Вычислительная мощность является ключом к производительности программного обеспечения. Вы, вероятно, быстро заметите большой скачок производительности при переходе на новый компьютер с компьютера, которому несколько лет. Закон Мура описывает, что количество транзисторов в ЦП удваивается примерно каждые два года с момента изобретения ЦП. Это привело к постоянному увеличению вычислительной мощности, что привело к регулярному циклу обновления.
Несмотря на высокую производительность современного высокопроизводительного компьютера, многие задачи просто слишком сложны для того, чтобы один компьютер мог справиться за разумное время. К счастью, большинство этих задач не влияют на обычного домашнего пользователя или даже на многие стандартные офисные задачи. Однако специализированные профессиональные рабочие нагрузки — это то место, где вы начнете находить такие рабочие нагрузки.
Одним из вариантов решения этой проблемы было бы назначение соответствующих людей на более мощные высокопроизводительные компьютеры. Однако эта стратегия является дорогостоящей и во многих случаях не имеет значения, поскольку требования к обработке просто слишком высоки.
Фермы серверов — это другой вариант, вместо того, чтобы пытаться втиснуть все больше и больше производительности в персональное устройство, иметь одно устройство на соответствующего сотрудника и все еще не иметь необходимой производительности. Ферма серверов по существу отдает вычислительную мощность на аутсорсинг. В данном случае это означает наличие множества серверов, сгруппированных вместе, которые выполняют тяжелые задачи обработки, назначенные сотрудником ферме серверов. Затем задачи обработки передаются серверам.
Основные характеристики и преимущества ферм серверов
Определяющим фактором фермы серверов является то, что вы больше не ограничены одним устройством, выполняющим обработку. Вместо этого вычислительная мощность обеспечивается десятками, сотнями или даже тысячами серверов, сгруппированных в кластер.
Сами серверы обычно располагаются в серверной комнате или центре обработки данных. Здесь они могут быть настроены с высокоскоростными соединениями между собой и высокоскоростным сетевым соединением для получения рабочей нагрузки, подлежащей обработке, и своевременной передачи выполненной рабочей нагрузки обратно.
Тщательно управляя фактической производительностью всех серверов, можно настроить общую производительность по разумной цене. Серверы обычно работают 24/7, хотя в зависимости от рабочей нагрузки это может быть недостижимо. Бег с максимальной производительностью в любое время потребляет много энергии. Это также означает, что требуется сильное охлаждение, требующее еще большей мощности. Многие фермы серверов могут работать ниже своей пиковой производительности, чтобы достичь высокого отношения производительности на ватт.
Подтипы и варианты
В заданиях по разработке кода многие языки требуют, чтобы приложения были скомпилированы, прежде чем их можно будет запустить. Этот процесс компиляции очень требователен к процессору и в больших приложениях может занять несколько часов. Ферма серверов может помочь сократить время компиляции, предлагая более высокую производительность, чем это возможно на одном компьютере. Фермы серверов также могут работать круглосуточно и без выходных, что позволяет разработчикам ставить процесс компиляции в очередь на ночь, при этом имея возможность выключать собственные машины. Фермы серверов, используемые исключительно для компиляции программного обеспечения, могут называться фермами компиляции.
В ролях компьютерной графики время рендеринга часто может быть большим. Это не является серьезной проблемой для неподвижных изображений, хотя это может занять некоторое время. Рендеринг видео может занять много времени, особенно для фильмов кинокласса. Мало того, что сцены невероятно сложные, так еще и высокого разрешения, а их много, столько кадров нужно в секунду. Фермы серверов, предназначенные для задач рендеринга, могут называться фермами рендеринга.
Существует очень небольшая разница между фермой серверов и суперкомпьютером. Оба представляют собой обширные наборы серверов, предназначенных для совместной работы для выполнения задачи. Между ними нет четкой определяющей разницы. Исторически суперкомпьютеры использовали аппаратное обеспечение специального назначения. Однако текущая тенденция в суперкомпьютерах заключается в использовании большего количества готовых серверных компонентов.
Облачное будущее
Серверные фермы стоят дорого. Они потребляют много энергии, нуждаются в большом количестве охлаждения и нуждаются в инфраструктуре центра обработки данных. Серверные фермы также требуют больших затрат на установку из-за высоких предварительных затрат на оборудование. Что еще хуже, они сталкиваются с регулярным устареванием. В индустрии высокопроизводительных центров обработки данных обычно считается, что центр обработки данных, которому 7 лет, устарел. За это короткое время рабочие нагрузки могут увеличиться по мере увеличения требований к производительности.
Единственное реальное решение этой проблемы предлагают гиперскейлеры. Гиперскейлеры — это гигантские технологические компании, такие как Google, Amazon и Microsoft, которые достаточно велики, чтобы строить и управлять множеством крупных центров обработки данных. Эти компании сдают вычислительную мощность своих центров обработки данных в аренду в качестве облачной платформы. Этот доступ часто виртуализируется.
Идея состоит в том, что вместо того, чтобы платить за покупку и эксплуатацию оборудования, вы просто арендуете доступ к тому, что вам нужно, и тогда, когда вам это нужно. Это имеет благоприятный для годового бюджета фактор отсутствия каких-либо высоких повторяющихся первоначальных затрат. Вместо этого вы просто платите за то, что используете. К счастью, вы даже не ограничены одной настройкой оборудования. Предположим, у вас небольшая, относительно несрочная рабочая нагрузка. В этом случае вы можете просто настроить его для запуска на меньшем и, что очень важно, более дешевом виртуальном сервере. Это также идет другим путем. Если у вас есть большой или срочный проект, вы можете заплатить больше за виртуальный экземпляр еще большего размера, чтобы иметь больше вычислительной мощности для скорейшего завершения.
На самом деле облачные сервисы предлагают несколько неоспоримых преимуществ по сравнению с фермами серверов. Единственная потенциальная проблема — это стоимость, которая в случае коммерческой услуги может быть выше на единицу обработки, чем у локальной фермы серверов. Стоит отметить, что гиперскейлеры извлекают выгоду из эффекта масштаба, который отражается на их ценообразовании.
Вывод
Ферма серверов — это набор серверов, обычно расположенных в серверной комнате или центре обработки данных, которым передаются задачи, требующие большой вычислительной мощности. Это дает несколько преимуществ, включая высокую производительность и круглосуточную работу. Облачные сервисы от гиперскейлеров являются основным конкурирующим вариантом. Они предлагают несколько неоспоримых преимуществ, в том числе отсутствие предварительных затрат на оборудование и гибкость соотношения цены и производительности в зависимости от задачи.