服務大小學伴的幕後英雄—雲端伺服器
要讓透過網際網路讓大學伴們替偏鄉小學伴們課後輔導,所有的終端電腦(Client)都必須連結到雲端伺服器(Server),這些雲端伺服器替我們處理影像、聲音等串流訊號,才能讓大小學伴順利上課,是我們偏鄉英文課輔計畫的幕後英雄,那麼到底雲端伺服器是長得怎麼樣呢?

©伺服器的功能

雲端技術裡最重要的就是「伺服器(Server)」,因為它提供網路上的用戶端電腦,也就是使用者所有的服務,包括:Google搜尋、Google map地圖、Gmail郵件、Google news新聞、Google雲端硬碟、Google+社群網站、Youtube影音等服務,要了解雲端技術就必須先認識伺服器。

©伺服器的定義

能夠向網路上的用戶端電腦提供特定服務的硬體(Hardware)和軟體(Software)整合起來稱為「伺服器(Server)」,其實所謂的伺服器(Server)也是電腦,早期的個人電腦運算速度比較慢,所以伺服器通常是指「運算速度比較快的電腦」,但是現在個人電腦的中央處理器(CPU)運算速度都在2GHz以上,所以和伺服器已經沒有太大的差別了,我們可以說:現在的個人電腦就可以拿來做為伺服器使用。

]硬體(Hardware):和個人電腦類似,具有處理器(Processor)做為電子產品的大腦,記憶體(Memory)做為儲存資料的地方,介面與匯流排(Interface & Bus)、時脈與計時器(Clock & Timer)、隔離器(Isolator)、電源管理(Power management)等,另外還會有許多被動元件,例如:電阻、電容、電感等,這些元件同時固定在印刷電路板(PCB)上形成「主機板(Mother board)」,由於伺服器是功能強大的電腦,因此必須將許多主機板安裝在一起工作,如<圖一(a)>所示為IBM公司的伺服器外觀。

]軟體(Software):伺服器的軟體架構和個人電腦相當類似,在中央處理器(CPU)的上面必須安裝作業系統(OS:Operating System)與應用程式(APP:Application Program),如<圖一(b)>所示,由於伺服器每台主機都可能要同時支援數千人使用,因此作業系統(OS)一定要能夠支援「多使用者(Multi user)」,同時有許多使用者連線進入使用,也必須支援「多工(Multi task)」,同時開啟許多應用程式(APP)。


圖一 伺服器的外觀與架構。

資料來源:www.ibm.com。

©伺服器的種類

伺服器依照外觀大致可以分為直立式伺服器(Pedestal server)、機架伺服器(Rack server)、刀鋒伺服器(Blade server)三種,如<圖二>所示:

]直立式伺服器(Pedestal server):外觀類似桌上型個人電腦,就連內部的主機板結構都很類似,如<圖二(a)>所示,為了要服務網路上許多使用者,可能需要許多硬碟機來儲存容量比較大的資料庫,一般我們用來架設個人網站時可以使用。

]機架伺服器(Rack server):由於傳統直立式伺服器體積太大又佔空間,當大型企業需要使用多台伺服器時,主機存放空間更是可觀,因此設計了標準規格高度為1.75英吋(1U),寬度為19英吋的機架伺服器,如<圖二(b)>所示,同時可以將數台的主機放置在機櫃裡統一管理,可以有效縮小伺服器多台主機所佔用的空間。

]刀鋒伺服器(Blade server):由於雲端產業的發展,我們需要體積更小的伺服器,因此設計了卡板式的機座,機座上可以插置多張單板電腦,因為形狀類似刀片(Blade)故稱為「刀鋒」,同時以集中的方式統一提供電源、風扇散熱、網路通訊等功能,如<圖二(c)>所示,但是由於體積更小,因此對散熱的要求更高。

 


 

圖二 伺服器的種類。
資料來源:www.broadberry.co.uk、www.ibm.com、www.ithome.com.tw。

伺服器和個人電腦最大的差別是「穩定性(Stability)」與「可靠性(Reliability)」,由於伺服器是要讓許多人連線上來使用的,所以穩定性很重要,此外,以Google的網站為例,每天提供全球數十億人服務,分散到全球的機房內每一台伺服器可能都有數千人同時連線上來使用,如果不小心當機了怎麼辦?如果硬碟不小心掛掉了怎麼辦?所以伺服器在設計的時候都會考慮到故障排除與維謢的問題,例如:伺服器可能同時有兩個硬碟機儲存完全相同的備份資料,當其中一個硬碟機故障的時候,系統會自動切換到另外一個硬碟機,網管人員立刻更換故障的硬碟機,使用者完全沒有發覺。這種不用關機就可以更換硬體的動作稱為「熱插拔(Hot plug)」,伺服器依照不同的穩定性要求,會有不同的架構,不只硬碟機可以熱插拔,中央處理器(CPU)、主記憶體(DRAM),甚至整片主機板都可以熱插拔。