Výkon zpracování je klíčem k výkonu softwaru. Při upgradu na nový počítač z jednoho pár let starého pravděpodobně rychle zaznamenáte velký skok ve výkonu. Moorův zákon popisuje, že počet tranzistorů v CPU se zdvojnásobuje zhruba každé dva roky od doby, kdy byl CPU poprvé vynalezen. To vedlo ke konzistentnímu nárůstu výpočetního výkonu, což vede k pravidelnému cyklu upgradu.
Navzdory vysokému výkonu současného špičkového počítače je mnoho úkolů jednoduše příliš mnoho na to, aby je jeden počítač zvládl v rozumném časovém rámci. Naštěstí většina těchto úkolů neovlivňuje průměrného domácího uživatele nebo dokonce mnoho standardních kancelářských úloh. Specializované profesionální pracovní zátěže jsou však místem, kde začnete nacházet tyto druhy pracovní zátěže.
Jednou z možností, jak to vyřešit, by bylo přidělení příslušných lidí k výkonnějším počítačům vyšší třídy. Tato strategie je však drahá a v mnoha případech by neznamenala žádný rozdíl, protože požadavky na zpracování jsou prostě příliš vysoké.
Serverové farmy jsou druhou možností, než se snažit nacpat stále více výkonu do osobního zařízení, mít jedno zařízení na relevantního zaměstnance, a přesto nemají potřebný výkon. Serverová farma v podstatě outsourcuje výpočetní výkon. V tomto případě to znamená mít mnoho serverů sdružených dohromady, které provádějí náročné úlohy zpracování přidělené serverové farmě zaměstnancem. Úlohy zpracování jsou pak předány na servery.
Klíčové vlastnosti a výhody serverových farem
Definujícím faktorem serverové farmy je, že již nejste omezeni na jedno zařízení provádějící zpracování. Místo toho je výpočetní výkon zajišťován desítkami, stovkami nebo dokonce tisíci serverů, které jsou všechny seskupeny v clusteru.
Samotné servery jsou obvykle umístěny v serverové místnosti nebo datovém centru. Zde mohou být nakonfigurovány s vysokorychlostním propojením mezi sebou a vysokorychlostním síťovým připojením, aby přijaly pracovní zátěž, která má být zpracována, a přenesly dokončenou pracovní zátěž zpět v dostatečném předstihu.
Pečlivým řízením skutečného výkonu všech serverů je možné vyladit celkový výkon tak, aby byl dosažen za rozumnou cenu. Servery jsou obecně provozovány 24/7, i když v závislosti na pracovním vytížení to nemusí být dosažitelné. Běh na maximální výkon za všech okolností vyžaduje hodně energie. To také znamená, že je potřeba velké chlazení, které vyžaduje ještě více energie. Mnoho serverových farem může běžet pod svým špičkovým výkonem, aby bylo dosaženo vysokého poměru výkonu na watt.
Podtypy a variace
V úlohách vývoje kódu potřebuje mnoho jazyků, aby byly aplikace zkompilovány, než je lze spustit. Tento proces kompilace je velmi náročný na procesor a ve velkých aplikacích může trvat hodiny. Serverová farma může pomoci zkrátit dobu kompilace tím, že nabídne vyšší výkon, než je možné v jednom počítači. Serverové farmy mohou také běžet 24 hodin denně, 7 dní v týdnu, což vývojářům umožňuje zařadit do fronty proces kompilace, který se spustí přes noc, a zároveň mohou vypnout své vlastní stroje. Serverové farmy používané výhradně pro kompilaci softwaru mohou být známé jako kompilační farmy.
V rolích počítačové grafiky může být čas vykreslování často dlouhý. U statických obrázků to není velký problém, i když to může chvíli trvat. Vykreslování videa může trvat dlouho, zejména u filmů třídy kina. Nejenže jsou scény neuvěřitelně složité, ale mají také vysoké rozlišení a je jich mnoho, protože je potřeba mnoho snímků za sekundu. Serverové farmy věnované úlohám vykreslování mohou být známé jako vykreslovací farmy.
Mezi serverovou farmou a superpočítačem je velmi malý rozdíl. Oba jsou rozsáhlou sbírkou serverů navržených tak, aby fungovaly společně při provádění určitého úkolu. Mezi těmito dvěma neexistuje žádný jasný definující rozdíl. Historicky superpočítače používaly speciální hardware. Současným trendem v oblasti superpočítačů je však používat více standardních serverových komponent.
Zamračená budoucnost
Serverové farmy jsou drahé. Mají hlad, potřebují hodně chlazení a potřebují infrastrukturu datových center. Nastavení serverových farem je také nákladné, s vysokými počátečními náklady na hardware. Aby to bylo ještě horší, čelí pravidelnému zastarávání. V odvětví špičkových datových center se obecně platí, že 7 let staré datové centrum je zastaralé. Během této krátké doby se může pracovní zátěž zvýšit s rostoucími nároky na výkon.
Jediné skutečné řešení tohoto nabízí hyperscalery. Hyperscalery jsou obří technologické společnosti jako Google, Amazon a Microsoft, které jsou dostatečně velké na to, aby postavily a provozovaly mnoho masivních datových center. Tyto společnosti pronajímají výpočetní výkon svých datových center jako cloudovou platformu. Tento přístup je často virtualizovaný.
Myšlenka je taková, že místo placení za nákup a provoz hardwaru si jednoduše pronajmete přístup k tomu, co potřebujete – když to potřebujete. To má každoroční rozpočtový faktor, který nemá žádné vysoké, opakující se počáteční náklady. Místo toho jednoduše platíte za to, co používáte. Užitečné je, že nejste omezeni ani na přesně jedno nastavení hardwaru. Předpokládejme, že máte malou, relativně neurgentní pracovní zátěž. V takovém případě jej můžete jednoduše nakonfigurovat tak, aby běžel na menším a – kriticky – levnějším virtuálním serveru. To jde i jinak. Pokud máte velký nebo naléhavý projekt, můžete zaplatit více za ještě větší virtuální instanci, abyste měli větší výpočetní výkon na dokončení dříve.
Ve skutečnosti cloudové služby nabízejí oproti serverovým farmám několik přesvědčivých výhod. Jediným potenciálním problémem jsou náklady, které jako komerční služba mohou být na jednotku zpracování vyšší než náklady na místní serverovou farmu. Stojí za zmínku, že hyperscalery těží z úspor z rozsahu, které se promítají do jejich cen.
Závěr
Serverová farma je soubor serverů, obvykle umístěných v serverové místnosti nebo datovém centru, na které jsou přidělovány úlohy vyžadující velké množství výpočetního výkonu. To poskytuje několik výhod, včetně vysokého výkonu a nepřetržitého provozu. Cloudové služby od hyperscalerů jsou hlavní konkurenční možností. Nabízejí několik přesvědčivých výhod, včetně nedostatku počátečních nákladů na hardware a flexibility poměru cena/výkon podle úkolu.