Rechenleistung ist der Schlüssel zur Leistungsfähigkeit der Software. Sie werden wahrscheinlich schnell den großen Leistungssprung bemerken, wenn Sie von einem ein paar Jahre alten Computer auf einen neuen Computer upgraden. Das Mooresche Gesetz beschreibt, dass sich die Transistoranzahl in CPUs seit der Erfindung der CPU etwa alle zwei Jahre verdoppelt hat. Dies hat zu einer stetigen Steigerung der Rechenleistung geführt, was einen regelmäßigen Upgrade-Zyklus vorantreibt.
Trotz der hohen Leistungsfähigkeit eines aktuellen High-End-Rechners sind viele Aufgaben einfach zu viel für einen Rechner, um sie in vertretbarer Zeit zu bewältigen. Glücklicherweise wirken sich die meisten dieser Aufgaben nicht auf den durchschnittlichen Heimanwender oder sogar auf viele Standard-Bürojobs aus. Spezialisierte professionelle Workloads sind jedoch der Ort, an dem Sie diese Art von Workloads finden werden.
Eine Möglichkeit, dies zu handhaben, wäre die Zuordnung der entsprechenden Personen zu leistungsfähigeren High-End-Rechnern. Diese Strategie ist jedoch teuer und würde in vielen Fällen keinen Unterschied machen, da die Verarbeitungsanforderungen einfach zu hoch sind.
Serverfarmen sind die andere Option, anstatt zu versuchen, immer mehr Leistung in ein persönliches Gerät zu stopfen, ein Gerät pro relevantem Mitarbeiter zu haben und trotzdem nicht die erforderliche Leistung zu haben. Eine Serverfarm lagert im Wesentlichen die Rechenleistung aus. In diesem Fall bedeutet dies, dass viele Server geclustert sind, die die umfangreichen Verarbeitungsaufgaben ausführen, die der Serverfarm vom Mitarbeiter zugewiesen wurden. Die Verarbeitungstasks werden dann an die Server ausgelagert.
Hauptmerkmale und Vorteile von Serverfarmen
Der entscheidende Faktor einer Serverfarm ist, dass Sie nicht mehr auf ein Gerät beschränkt sind, das die Verarbeitung durchführt. Stattdessen wird die Verarbeitungsleistung von Dutzenden, Hunderten oder sogar Tausenden von Servern bereitgestellt, die alle in einem Cluster gruppiert sind.
Die Server selbst befinden sich typischerweise in einem Serverraum oder Rechenzentrum. Hier können sie mit Hochgeschwindigkeitsverbindungen untereinander und Hochgeschwindigkeitsvernetzung konfiguriert werden, um die zu bearbeitende Arbeitslast zu empfangen und die erledigte Arbeitslast rechtzeitig zurückzusenden.
Durch sorgfältiges Verwalten der tatsächlichen Leistung aller Server kann es möglich sein, die zu erreichende Gesamtleistung zu angemessenen Kosten abzustimmen. Server werden im Allgemeinen rund um die Uhr betrieben, obwohl dies je nach Arbeitslast möglicherweise nicht erreichbar ist. Ständiges Laufen auf Höchstleistung verbraucht viel Kraft. Es bedeutet auch, dass viel Kühlung erforderlich ist und noch mehr Strom benötigt wird. Viele Serverfarmen laufen möglicherweise unter ihrer Spitzenleistung, um ein hohes Verhältnis von Leistung pro Watt zu erreichen.
Subtypen und Variationen
Bei Codeentwicklungsaufträgen müssen viele Sprachen kompiliert werden, bevor sie ausgeführt werden können. Dieser Kompilierungsprozess ist sehr prozessorintensiv und kann bei großen Anwendungen Stunden dauern. Eine Serverfarm kann dazu beitragen, die Kompilierzeit zu verkürzen, indem sie mehr Leistung bietet, als auf einem einzelnen Computer möglich wäre. Serverfarmen können auch rund um die Uhr laufen, sodass Entwickler einen Kompilierungsprozess in die Warteschlange stellen können, um ihn über Nacht auszuführen, während sie ihre eigenen Computer ausschalten können. Serverfarmen, die ausschließlich zum Kompilieren von Software verwendet werden, können als Kompilierfarmen bezeichnet werden.
In Computergrafikrollen kann die Renderzeit oft lang sein. Dies ist kein großes Problem für Standbilder, obwohl es einige Zeit dauern kann. Das Rendern von Videos kann lange dauern, insbesondere bei Kinofilmen. Szenen sind nicht nur unglaublich komplex, sondern auch hochauflösend, und es gibt viele davon, da viele Bilder pro Sekunde benötigt werden. Serverfarmen, die Rendering-Aufgaben gewidmet sind, können als Rendering-Farmen bezeichnet werden.
Es gibt kaum einen Unterschied zwischen einer Serverfarm und einem Supercomputer. Beides sind umfangreiche Sammlungen von Servern, die so konzipiert sind, dass sie zusammenarbeiten, um eine Aufgabe auszuführen. Es gibt keinen klaren definierenden Unterschied zwischen den beiden. In der Vergangenheit verwendeten Supercomputer spezielle Hardware. Der aktuelle Trend im Supercomputing geht jedoch dahin, mehr Standard-Serverkomponenten zu verwenden.
Eine wolkige Zukunft
Serverfarmen sind teuer. Sie sind stromhungrig, benötigen viel Kühlung und benötigen eine Rechenzentrumsinfrastruktur. Die Einrichtung von Serverfarmen ist außerdem kostspielig, mit hohen Hardware-Vorabkosten. Um das noch schlimmer zu machen, sind sie mit regelmäßiger Veralterung konfrontiert. In der High-End-Rechenzentrumsbranche wird allgemein angenommen, dass ein 7 Jahre altes Rechenzentrum obsolet ist. Innerhalb dieser kurzen Zeit können die Arbeitslasten mit steigenden Leistungsanforderungen steigen.
Die einzig wirkliche Lösung dafür bieten die Hyperscaler. Hyperscaler sind die riesigen Technologieunternehmen wie Google, Amazon und Microsoft, die groß genug sind, um viele riesige Rechenzentren zu bauen und zu betreiben. Diese Unternehmen vermieten die Rechenleistung ihrer Rechenzentren als Cloud-Plattform. Dieser Zugriff ist oft virtualisiert.
Die Idee ist, dass Sie, anstatt für den Kauf und Betrieb der Hardware zu bezahlen, einfach den Zugriff auf das mieten, was Sie brauchen – wenn Sie es brauchen. Dies hat den jährlichen budgetfreundlichen Faktor, dass keine hohen, wiederkehrenden Vorlaufkosten anfallen. Stattdessen zahlen Sie einfach für das, was Sie nutzen. Hilfreicherweise sind Sie auch nicht einmal auf genau ein Hardware-Setup beschränkt. Angenommen, Sie haben eine kleine, relativ nicht dringende Arbeitsbelastung. In diesem Fall können Sie es einfach so konfigurieren, dass es auf einem kleineren und – entscheidend – billigeren virtuellen Server ausgeführt wird. Das geht auch andersherum. Wenn Sie ein großes oder dringendes Projekt haben, können Sie für eine noch größere virtuelle Instanz mehr bezahlen, um mehr Rechenleistung zu haben und schneller fertig zu werden.
Realistisch gesehen bieten Cloud-Dienste mehrere überzeugende Vorteile gegenüber Serverfarmen. Das einzige potenzielle Problem sind die Kosten, die als kommerzieller Dienst pro Verarbeitungseinheit höher sein können als die einer lokalen Serverfarm. Es ist erwähnenswert, dass Hyperscaler von Skaleneffekten profitieren, die sich in ihrer Preisgestaltung niederschlagen.
Fazit
Eine Serverfarm ist eine Sammlung von Servern, die sich normalerweise in einem Serverraum oder Rechenzentrum befinden und an die Aufgaben ausgelagert werden, die viel Rechenleistung erfordern. Dies bietet mehrere Vorteile, darunter hohe Leistung und 24/7-Betrieb. Cloud-Dienste von Hyperscalern sind die wichtigste konkurrierende Option. Sie bieten mehrere überzeugende Vorteile, einschließlich fehlender Hardware-Vorabkosten und Preis-Leistungs-Flexibilität je nach Aufgabe.