски и память
Провайдеры стараются переходить на обычные твердотельные SSD- и NVMe-диски, поскольку они обеспечивают более быструю запись и чтение по сравнению с классическими HDD-накопителями.
Кроме этого, серверные диски поддерживают команды RAID-контроллеров, оснащены более умной функцией автоматической коррекции ошибок, имеют больший гарантийный срок и рассчитаны на работу со множеством пользователей.
Условия работы серверов
Важно, чтобы для работы сервера были созданы соответствующие условия. Он не должен страдать от проблем с электричеством или интернетом. Сервер должен безопасно хранить данные, охлаждаться и работать 24/7. В домашних условиях реализовать такую систему почти невозможно из-за пожарных и шумоизоляционных требований.
Сервер должен работать бесперебойно, чтобы запущенные приложения и сервисы оставались доступны в любое время, а клиенты всегда получали свои данные и ничего не теряли при записи.
Что такое серверная архитектура
В основе серверной архитектуры лежит идея разделения функциональности на отдельные серверы, каждый из которых выполняет свою задачу. Такой подход позволяет распределить нагрузку и повысить надежность системы.
Клиент-серверная реализация — самый популярный вариант архитектуры. У пользователя нет прямого доступа к серверу, но есть интерфейс, через который он пишет запросы или команды. Они передаются балансировщику нагрузки или на сервер (кластер серверов) — в зависимости от масштаба проекта. На сервере лежит код, но не пользовательские данные. Поэтому дальше сервер (если база данных не лежит на сервере) делает запрос к базе данных (по сути — другому серверу). Если в базе находится нужная информация, она через сервер передается на интерфейс пользователя, который ее запросил.
Таким образом, данные могут получать обычные пользователи, а не только разработчики.
Веб-сервер
Веб-сервер — это программное обеспечение, которое предоставляет доступ к сайтам через протокол HTTP и HTTPS. Он работает на сервере и принимает запросы от клиентов (например, браузеров) и отвечает на них, отправляя запрошенные данные.
Веб-сервер состоит из нескольких компонентов:
- Программа-сервер, которая обрабатывает запросы и генерирует ответы.
- Программа-обработчик запросов, которая анализирует запросы и определяет, какие ресурсы нужно вернуть.
- База данных, которая содержит информацию о веб-страницах и других ресурсах.
- Сетевой интерфейс, который обрабатывает входящие и исходящие сетевые пакеты.
Веб-сервер может работать на разных операционных системах: Windows, Linux или macOS. Кроме того, он может поддерживать различные языки программирования: PHP, Python, Ruby или Java.
Один сервер может работать с несколькими сайтами, используя виртуальные хосты. То есть каждый сайт имеет свое собственное доменное имя и отдельный набор файлов, но все они обслуживаются одним и тем же сервером.
Что предлагает Servercore
Servercore предоставляет выделенные и облачные серверы для любых проектов. С помощью продуктов компании вы получите готовый к работе сервер в течение нескольких минут. Аренда инфраструктуры — удобное решение для бизнеса, поскольку позволяет экономить на закупках собственного оборудования и его поддержке.
Кроме этого, Servercore предоставляет услуги по Managed Kubernetes для комфортной работы с контейнерными средами. Это важная составляющая современных Cloud Native приложений.
Через панель управления Servercore можно получить готовый сервер через минуту в любой зоне доступности:
- Кения (Найроби),
- Казахстан (Алматы),
- Узбекистан (Ташкент).
Поднимайте любое количество виртуальных машин для решения своих задач без простоев, а также контролируйте расход ресурсов за счет удобного мониторинга и режима квот.
Прокси-сервер
Прокси-сервер действует как посредник между клиентом и другим сервером. Он принимает запросы от клиента, перенаправляет их на удаленный сервер и передает ответ обратно клиенту.
Прокси-сервер используется для различных целей:
- улучшение скорости работы сети,
- фильтрации трафика,
- обеспечение безопасности и анонимности пользователей.
Технически прокси-сервер работает на уровне приложения в сетевой архитектуре OSI. Он может быть реализован как отдельное программное обеспечение или интегрирован в другие приложения, например, в браузер.
Прокси-сервер может использовать различные протоколы для связи с клиентом и удаленным сервером: HTTP, FTP, SOCKS и другие. Он также выполняет функции кэширования данных для ускорения доступа к ресурсам и снижения нагрузки на сеть.
Правильное использование прокси-сервера может улучшить производительность и безопасность системы.
FTP-сервер
FTP-сервер предоставляет доступ к файлам и директориям на удаленном компьютере через протокол FTP (File Transfer Protocol).
Технически FTP-сервер работает на уровне приложения в сетевой архитектуре OSI. Пользователь может подключиться к FTP-серверу с помощью специального FTP-клиента (например, FileZilla) или веб-браузера, который поддерживает протокол FTP.
FTP-сервер может предоставлять доступ к файлам и директориям с помощью различных методов аутентификации: анонимный доступ, имя пользователя и пароль или сертификаты безопасности. Он также может использовать различные методы шифрования для защиты данных.
FTP-сервер обладает различными настройками. Например, ограничение доступа к файлам и директориям, установка квот для пользователей, логирование действий пользователей и другие. Он также может использовать функцию кэширования данных для ускорения доступа к ресурсам и снижения нагрузки на сеть.
Сервер приложений, или Application-сервер
Application-сервер — это серверное программное обеспечение, которое предоставляет приложениям среду выполнения и доступ к различным ресурсам: к базам данных, файловым системам, сетевым службам и т.д.
Application-сервер предоставляет приложениям среду выполнения, которая позволяет им работать в распределенной среде и обмениваться данными с другими приложениями.
Такой тип сервера может иметь различные настройки, такие как масштабирование, балансировку нагрузки, кэширование данных, мониторинг производительности и другие.
Файловый сервер
Файловый сервер предоставляет доступ к файловой системе и позволяет пользователям обмениваться данными в распределенной среде.
Файловый сервер использует протоколы SMB (Server Message Block) или NFS (Network File System), для обмена данными между клиентами и сервером.
На файловом сервере каждому авторизованному пользователю предоставляется определенное пространство для хранения данных. Другие пользователи могут также их открывать, читать и редактировать, в зависимости от настроек доступа. Права устанавливаются администратором файлового сервера.
Файловые серверы часто используются не только для хранения и обработки файлов, но также как репозитории и в качестве серверов резервирования.
Сервер баз данных
Серверы такого типа предоставляют круглосуточный доступ к данным и управляют их корректным хранением, обработкой и передачей. Например, серверы БД используются для хранения корпоративных сведений, обработки баз данных клиент-серверных программ. Поэтому ключевые параметры для серверов такого типа — отказоустойчивость и скорость работы. Выбор сервера БД напрямую зависит от задач.
Ключевой процесс — репликация данных между нодами. То есть хранение данных в трех копиях. Это исключает возможность потери данных или незавершенности транзакций.
Почтовый сервер
Почтовый сервер предоставляет возможность отправки, получения и хранения электронных писем.
Такой сервер использует протоколы SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) и POP3 (Post Office Protocol version 3) или IMAP (Internet Message Access Protocol) для обмена данными между клиентами и сервером.
Особенности работы почтового сервера:
- обработки и фильтрации спама,
- защита от вирусов,
- аутентификации пользователей,
- управление очередью сообщений,
- резервного копирования и восстановления данных.
Почтовый сервер может иметь различные настройки. Например, хранения почтовых ящиков, настройки доступа к почте через web-интерфейс или мобильные устройства, настройки пересылки сообщений, настройки автоматического ответа и т.д.
Для обеспечения безопасности и контроля доступа к почте почтовый сервер может использовать SSL/TLS (Secure Sockets Layer/Transport Layer Security) для шифрования трафика, а также механизмы авторизации и аутентификации.
DNS-сервер
DNS-сервер (Domain Name System) отвечает за преобразование доменных имен в IP-адреса компьютеров и других сетевых устройств. Они также помогают ускорить доступ к веб-сайтам, кэшируя информацию о доменах и IP-адресах.
Когда пользователь вводит веб-адрес в браузере, он использует доменное имя, например, servercore.com. DNS-сервер преобразует это доменное имя в IP-адрес, который используется для связи с сервером, где находится сайт.
Когда пользователь запрашивает доменное имя, его запрос отправляется на локальный DNS-сервер, который проверяет свою кэшированную базу данных. Если запрашиваемое доменное имя не найдено в кэше, локальный DNS-сервер отправляет запрос на один из корневых DNS-серверов.
Корневые DNS-серверы содержат информацию о доменных зонах верхнего уровня, таких как .com, .org, .net и т.д. При этом информация о конкретных доменах там не располагается. В то же время они могут указать на другие DNS-серверы, которые содержат информацию о запрашиваемом домене.
Когда локальный DNS-сервер получает ответ от корневого DNS-сервера, он отправляет запрос на DNS-сервер, который отвечает за зону запрашиваемого домена. Если запрашиваемое доменное имя находится в этой зоне, DNS-сервер возвращает соответствующий IP-адрес. Если запрашиваемое доменное имя находится в другой зоне, DNS-сервер может перенаправить запрос на другой DNS-сервер, который управляет этой зоной.
DNS-сервер также может использоваться для настройки обратного преобразования IP-адресов в доменные имена.
Сервер для совместной работы
Сервер для совместной работы позволяет клиентам взаимодействовать с одним и тем же проектом, обмениваться файлами и комментариями одновременно.
Основными функциями такого типа сервера являются:
1. Хранение всей документации и проектов, над которыми работают пользователи. Плюс доступ к актуальной версии документа в любое время из любого места.
2. Автоматическая синхронизация изменений, внесенных пользователями в проекты, чтобы все участники могли работать с актуальной версией.
3. Управление доступом пользователей к документам и проектам, а также определение прав доступа для каждого участника.
4. Обмен сообщениями и комментариями в режиме реального времени, чтобы упростить коммуникацию команды.
5. Создание резервных копий данных, чтобы в случае сбоя пользователи могли восстановиться с контрольной точки.
Игровой сервер
Игровой сервер разворачивают для поддержания доступности, хранения и управления игровыми данными (прогрессом, игровыми предметами, картами) в онлайн-играх. С помощью серверов такого типа реализуется синхронный доступ к контенту игроков со всего мира.
Игровые серверы фиксируют все изменения, внесенные игроками, чтобы участники не могли использовать читы и мешать прогрессу других игроков. Для этого используются различные алгоритмы синхронизации данных, которые позволяют минимизировать задержки и обеспечивать быстрый доступ к актуальной информации.
Управление доступом — еще одна важная функция. Сервер позволяет управлять доступом пользователей к игре, определяя права и очередность для каждого пользователя. Например, администраторы могут иметь более широкие права доступа, чем обычные пользователи, а если игровых серверов недостаточно, то на экране можно наблюдать номер своей очереди. Обычно это явление сопровождает день запуска проекта.
Кроме этого, сервер позволяет игрокам обмениваться сообщениями и комментариями в режиме реального времени. Это упрощает коммуникацию между участниками игры. Для этого используются различные протоколы обмена сообщениями, такие как TCP/IP и UDP.
Сервер также автоматически создает резервные копии, чтобы в случае сбоя или потери данных пользователи могли восстановить свои игровые данные. Для этого используются различные технологии резервного копирования данных, такие как RAID и тройная репликация.
Сервер мониторинга и управления
Сервер такого типа используется для мониторинга и управления другими серверами в разветвленной сети. Он обеспечивает возможность удаленного управления и контроля за работой серверов, а также предоставляет информацию о состоянии серверов и их нагрузке.
Для этого используются системы мониторинга производительности, системы регистрации событий и системы оповещения, плюс средства автоматизации.
Например, среди инструментов автоматической настройки можно выделить Ansible и Puppet.
Сервер обеспечивает защиту серверов в сети от взломов и атак, а также предоставляет администраторам информацию о возможных уязвимостях и проблемах безопасности, например, DDoS-атаках. Для этого используются различные инструменты безопасности, которые работают в паре с мониторинг-серверами.
Он позволяет администраторам быстро реагировать на проблемы и обеспечивает безопасность и надежность работы серверов в сети. Кроме того, он позволяет оптимизировать производительность и улучшать качество обслуживания пользователей.
DHCP-сервер
DHCP-сервер (Dynamic Host Configuration Protocol) автоматически назначает IP-адреса и другие параметры сетевого подключения компьютерам в сети. DHCP-сервер использует соответствующий протокол для обмена информацией между клиентами и сервером. Клиенты отправляют запрос на получение IP-адреса на сервер, а сервер отвечает, назначая им свободный IP-адрес из пула адресов. Основная функция DHCP-сервера — управление конфликтами IP-адресов. DHCP-сервер может обнаруживать конфликты IP-адресов и решать их автоматически, чтобы избежать проблем в работе сети.
Кроме назначения IP-адресов, DHCP-сервер может также назначать другие параметры сетевого подключения:
- маску подсети,
- шлюз по умолчанию,
- DNS-серверы.
Это позволяет клиентам эффективно настраивать свое сетевое подключение без необходимости вручную задавать каждый параметр.
DHCP-сервер использует базу данных для хранения информации о назначенных IP-адресах и других параметрах. База данных может быть локальной или распределенной, в зависимости от конфигурации сети. DHCP-сервер также может использовать различные алгоритмы для назначения IP-адресов, например, алгоритмы «первый свободный» или «наименьшая доступная маска подсети».
DHCP-сервер также обеспечивает безопасность сети путем проверки подлинности клиентов. Он может использовать различные методы проверки подлинности, такие как проверка MAC-адреса или использование сертификатов.
Факс-сервер
Факс-сервер позволяет отправлять и принимать факсы через сеть. Факс-сервер может быть установлен как на отдельном компьютере, так и на сервере сети. Он обеспечивает эффективную и безопасную передачу документов между различными устройствами. Их принцип работы похож на почтовые серверы.
Основная функция факс-сервера — преобразование документов в формат, который может быть отправлен через телефонную линию. Факс-сервер использует протоколы передачи данных, такие как T.30, T.38 и SIP, для обмена информацией между устройствами.
Кроме того, факс-сервер может хранить и управлять факсами. Можно настроить автоматическую отправку факсов по расписанию. поддержка множественных линий для одновременной отправки и приема факсов, а также поддержка различных форматов документов, таких как PDF, TIFF и JPEG.
Факс-сервер может использовать шифрование данных и аутентификацию для обеспечения безопасности передачи данных. Еще факс-сервер может быть интегрирован с системой управления документами, чтобы автоматически отправлять документы на определенные адреса.
Каталог-сервер
Каталог-сервер содержит информацию о пользователях, компьютерах, группах и других объектах в сети. Он используется для централизованного управления и контроля доступа к ресурсам сети.
Основная функция каталог-сервера — хранение и управление информацией о пользователях и других объектах в сети. Каталог-сервер использует специальный протокол LDAP (Lightweight Directory Access Protocol) для обмена информацией между клиентами и сервером.
Каталог-сервер может выполнять ряд дополнительных функций, таких как авторизация и аутентификация пользователей, управление группами и политиками безопасности, а также поддержка различных форматов данных, таких как XML и JSON.
Каталог-сервер использует базу данных для хранения информации о пользователях, группах и других объектах в сети. База данных может быть распределенной, что позволяет улучшить производительность и масштабируемость каталог-сервера.
Одна из важных функций каталог-сервера — это безопасность доступа к ресурсам сети. Каталог-сервер может использовать политики безопасности для управления доступом пользователей к ресурсам сети. Кроме того, каталог-сервер может использовать шифрование данных для защиты информации от несанкционированного доступа.
Каталог-сервер также может использоваться для автоматизации бизнес-процессов, связанных с управлением ресурсами сети. Например, каталог-сервер может быть интегрирован с системой управления ресурсами, чтобы автоматически назначать права доступа пользователей к ресурсам.
Коммуникационный сервер
Коммуникационный сервер обеспечивает обмен информацией между различными устройствами в сети. Он может использоваться для передачи данных между компьютерами, маршрутизаторами, коммутаторами, принтерами и другими устройствами. Коммуникационный сервер также выполняет ряд дополнительных функций:
- маршрутизация данных,
- фильтрация трафика,
- балансировка нагрузки.
Коммуникационный сервер использует различные протоколы для передачи данных между устройствами. Например, TCP/IP используется для передачи данных в Интернете, HTTP используется для передачи данных веб-страниц, FTP используется для передачи файлов и т.д.
Коммуникационный сервер может использовать различные методы для обеспечения безопасности данных в сети. Например, он может использовать шифрование данных для защиты информации от несанкционированного доступа, а также может использовать фильтрацию трафика для блокировки нежелательных соединений.
Коммуникационный сервер может быть интегрирован с другими системами, такими как система управления ресурсами, чтобы автоматически передавать данные между устройствами в сети.
Сервер вычислений
Сервер такого типа может быть использован для обработки больших объемов данных, расчетов, моделирования и других вычислительных задач. Например, когда нужно выполнять задачи по обучению ML-моделей или заниматься аналитикой данных.
С учетом роста интереса к нейросетям и machine learning, серверы вычислений обычно арендуют с GPU. Видеокарта позволяет работать быстрее и экономить бюджет на ресурсах.
IRC-сервер
IRC-сервер (Internet Relay Chat) обеспечивает коммуникацию между пользователями, использующими протокол IRC. Он позволяет пользователям общаться в режиме реального времени.
Основная функция IRC-сервера — обеспечение соединения между клиентами, которые используют протокол IRC. Когда клиент подключается к серверу, он отправляет запрос на регистрацию, и сервер создает соединение между клиентом и другими пользователями в сети.
IRC-сервер использует протокол IRC для обмена сообщениями между клиентами. Протокол IRC использует текстовый формат сообщений и позволяет пользователям общаться в каналах или лично. Клиенты могут создавать свои собственные каналы или присоединяться к уже существующим.
IRC-сервер может использовать различные методы для обеспечения высокой производительности. Например, он может использовать кластеризацию или виртуализацию ресурсов для увеличения эффективности работы. Он также используется для автоматизации бизнес-процессов, связанных с коммуникацией между пользователями.
Заключение
Серверы разнообразны по своей природе. Этим словом называют и физические устройства и более абстрактные вещи вроде игровых серверов, которые в свою очередь тоже где-то развернуты — в облаке или на выделенном сервере.
Серверы под любую из перечисленных в тексте функций вы найдете в панели управления Servercore. Более того, вам не придется заниматься установкой ОС на арендованный сервер — это произойдет автоматически при создании сервера. Вам остается только подключиться к серверу по SSH и использовать его по назначению. Если остались вопросы, напишите нам.
