Сервери складають основу сучасної ІТ-інфраструктури, забезпечуючи роботу всього - від веб-сайтів малого бізнесу до потужних хмарних обчислювальних платформ. Хоча термін "сервер" часто асоціюється з однією фізичною коробкою, що стоїть у стійці в центрі обробки даних, насправді він охоплює широкий спектр обладнання, призначеного для задоволення різних вимог до продуктивності, місця та енергії. Нижче ми розглянемо найпоширеніші типи серверного обладнання, включаючи як цілі серверні системи, так і ключові допоміжні компоненти.
1. Фізичні форм-фактори сервера
Опис: Розроблені для встановлення в стандартні 19-дюймові (або, рідше, 23-дюймові) стійки, стоєчні сервери оптимізовані для середовищ з високою щільністю. Кожен сервер зазвичай має висоту від 1U до 4U (де "U" дорівнює 1,75 дюйма).
Основні характеристики:
- Ефективність використання простору: Кілька стійок можна встановлювати вертикально, що робить їх ідеальним рішенням для центрів обробки даних з обмеженою площею.
- Зручність обслуговування: Доступ до накопичувачів, блоків живлення та слотів розширення з передньої панелі спрощує обслуговування та гарячу заміну.
- Масштабованість: Можна легко додати більше серверів у стійку в міру зростання попиту.
Приклади використання: Корпоративні дата-центри, хмарний хостинг, кластери віртуалізації.
Блейд-сервери
Опис: Блейд-сервери - це надтонкі модульні пристрої, які вставляються в загальне шасі. Шасі забезпечує живлення, охолодження, мережу та управління, що дозволяє кожному блейду відмовитися від багатьох з цих компонентів для більшої щільності.
Основні характеристики:
- Висока щільність: Десятки лопатей можуть використовувати одне шасі, займаючи лише кілька одиниць в стійці.
- Централізоване керування: Часто постачаються з інтегрованими модулями керування живленням, охолодженням і мережевими комутаторами.
- Зменшення кількості кабелів: Спільна інфраструктура всередині шасі мінімізує кількість зовнішніх кабелів.
Приклади використання: Середовища, що вимагають великої щільності обчислень - наприклад, кластери високопродуктивних обчислень (HPC), великі ферми віртуалізації або телекомунікаційні бекендери.
Баштові сервери
Опис: Ці автономні сервери, що нагадують традиційні башти для настільних ПК, призначені для офісів або філій, де немає місця в стійках.
Основні характеристики:
- Можливість розширення: Зазвичай пропонують більше внутрішніх відсіків для накопичувачів і слотів розширення PCIe порівняно з аналогічними за ціною стоєчними серверами.
- Зменшені потреби в інфраструктурі: Може працювати на стандартних офісних столах без спеціальних стійок або охолодження.
- Шум і розмір: Як правило, вони більші та гучніші, ніж стійки або леза, що робить їх менш придатними для чутливого до шуму середовища.
Варіанти використання: Малий та середній бізнес, віддалені офіси або домашні лабораторії, де достатньо одного-двох серверів.
Мікросервери
Опис: Надкомпактні сервери, для яких низьке енергоспоживання часто є пріоритетом над необробленою обчислювальною потужністю. Вони можуть нагадувати невеликі настільні ПК або навіть менші за форм-фактором "коробки для піци".
Основні характеристики:
- Енергоефективність: Процесори з низьким енергоспоживанням і мінімум компонентів знижують енергоспоживання.
- Обмежені можливості розширення: Зазвичай лише один або два відсіки для накопичувачів і мінімальна кількість слотів PCIe.
- Щільність: Може бути щільно упакована - деякі моделі дозволяють розміщувати десятки мікросерверів в одній стійці.
Варіанти використання: Полегшені веб-сервіси, периферійні обчислення, мережі доставки контенту (CDN) або масштабовані архітектури мікросервісів.
2. Основні внутрішні компоненти
Окрім загальних форм-факторів, певні внутрішні апаратні елементи визначають продуктивність, надійність і придатність сервера для виконання різних завдань. Ці компоненти часто визначають класифікацію та використання сервера.
Типи:
- Багатоядерні Xeon/EPYC: Intel Xeon та AMD EPYC - це дві провідні лінійки процесорів серверного класу, що пропонують десятки ядер на сокет, 64+ PCIe-каналів та великі кеші на кристалі.
- Процесори на базі ARM: Чіпи ARM, що з'явилися в гіпермасштабних середовищах, забезпечують високу енергоефективність для задач масштабування.
Характеристики, які слід враховувати:
- Кількість ядер і тактова частота: баланс між однопотоковою продуктивністю та багатопотоковою пропускною здатністю.
- Теплова розрахункова потужність (TDP): Впливає на вимоги до охолодження та енергоспоживання.
- Інтегровані функції: Прискорювачі шифрування, кількість каналів пам'яті та розширення для віртуалізації.
Пам'ять (оперативна пам'ять)
Типи:
- Модулі пам'яті ECC Registered DIMM (RDIMM): Пам'ять з кодом, що виправляє помилки, є майже універсальною в налаштуваннях серверів для запобігання пошкодженню даних.
- Модулі пам'яті зі зменшенням навантаження (LRDIMM): Пропонують більшу ємність на модуль, що корисно для робочих навантажень з інтенсивним використанням пам'яті (бази даних, аналітика в пам'яті).
Ключові показники:
- Ємність: Сервери можуть підтримувати від декількох гігабайт до декількох терабайт, залежно від кількості слотів DIMM і розмірів модулів.
- Швидкість: Від DDR4-2133 MT/s до DDR5-6400 MT/s, що впливає на пропускну здатність.
- Конфігурація каналів: Двоканальні, чотириканальні або восьмиканальні контролери пам'яті покращують пропускну здатність.
Підсистеми зберігання даних
Жорсткі диски (HDD):
- Опис: Традиційні накопичувачі на обертових дисках, що пропонують високу ємність за нижчою ціною за гігабайт.
- Варіанти використання: Об'ємне холодне зберігання, сховища резервних копій або там, де домінує пропускна здатність, а не затримка.
Твердотільні накопичувачі (SSD):
- Твердотільні накопичувачі SATA/SAS: Підключаються до стандартних відсіків для накопичувачів, зазвичай зі швидкістю 6 Гбіт/с (SATA) або 12 Гбіт/с (SAS).
- Твердотільні накопичувачі NVMe (PCIe): Обходять застарілі контролери зберігання даних, забезпечуючи значно меншу затримку та вищу IOPS. Доступні у форм-факторах U.2, M.2 або у вигляді додаткової плати.
- Твердотільні накопичувачі корпоративного класу: Твердотільні накопичувачі корпоративного класу підтримують підвищену стійкість до запису та захист від перепадів напруги.
Контролери зберігання даних та RAID-карти:
- Апаратні RAID-контролери: Розвантажують задачі парності та дзеркального відображення, пропонуючи кеш-пам'ять з батарейним живленням або флеш-модулі кеш-пам'яті.
- Опції програмно-визначеного сховища (SDS): Використання циклів процесора та програмних шарів (наприклад, Ceph, ZFS) для об'єднання накопичувачів.
Мережеві сховища (NAS) та мережі зберігання даних (SAN):
- NAS: сховище файлового рівня, доступне через стандартний Ethernet (наприклад, NFS, SMB). Часто реалізується за допомогою спеціальних NAS-пристроїв або серверів.
- SAN: сховище блочного рівня через Fibre Channel або iSCSI, як правило, з використанням спеціальних концентраторів і комутаторів Fibre Channel.
Мережеві інтерфейсні карти (NIC)
- Стандартні мережеві карти Ethernet: Доступні зі швидкостями 1GbE, 10GbE, 25GbE, 40GbE і 100GbE; важливі для визначення пропускної здатності мережі та зв'язку між серверами.
- SmartNIC (блоки обробки даних): Розвантажують мережеві завдання, завдання безпеки або зберігання даних - ідеально підходять для гіпермасштабних центрів обробки даних або хостів віртуалізації.
- Адаптери хост-шини Fibre Channel (HBA): Необхідні для прямого підключення до Fibre Channel SAN.
Джерела живлення та резервування
- БЖ з можливістю гарячої заміни: Часто сервери постачаються з двома (або більше) резервними блоками живлення; якщо один з них виходить з ладу, інший безперешкодно бере на себе навантаження.
- 80 ПЛЮС рівнів сертифікації: Від бронзового до титанового, що вказує на ефективність за типових умов навантаження. Вища ефективність зменшує витрати на електроенергію та потреби в охолодженні.
- Блоки розподілу живлення (PDU): Стоєчні пристрої, які розподіляють живлення змінного струму між декількома серверами, часто з можливістю віддаленого моніторингу.
Рішення для охолодження
- Повітряне охолодження: Високопродуктивні вентилятори (повітряний потік спереду назад) у поєднанні з радіаторами на процесорах та інших гарячих компонентах.
- Рідинне охолодження: У середовищах, де повітряного охолодження недостатньо (наприклад, сервери з високою щільністю графічних процесорів), деякі дата-центри використовують серверні шасі з рідинним охолодженням або теплообмінники з задніми дверцятами.
- Вентилятори та повітропроводи шасі: Багато серверів мають кілька внутрішніх вентиляторів для підтримання оптимального потоку повітря між компонентами. Повітропроводи спрямовують холодне повітря спереду назад, зменшуючи кількість гарячих точок.
3. Спеціалізовані класи серверів
Сервери з GPU-прискоренням
Опис: Оснащений одним або декількома високопродуктивними графічними процесорами (наприклад, NVIDIA A100, AMD Instinct) поряд з центральним процесором.
Характеристики:
- Високі вимоги до потужності та охолодження: Кожен графічний процесор може споживати сотні ват, що вимагає надійної інфраструктури охолодження.
- Розподіл смуги PCIe: Потрібні материнські плати, розроблені для підтримки декількох слотів x16 на повній пропускній здатності.
Приклади використання: Навчання машинного навчання, навантаження на висновок, наукові симуляції, перекодування відео.
Високопродуктивні/гіперконвергентні сервери
Опис: Поєднання обчислень, сховища та мережі в одному пристрої або вузлі, часто як частина гіперконвергентної інфраструктури (HCI).
Характеристики:
- Інтегрований стек програмного забезпечення: Об'єднує віртуалізацію (наприклад, VMware vSAN, Nutanix Acropolis) для об'єднання ресурсів на декількох вузлах.
- Масштабування шляхом додавання вузлів: Масштабуйте як сховище, так і обчислення, просто додаючи більше однакових вузлів.
Приклади використання: Інфраструктура віртуальних робочих столів (VDI), консолідація філій, розгортання приватних хмар.
Граничні/Інтернет-сервери
Опис: Компактні, міцні сервери, створені для роботи в нетрадиційних середовищах - заводських цехах, торгових точках, телекомунікаційних базових станціях.
Характеристики:
- Стійкість до навколишнього середовища: Розширені характеристики щодо температури, вологості та ударів/вібрації.
- Модульний ввід/вивід: Підтримка промислових протоколів (наприклад, Modbus, CAN) поряд зі стандартним Ethernet.
Варіанти використання: Промислові системи управління, локальна агрегація даних, обробка шлюзів IoT.
4. Допоміжне та допоміжне обладнання
Джерела безперебійного живлення (ДБЖ)
Функція: Забезпечення тимчасового чистого живлення під час відключення електроенергії, запобігаючи різким вимкненням і дозволяючи плавне вимкнення серверів або перехід на резервні генератори.
Типи:
- ДБЖ в режимі очікування (офлайн): Підтримує живлення критично важливих компонентів, перемикається на батарею у разі збою в електромережі (короткий час переходу).
- Лінійно-інтерактивний ДБЖ: Безперервно регулює напругу; краще підходить для районів з нестабільною якістю електроенергії.
- ДБЖ з подвійним перетворенням онлайн: Забезпечує найчистішу енергію з нульовим часом передачі; ідеально підходить для високочутливих або критично важливих серверів.
KVM-перемикачі (клавіатура, відео, миша)
Призначення: Дозволяє адміністраторам керувати кількома серверами з однієї консолі, зменшуючи потребу в окремих моніторах і клавіатурах для кожного сервера.
Особливості:
- Цифровий KVM через IP: дає змогу віддалено керувати через локальну або глобальну мережу.
- Локальні KVM-шухляди: Вставляються в стійки та надають вбудовану клавіатуру, монітор і тачпад для адміністрування на місці.
Модулі керування та карти дистанційного керування
Контролер керування системною платою (BMC): Вбудований мікроконтролер, що забезпечує позасмуговий доступ (IPMI, Redfish) для моніторингу стану обладнання, увімкнення/вимкнення живлення серверів та монтування віртуальних носіїв.
Власні рішення:
- iDRAC (Dell), iLO (HP), IMM (Lenovo): розширені функції керування, оновлення прошивки та інформаційні панелі моніторингу обладнання.
Мережеві комутатори та обладнання для агрегації
- Комутатори Top-of-Rack (ToR): Об'єднують з'єднання серверів у стійці; часто мають порти 10GbE, підключені до комутаторів агрегації/ядра.
- Архітектури Leaf-Spine: У сучасних центрах обробки даних листові комутатори підключаються безпосередньо до мережевих карт сервера, в той час як магістральні комутатори забезпечують високошвидкісне підключення до магістралі.
Кабелювання та управління кабелями
- Структуровані кабелі: Включає CAT6/6A для пропускної здатності до 10 Гбіт/с або вище; оптоволокно (OM4, OS2) для 40 Гбіт/с, 100 Гбіт/с або міжміських з'єднань.
- Кабельні лотки, кронштейни, ремені на липучках: Підтримують потік повітря та спрощують відстеження кабелів під час технічного обслуговування.
5. Нові тенденції та міркування
Модульні блоки ЦОД
Попередньо зібрані контейнерні стійки з серверами, охолодженням та розподілом живлення. Можуть бути швидко розгорнуті на периферії або як тимчасові потужності.
Впровадження серверів на базі ARM
Такі компанії, як Amazon (екземпляри Graviton), Ampere та Marvell просувають ARM в основні серверні робочі навантаження, обіцяючи кращу продуктивність на ват для певних хмарних додатків.
Складана інфраструктура
Використання "дезагрегованих" пулів процесорів, пам'яті, сховищ і прискорювачів, які можна надавати та реконфігурувати за допомогою програмного забезпечення без фізичного переміщення обладнання. Вимагає спеціалізованих з'єднувальних тканин (наприклад, NVMe over Fabrics).
Співпроцесори та ПЛІС для штучного інтелекту
Окрім графічних процесорів, польові програмовані вентильні матриці (ПЛІС) та спеціальні прискорювачі ШІ (такі як TPU від Google) інтегруються в серверні пропозиції для прискорення завдань виведення з меншою затримкою та меншим енергоспоживанням.
Зелене/стійке обладнання
Підвищена увага до сумісності з відновлюваними джерелами енергії, переробленими матеріалами та вищими показниками енергоефективності. Деякі виробники тепер публікують оцінки "вуглецевого сліду" для окремих серверів.
Висновок
Серверне обладнання охоплює різноманітну екосистему форм-факторів, внутрішніх компонентів, спеціалізованих прискорювачів та допоміжного обладнання. Якщо вам потрібен компактний блейд-сервер для кластерного середовища з високою щільністю, надійний мікросервер для периферії мережі або потужна система з графічним процесором для машинного навчання, ми знайдемо апаратне забезпечення, яке задовольнить практично будь-які вимоги. При виборі серверного обладнання та супутніх компонентів слід керуватися такими ключовими факторами, як щільність обчислень, енергоефективність, розширюваність і керованість. З розвитком технологій (наприклад, перехід на ARM, складна інфраструктура, співпроцесори ШІ) пропозиції серверів будуть продовжувати урізноманітнюватися, дозволяючи організаціям точно узгоджувати свої інвестиції в обладнання з вимогами до робочого навантаження і цілями сталого розвитку.
