اجزا و قطعات سخت افزاری تشکیل دهنده سرور چیست؟

سرورها نیروگاه پشت هر مرکز داده هستند. این اجزای ماژولار و جعبه ای تمام قدرت پردازشی مورد نیاز را برای مسیریابی و ذخیره داده ها فراهم می کنند. بسته به اندازه مرکز داده، سازمان ها از سرورهای مختلفی استفاده می کنند. اجزای سخت افزاری سرور مرکزی (قطعات سرور) که به پشتیبانی از پردازش هم زمان داده ها در هر مقیاسی کمک می کنند، بدون توجه به مدل سرور، همیشه ثابت هستند.

انواع سخت افزار سرور

اولین سرورهای تولید شده مین فریم هایی بودند که در دهه های 1950 تا 1960 طراحی شدند. اما تاریخچه سرورهای مدرن به دهه 1990 برمی گردد؛ یعنی زمانی که سرورهای تحت وب و سرورهای رک اختراع شدند. امروزه، سرورها انواع متفاوتی دارند و قابلیت های متنوعی ارائه می دهند و در هر مکانی از کسب وکارهای کوچک گرفته، تا شرکت های بزرگ یا حتی خانه خودتان استفاده می شوند.

در ادامه برخی از کاربردی ترین سخت افزارهای سرور را به شما معرفی می کنیم.

سرورهای ایستاده (Tower servers)

سرورهای ایستاده در ظاهر شبیه به کیس های کامپیوترهای معمولی هستند؛ اما قدرت پردازش متفاوتی دارند. این سرورها برای نصب در حالت عمودی طراحی شده اند و معمولاً داخل یک محفظه عمودی قرار می گیرند.

به دلیل چگالی نسبتاً پایینی که دارند، خنک کردن آنها ساده تر از سرورهای دیگر است اما فضای بیش تری اشغال می کند. سرورهای ایستاده ارزان تر هستند و به همین دلیل گزینه مناسبی برای مشاغل کوچک تر با بودجه کمتر خواهند بود.

سرورهای رک (Rack servers)

هر سروری که اختصاصاً برای نصب در رک سرور مرکز داده طراحی شده باشد، سرور رک یا rack-mounted server نام دارد. سرورهای Rack که اغلب نقش سرورهای محاسباتی همه جانبه را در مرکز داده ایفا می کنند، یک ماشین چند کاره هستند که برای پشتیبانی از طیف گسترده ای از نیازها پیکربندی می شوند.

این سرورها فضای کمتری نسبت به سرورهای ایستاده اشغال می کنند. ارتفاع و واحدهای رک سرور بسته به سیستم مورد نیاز شما، می تواند کمی متفاوت باشد.

این سرورها به راحتی و با استفاده از پیچ یا ریل در قفسه و در کنار سایر سرورهای رک، فیکس می شوند و کمترین فضای ممکن را اشغال می کنند. در نتیجه اضافه کردن سرورهای جدید یا جایگزینی سرورهای قدیمی کار ساده ای خواهد بود. اما مدیریت کابل های اتصال هنگام نگهداری از سرورها و جابه جایی آنها همواره با چالش همراه است.

سرورهای تیغه ای (servers Blade)

هر سرور تیغه ای، یک کامپیوتر سرور است که در سیستم ماژولار خود، چندین برد و مدار را قرار داده است. سرورهای Blade در عین کارآمد بودن، برای صرفه جویی در فضا، کاهش مصرف برق و سایر ملاحظات، بسیاری از مؤلفه های یک سرور را حذف می کنند.

برخلاف سرورهای رک، سرورهای تیغه ای داخل یک محفظه blade قرار می گیرند که هر تیغه، امکاناتی مانند برق، خنک کننده، شبکه و اتصالات مختلف را فراهم می کند. هر blade یک سرور واحد است که اغلب به یک برنامه اختصاص داده می شود. در نتیجه کنترل بیش تری روی نحوه دسترسی به آنها و نحوه انتقال داده ها بین دستگاه ها وجود دارد.

سرورهای Blade با قیمت کمتر، تراکم پردازش بیش تری نسبت به سایر سرورها ارائه می دهند. هر تیغه به صورت جداگانه توسط فن ها خنک می شود و سیم کشی به حداقل می رسد. به دلیل وجود اجزای ماژولار و قابل تعویض، تعمیر سیستم های سرور تیغه ای نسبت به سرورهای رک ساده تر است.

زیرساخت بیش همگرا (HCI)

زیرساخت های بیش همگرا (HCI) یک زیرساخت فناوری اطلاعات نرم افزاری اند که تمام عناصر سیستم های سخت افزاری معمولی را مجازی می کند. HCI حداقل شامل محاسبات مجازی شده، ذخیره سازی تعریف شده توسط نرم افزار و شبکه مجازی (شبکه تعریف شده توسط نرم افزار) است و معمولاً روی سرورهای تجاری خارج از قفسه (COTS) اجرا می شود.

هدف سیستم های HCI ارائه یک جایگزین ساده تر برای زیرساخت های فناوری اطلاعات سنتی است که قدرت محاسباتی، ذخیره سازی و فناوری هایپروایزر را در یک سیستم یکپارچه جمع می کند.

مین فریم ها (Mainframes)

چند دهه قبل، پیش بینی می شد که با ظهور معماری های کلاینت سرور در دهه 1990، استفاده از مین فریم ها منسوخ شود. اما امروزه این سرورهای پیشرفته همچنان وجود دارند. مین فریم های امروزی می توانند بدون کاهش قدرت عملکرد، از حجم بالای تراکنش های هم زمان و بارهای سنگین ورودی/خروجی پشتیبانی کنند.

شرکت های خدمات مالی با وجود حجم بالای تراکنش های دائمی، یکی از مشتریان اصلی مین فریم ها هستند. اشکال اصلی پردازنده های مرکزی، اندازه و قیمت آنهاست.

معماری سخت افزار سرور (قطعات سرور)

در ادامه به بررسی مهم ترین قطعات که در سخت افزار سرور از جمله سرورهای اختصاصی و اشتراکی استفاده می شوند خواهیم پرداخت.

مادربرد (motherboard)

مادر برد از قطعات مهم سرور است که در قلب سرور قرار دارد و میان اجزای به هم پیوسته سیستم و دستگاه های خارجی اتصال ایجاد می کند. از اصلی ترین انواع مادربرد می توان به  ATX و LPX اشاره کرد. همچنین مادربرد های BTX، Pico BTX و Mini ITX نیز در ساختارهای کوچک تر استفاده می شوند.

پردازنده (CPU)

پردازنده یا واحد پردازش مرکزی که به آن CPU نیز گفته می شود، مغز سرور و پایه و اساس تمام عملیات رایانه است. این قطعه سخت افزاری سرور برای پردازش میکرو کدها و داده ها و به دست آوردن یک نتیجه منطقی یا ریاضی دلخواه، از صدها فرمان متصل به صدها میلیون ترانزیستور پشتیبانی می کند.

اجزای اصلی CPU عبارت اند از واحد محاسبه و منطق (ALU)، واحد ممیز شناور، رجیسترها و حافظه کش.

رم (RAM)

ریزتراشه های RAM که روی مادربرد قرار دارند، مانند حافظه کوتاه مدت مغز عمل می کنند. وظیفه RAM، نگه داشتن سیستم عامل، برنامه ها و داده های در حال استفاده است؛ مواردی که برای دسترسی سریع پردازنده مورد نیاز هستند. سرور برای تأمین فضای ذخیره سازی رم ممکن است از هارددیسک، SSD، یا ترکیبی از هر دو استفاده کند.

درایو هارد دیسک (drive Hard disk )

این قطعه سخت افزاری سرور، وظیفه خواندن، نوشتن و موقعیت یابی هارد دیسک را بر عهده دارد. هارد دیسک ها یکی از فناوری های ذخیره سازی داده ها بر روی سخت افزار سرور هستند. درایوهای دیسک با استفاده از یک رابط استاندارد مانند SATA، SAS یا iSCSI با مادربرد سرور ارتباط برقرار می کنند.

سرورهای مرکز داده می توانند از حافظه SSD نیز استفاده کنند. SSDها گران تر از هارددیسک ها هستند، بنابراین سازمان ها اغلب از ترکیبی از هارد دیسک و فضای ذخیره سازی SSD در سرورهای خود استفاده می کنند تا نیازهای مختلف خود را برآورده کنند.

پورت اتصال به شبکه (Network connection Ports )

یکی دیگر از قطعات مهم سرور، پورت اتصال به شبکه است. دو عامل بسیار مهم در تعریف اتصال به شبکه، فناوری و پهنای باند (سرعت) آن هستند. سرورها به پورت هایی با سرعت های متفاوت متصل شده اند که سرعت آنها اغلب از 10 گیگابیت بر ثانیه شروع می شود.

سرورهای مدرن می توانند با چندین پورت اتصال شبکه، از بارهای کاری متعدد پشتیبانی کنند و با چندین آداپتور شبکه را ترانک کنند تا پهنای باند بیش تری برای بارهای کاری قطعات سرور ایجاد شود. شبکه های ذخیره سازی اختصاصی مانند کانال فیبر (FC)، کانال فیبر از طریق اترنت (FCoE)، اینفینیتی باند (BI) و غیره برای اتصال سرورها به زیرسیستم های ذخیره سازی مرکز داده به کار می روند.

منبع تغذیه (Power supply)

همه سرورها به برق نیاز دارند. یک منبع تغذیه (PS)، کار تبدیل برق AC به ولتاژ DC مورد نیاز دستگاه های الکترونیکی حساس سرور را انجام می دهد. PS معمولاً یک زیرسیستم یا مجموعه محصور شده است که در محفظه سرور نصب می شود.

AC از یک واحد توزیع برق (PDU) که در رک سرور نصب شده، به سرور متصل می شود. سپس DC تولید شده در منبع تغذیه، از طریق مجموعه ای از کابل های برق DC بین مادربرد، دستگاه های ذخیره سازی و سایر اجزای موجود در سرور توزیع می شود.

منابع تغذیه معمولاً بر حسب توان (وات) دسته بندی می شوند. یک سرور معمولی بسته به تعداد و پیچیدگی دستگاه های موجود در آن، می تواند از 200 تا 500 وات (گاهی اوقات بیش تر ) برق مصرف کند. بخش عمده این نیرو، به شکل گرما از سرور دفع می شود. هر منبع تغذیه معمولاً حداقل یک فن خنک کننده دارد که برای دفع گرما از سرور طراحی شده است.

واحد پردازش گرافیکی (GPU)

GPUها واحدهای پردازش گرافیکی سخت افزار هستند که در ابتدا در کامپیوترهای شخصی استفاده می شدند، اما به تدریج سرورها نیز از آنها برای پردازش عملیات پیچیده ریاضی مورد نیاز در تجسم، شبیه سازی و کارهای گرافیکی استفاده کردند.

واحدهای پردازش تنسور و واحدهای پردازش عصبی نیز از جمله پردازنده هایی هستند که در سطوح بالاتر و تخصصی تر به کار می روند.

هر GPU یک یا چند هسته پردازش گرافیکی دارد که می تواند وظایف محاسباتی مبتنی بر نرم افزار گرافیکی زیربنایی را به اشتراک بگذارد. پردازنده های گرافیکی اغلب بر حسب ترافلاپس (teraflops) دسته بندی می شوند که نشان دهنده توانایی GPU برای محاسبه یک تریلیون عملیات ریاضی اعداد ممیز شناور در ثانیه است.

سرورها معمولاً پردازنده های گرافیکی را از طریق یک کارت آداپتور گرافیکی نصب شده در یکی از اسلات های توسعه موجود در سرور، مانند یک اسلات PCIe، ترکیب می کنند. یک آداپتور گرافیکی علاوه بر نیاز به اتصال جداگانه به برق DC از منبع تغذیه سرور، ممکن است به بیش تر از 300 وات برق اضافی نیاز داشته باشد.