spájame
slovenskú
IT komunitu
pridaj sa
Registrácia · Login

Dušan Pribišan 28.8.2011
Hodnoť článok:
0 0

Základy počítačových sietí - 2. časť

Obsahom článku je kompletný popis HW celkov serveru. V krátkosti sa pozrieme aj na rozdiel medzi sieťami typu "peer-to-peer" a "klient-server". K záveru článku spomenieme metódy ochrany dát nazývané RAID.

Siete peer-to-peer

Princípom tejto siete je, že všetky pracovné stanice, (teda počítače) sú si v nej rovné. Ide
o to, že každá pracovná stanica môže slúžiť zároveň aj ako klient, ale aj ako server. Musíme však spomenúť fakt, že server (v sieti typu klient-server), je výkonný počítač, ktorí sa nikdy nevypína! V sieťach peer-to-peer je serverom každá pracovná stanica. Treba si uvedomiť, že týmto serverom môže biť len do
doby, kým sa počítač nevypne. Pokiaľ danú stanicu vypneme, už neposkytuje svoje dáta, ani svoje služby pre pre ostatných. Výhodou týchto sietí sú najmä nízke náklady na jej výstavbu (nepotrebujeme centrálne servery a ušetríme aj na serverovom operačnom systéme).



Na tomto obrázku môžeme vidieť princíp siete peer-to-peer.

Stanice komunikujú medzi sebou bez prítomnosti serveru.

2. Server

Už vieme k čomu server slúži a teraz si povieme z čoho sa skladá. Nakoľko je to len výkonný počítač bude sa skladať s toho istého čo bežná pracovná stanica, len súčiastky budú mať iné parametre a budú samozrejme o niečo drahšie.

V každom servery nájdeme základnú dosku, pamäte RAM, HDD, DVD ROM, a častokrát aj páskovú
mechaniku. Samozrejmosťou je skrinka, dobré chladenie, nejaká grafika a zdroj napájania. Pri
servery nemôže dojiť ku prerušeniu napätia bez toho aby sa systém nevypol preto musí biť každý
server poistený špeciálnym UPS (teda záložná zdroj).

O nich neskôr. Teraz jednotlivé komponenty:

  • Mikroprocesor (CPU – Central Processing Unit ):

    U lacnejších serverov sa používajú úplne špičkové desktopové mikroprocesory
    (určené pre stolové počítače) ako sú napr. AMD Athlon 64. Častejšie však
    použijeme mikroprocesory, ktoré sú vyhynuté špeciálne pre servery. Ind najmä o
    Intel Xeon alebo AMD Opteron. U veľmi výkonných a drahých serverov sa používa
    špeciálna technológia označovaná ako "multiprocessoring". Je to vlastne
    spolupráca niekoľkých CPU na jednej MB. Samozrejmosť je fakt, že
    danému mikroprocesoru musí odpovedať aj základná doska. Pri serveroch je chladenie ešte dôležitejšie, ako pri bežných pracovných staniciach. Servery sú preto väčšinou umiestnené v klimatizovaných miestnostiach, kde je kontrolovaná teplota. Na obrázkoch (vidieť ďalej) si ukážeme príklady
    serverových CPU.
  • Operačná pamäť RAM:

    Táto pamäť musí biť dostatočne veľká, aby sa do nej spratal operačný systém a
    ďalšie aplikácie. Väčšina týchto pamätí podporuje Kešovanie, má ECC, a Registred.
    Serverové pamäte sú drahé a pracujú na mierne inom princípe, ako bežné desktopové pamäte RAM.


    Cache-ovanie

    Server často musí čítať dáta z disku HDD. Lenže čítanie dát z RAM
    je omnoho rýchlejšie. Preto si dáta, ktoré už boli predtým načítané v RAM necháva v
    nej. V prípade, ak príde znova požiadavka na rovnaké dáta, hľadá ich najprv v RAM
    a až potom v pomalom HDD. Pretože, väčšina sieťových užívateľov používa na
    servery ten istý program (ktorí je na ňom uložený) je pravdepodobnosť nájdenia dát
    v RAM-ke veľmi vysoká. Týmto sa podstatne zvýši rýchlosť a výkonnosť práce serveru.


    ECC (Error Checking and Correcting)

    V podstate ide o samoopravný kód
    pamäte. Dalo by sa to pochopiť tak, že pokiaľ vznikne na pamäti chyba, pamäť si ju
    sama dokáže odstrániť (vo väčšine prípadov). Staršie systémy dokázali zistiť a
    opraviť jednobitovú chybu. Nové si už dokážu poradiť aj s dvojbitovov.


    Registered

    Ide o pamäte, ktoré majú špeciálne vstupno-výstupné buffery, ktoré
    zvyšujú spoľahlivosť a tiež stabilitu prenášaných dát.
  • Pri serveroch sa najčastejšie používajú operačné pamäte typu RAMBUS. Ide o
    veľmi drahé serverové pamäte. Tieto pamäte používajú úplne iné prenosy dát ako ostatné pamäte
    RAM. Najčastejšie sa používa 800MHz frekvencia a zbernica o šírke 16-bitov. Vzhľadom k tomu,
    že 16bitov sú 2bajty, tak pri frekvencií 800MHz je priepustnosť 1,6GHz. (800Mhz * 2Bajty =
    1600Mhz = 1,6GHz). Pri dvojčipovom module sa používajú 2 kanály a teda aj priepustnosť sa zvýši
    na dvojnásobok. Teda z pôvodných 1,6GHz na 3,2GHz (1,6GHz * 2kanály = 3,2GHz).



    Tu máme možnosť vidieť serverový mikroprocesor od firmy Intel, označený ako Xeon
    ,používaný pri špičkových serveroch.



    Mikroprocesory AMD Athlon 64 používané pre lacnejšie servery

    Teraz si ukážeme pamäť typu RAMBUS:


    Všimnite si výrezi v strede RAM

    • Pevný disk (HDD):

      Pevné disky, na ktoré sa ukladajú všetky dáta sú veľmi dôležité. Pri serveroch sa
      nepoužívajú štandardné 7500 otáčkové HDD ale 10 000 alebo 15 000 otáčkové. Je to najmä z dôvodu rýchlejšieho načítavania dát. Samozrejme máme veľmi veľké požiadavky na zálohu dát. Z tohto
      dôvodu sa používajú na serveroch tzv. metódy RAID, ktoré dáta zálohujú a zvyšujú kapacitu serverov. Poznáme štyri metódy RAID označené ako:
      RAID 0, RAID 1. RAID 5 a RAID 10. O nich si povieme neskôr. Disky pre servery nie sú
      štandardné EIDE disky ale špeciálne disky SCSI, SATA (dnes aj pre desktopy), alebo najnovšie SAS
      disky. Teraz si vysvetlíme o čo ide:
      • SCSI (Small Computers System Interface):

        Ide o zastaralé typy. V dnešných serveroch ich už nenájdeme. Používali plochý kábel podobne ako EIDE disky. Mali však možnosť napojiť 7 až 14 SCSI zariadení (diskov). Jednotlivé dorozumievanie sa SCSI zariadení nezaťažovalo CPU pretože mali vlastný radič SCSI. Všetky zariadenia SCSI boli Primárne! (Master), ani jedno nebolo sekundárne (Slave).



        Tu vidíme kábel pre pripojenie SCSI zariadení

        Na nasledujúcom obrázku vidíme princíp SCSI radiča:



        2x CD-ROM a 1x Scanner sú pripojené externe k radiču SCSI

        2x HDD sú pripojené interne k radiču SCSI

        Dokopy teda máme k SCSI radiču pripojených 5 zariadení

      • SATA (Serial ATA):

        Disky SATA sa používajú u lacnejších serverov. Ide o pomerne novú technológiu. Je to nová technológia prenosu dát medzi základnou doskou a pevným diskom. Samozrejme je rýchlejšia než SCSI. V porovnaní s SCSI je aj jednoduchšia aj lacnejšia. Používa úzky kábel na prepojenie HDD s MB. Taktiež používa nový konektor na napájanie napätia HDD. Disky SATA ako som už spomínal sa používajú aj v desktopoch (stolových počítačoch). Stále ide o disky, ktoré sú rotujúce. Tento typ diskov používa sériový prenos dát. Teraz si znova ukážeme príklady SATA.



        NA obrázku vidíme 4ks konektoru SATA (na MB)



        Tu vidíme dvojicu konektorov SATA

        Ten v pravo je na prepojovanie HDD (DVD..) s MB

        Naľavo je napájací konektor SATA, ktorí ide zo zdroja

        V prípade, že nemáte na zdroji napájací konektor SATA nezúfajte. Existuje totiž redukcia z konektora Peripheral power (starší, biely, 4 pinový) na konektor SATA. Môžeme ju vidieť aj na nasledujúcom obrázku:



        Aby boli naše ukážky kompletné, ukážeme si aj obrázok disku SATA:



        Disk SATA

      • SAS disky:

        U kvalitnejších a samozrejme aj drahších serverov sa používajú disky typu SAS (Serial Attached SCSI). Mohli ste si všimnúť, že v názve je skratka SCSI. Áno, skutočne to súvisí s diskami SCSI. V zásade ide o to, že zatiaľ čo pôvodné SCSI disky boli paralelné, disky SAS sú sériové. SAS ale zachovávajú príkazy SCSI radičov. Disky SAS majú oproti diskom SCSI viacero výhod. Napríklad:

        1. sú lacnejšie ako SCSI,
        2. sú to duplexné disky, čo znamená, že na ne môžeme zároveň zapisovať a aj z nich čítať,
        3. sú omnoho rýchlejšie, ako SCSI disky a v blízkej dobe by sa ich rýchlosť mala podstatne zvýšiť
        4. sú univerzálnejšie. Je k nemu možné pripojiť viac druhov zariadení,
        5. používa káble SATA presne ako disky SATA preto môžeme k nemu pripojiť aj SATA disk
        6. Zmenila sa koncepcia HDD. Disky SAS už niesu rotujúce disky, čo znamená, že nemajú platne na ktoré sa zapisujú dáta. (nepoužívajú polárny systém zápisu), ale dalo by sa povedať, že prešli na systém zápisu podobný pamätiam RAM. Teda zapisujú maticovým systémom. Inak nazývaným aj kartézsky systém. Z magnetického zápisu sa teba prešlo na elektronický.

    3. RAID

    RAID je logicko-fyzické zálohovanie dát, najmä pre servery. Poznáme viac druhov záloh RAID. Konkrétne RAID 0, RAID 1, RAID 5 a RAID 10. Onedlho si povieme o každom podrobnejšie. Metóda RAID je teda spôsob ochrany dát.

    RAID 0:

    Princíp metódy RAID 0 vidíme na obrázku. Prakticky ide o to, že dáta sa rozdeľujú pri zápise na dva disky. Nevýhoda je, že prakticky nesplňuje svoju úlohy, pretože pri havárií jedného disku stratíme všetky dáta. Výhoda je zníženie prístupovej doby pri čítaní a zápise a tiež zvýšenie kapacity.

    RAID 1:

    Opäť vidíme obrázok, z ktorého sa dá pochopiť činnosť RAID 1 diskového poľa. Ale predcalen pár slov k nemu. Dá sa povedať, že dáta sa zapisujú súčasne nie na jeden ale na dva disky. Teda disk dva je úplnou kópiou disku jedna. Nevýhoda je, že kapacita jedného disku sa ako keby stratí, ale je to nič v porovnaní z výhodou bezpečnosti dát. Výhoda je teda to, že pokiaľ havaruje jeden disk nič sa nestane pretože systém beží z druhého disku a taktiež všetky dáta sú uložené aj na druhom disku takže sme o nič neprišli.

    RAID 5:

    Metóda RAID 5 je už prakticky veľmi dobre vyriešená. Môžeme povedať, že dáta sú ukladané na viac diskov s tým, že jedna časť (v tomto prípade ¼) každého disku je uložená aj na inom disku. V podstate, pokiaľ jeden disk havaruje nič sa nedeje. Disk vymeníme a jeho kompletnú podobu zredukujeme zo zvyšných (v tomto prípade 3) diskov. Výhoda je evidentná. Dáta sa prakticky nemôžu poškodiť, pokiaľ havaruje ktoríkoľvek disk. Vždy je možné zo zvyšných diskov vytvoriť pôvodný obraz poškodeného disku. Samozrejme má to aj svoje nevýhody. Najväčšia z nich je tá, že potrebujeme minimálne tri disky aby sme metódu RAID 5 vedeli realizovať.

    RAID 10:

    Pri RAID 10 sa dáta rozdeľujú na dva paralelné disky, ktoré sú zrkadlové. Dá sa povedať, že na začiatku je RAID 0. Dáta sa rozdelia medzi dva disky. Pokiaľ by sme dáta rozdelili lem medzi dva disky získali by sme metódu RAID 0 a to nechceme. Preto metódu RAID 0 skombinujeme s metódou RAID 1. Záver je teda takýto: Dáta sa rozdelia na dva disky podľa RAID 0 a každý z týchto diskov metódy RAID 0 sa ešte skopíruje podľa metódy RAID 1. Teda vytvoríme zrkadlový obraz každého z diskov RAID 0. Výhoda je takmer maximálne zabezpečenie pred stratou dát. Nevýhoda je, že potrebujeme minimálne štyri disky. Dva na RAID 0 a dva na ich zrkadlový zápis.

    4. Ďalšie časti serveru

    • DVD mechanika:

      DVD mechanika je nevyhnutnou časťou serveru. Bez nej by prakticky nebolo možné nainštalovať na server operačný systém ani ďalšie programy potrebné pre chod serveru. Táto mechanika sa dá použiť aj pre prípad potreby zálohy dát. Kapacity DVD médií sú však stále malé a preto je dobré zvážiť aj použitie páskovej mechaniky v servery pre prípad potreby zálohy dát.
    • Pásková mechanika:

      Pásková mechanika sa používa pre zálohovanie dát. Je pravda, že všetky dáta sú metódami RAID už zálohované priamo na servery. Je však dobré mať zálohu aj mimo neho.
      Preto je výhodné, najmä dôležité údaje zo serveru ukladať na páskovú jednotku. Na serverovhých operačných systémoch sa dá nastavovať, kedy sa majú dáta zálohovať na páskovú jednotku. Nastavíme si napríklad, že záloha dát bude prebiehať vždy, každý deň od 22:00hod. Dokiaľ, to bude potrebné resp. pokiaľ nebudú všetky dáta a na páskovej jednotke. Tým, že sa záloha disku bude robiť na páskovú jednotku práve v noci eliminujeme nevýhodu páskových medií a tou je nízka rýchlosť zápisu a čítania. Dáta potom môžeme z páskovej jednotky v prípade potreby kedykoľvek obnoviť.
    • Ďalšie HW časti serveru

      Server je počítač, takže aj on potrebuje napríklad základnú dosku. Táto základná doska musí biť dostatočne výkonná a poskytovať možnosť pripojenia serverových diskov, umožňovať RAID, podporovať pripojenie viacerých diskov, mala by podporovať multiprocessoring, mala by mať dostatočne veľké miesto pre pamäť RAM. Minimálne 4 – 8 GB, ale bežne je to viac.


      Ďalej nesmieme zabudnúť na napájací zdroj. Musí mať dostatočne veľký výkon pre napájanie všetkých HW prvkov v počítači. Musíme rátať s tým, že tento zdroj si prakticky nikdy neoddýchne. Preto by mal biť relatívne kvalitný a s dobrým chladením. Je možné že sa nevypne aj rok a viac. Zo zdrojom napätia úzko súvisí aj UPS (teda záložný napájací zdroj), o ňom si povieme niekedy neskôr.


      Nesmieme zanedbať ani skrinku. Skrinka musí mať dostatok miesta pre potrebný počet pripojených HDD. Musí mať miesto pre mechaniky DVD a prípadne pre páskovú mechaniku. Musí podporovať náš zdroj a taktiež musí mať naozaj špičkové chladenie. Teda je jasné, že pre server použijeme väčšinou skrinku big tower.


      Sieťová karta je asi najdôležitejšia časť serveru. Bez nej by nám bol server nanič. Bežne dnes do serverov používame FastEthernetové karty o rýchlosti 100Mb/s. Pomaly je to ale zastaralé a prechádza sa na Gigabitový Ethernet o rýchlosti 1GB/s (1 000Mb/s) a tomu musia biť prispôsobené aj sieťové kary a samozrejme aj všetky ďalšie aktívne a pasívne sieťové prvky v sieti. Do najnovších serverov už používame optické prepoje medzi serverom a switchom, RTR, či NATovačom a preto v ňom častokrát nájdeme aj optické sieťové karty.

    5. Umiestnenie serveru

    Umiestnenie serveru nemá veľký vplyv na jeho činnosť. Samozrejme je pár zásad, ktoré prakticky platia aj pri desktopových počítačoch a sú to:

    1. Server nesmie byť umiestnený v prašnom prostredí,
    2. Server nesmie byť umiestnený vo vlhkom prostredí,
    3. Server musí byť minimálne 20cm nad zemou,
    4. Okolo servera by malo biť dostatok miesta (kôli chladeniu),
    5. Teplota v miestnosti by nemala prekročiť 18 – 20 °C,
    6. Server nesmie byť blízko radiátora, vody, a podobných vecí.

    Ako som už povedal, dôležitá je aj externá časť serveru nazývaná UPS teda záložný zdroj. O ňom si ale povieme v nasledujúcej časti. Pretože je to troška rozsiahlejšia téma. UPS máme viac typov, ktoré sa vyznačujú špecifickými parametrami. Takisto si vysvetlíme prečo je vlastne také potrebné používať UPS pri servery a prečo je výpadok napätia na servery počas práce nebezpečnejší ako pri klasickom desktope? Toto všetko sa dozvieme už čoskoro.

    6. Siete typu klient-server

    Dnes si ešte povieme niečo o sieťach typu klient-server. Všetci už dobre vieme, že siete peer-to-peer, teda rovný-z-rovným sú siete, kde každý počítač je zároveň klientom aj serverom a všetky počítače v sieti sú si rovné. Vieme výhody a aj nevýhody tejto siete. Čo sa týka siete typu klient-server, ako už názov prezrádza je tu server nevyhnutnosť. Táto sieť funguje na princípe jedného centrálneho počítača nazývaného server, na ktorého sa pripájajú všetky ostatné počítače, teda pracovné stanice (klienti). Všetky potrené dáta, ktoré sa majú zdieľať a teda majú biť prístupné cez sieť sa uložia na tento centrálny počítač. Vzhľadom k tomu, že tento server sa nikdy nevypne sú klientom tieto dáta k dispozícií prakticky 24 hodín denne, 7 dní v týždni.


    Máme centrálny server a naň sa pripájajú pracovné stanice

Dušan Pribišan Dušan Pribišan

Som obyčajný 21 ročný chalan, ktorý pracuje v rodinnej firme (skromný servis IT) a snaží sa vyštudovať Aplikovanú Informatiku na vysokej škole. Vo voľnom čase sa venujem najmä počítačovým sietiam (ktoré sú moje veľké hobby), hardvéru počítača a rád sa šprtám aj v Linuxoch. V poslednej dobe (na VŠ) ma začalo zaujímať aj programovanie v jazyku C a technika/princípy počítačov. Okrajovo sa zaujímam o elektrotechniku. Snažím sa na sebe čo najviac pracovať a dostať zo seba maximum. Asi toľko ;)


Hodnoť článok:
0 0

13 komentárov k článku:

Komentovať môžu iba prihlásení

Zaregistruj sa cez bezplatnú registráciu alebo použi login cez Facebook (FB Connect)

Prihlás sa tu, ak už máš profil na Zajtra.sk:


Zabudol som heslo

0 0 Branislav Gajdoš 8.5.2015 18:12:12
helpfull
0 0 Dušan Pribišan 10.1.2012 20:53:29
@Aleš Sršeň: nemáš vôbec začo, rado sa stalo ... teraz som kus pasívny, lebo mám toho veľa, ale ku všetkému bude aj pokračovanie :) a prečítaj si aj komenty čo sú tu, niektoré moje chyby sú tam opravené :)
0 0 [deleted] 9.1.2012 18:41:22
Ďakujem za tento článok veľmi mi pomohol.
0 0 Dušan Pribišan 11.9.2011 11:17:24
@Martin Dulák: Ďakujem za komentár. Áno uznávam, že v tomto prípade som urobil isté chyby (to o tých diskoch SAS som si už vyjasnil ... urobil som hrozne primitívnu chybu za ktorú sa hanbím . Zamenil som totižto disky SAS a SSD čo sa týka informáciách o koncepcií diskov) ... Budem sa snažiť články viac kontrolovať.
0 0 - 11.9.2011 11:14:05
Veľmi užitočné články, ktoré sa mi aj ľahko čítajú. Jedine ma trochu odrádza vierohodnosť údajov, keď pozerám komentáre. Na tomto skús popracovať, aby som ti ich mohol žrať bez pochýb o pravdivosti. Inak ešte raz: super seriál.
0 0 Dušan Pribišan 4.9.2011 23:31:08
@Andrew Bushak: Myslím, že narážaš hlavne na ten posledný, že? Je pravda, že ten obrázok je starší, ale zase vystihuje to čo má vystihovať. Keby som tam aj dal novší bolo by na ňom to isté. Napriek tomu díky za názor.
0 0 Andrew Bushak 4.9.2011 22:35:19
Ja by som ti odporučil dávať "súčastnejšie" obrázky. Asi si nepomôžem, ale zdajú sa mi ako by boli z nejakej staršej učebnice.
0 0 Dušan Pribišan 3.9.2011 16:31:37
@Patrik Čevela: Ďakujem za upovedomenie chýb. Máte pravdu, niektoré veci sú tam chybe a cením si, že ste ich tu opravil správne.
0 0 Patrik Čevela 3.9.2011 15:03:58
Nesuhlasim s tvrdenim, ze v serveroch sa najcastejsie pouzivaju pamate typu RAMBUS. Za cias Intel NETBURST jadier sa pretlacala tato technologia, avsak bola velmi rychlo zakopana koli licencnym poplatkom ktore neboli hodne vykonnostneho rozdielu oproti otvorenym standardnom ako SDRAM a DDRAM. O rambuse je v poslednej dobe pocut len preto, lebo zaluje vsetkych na okolo aby sa zahranil pred krachom.

Aktualne su v serveroch najpouzivanejsie DDR3 SDRAM REGISTERED ECC pamate a to jak v low end sektore tak aj v superpocitacoch.

Zaroven SCSI v serveroch uz nenajdes, zahradilo ho SAS. Toto nie je nic ine iba iny sposob komunikacie. System fungovania diskov sa nezmenil, zmenil sa iba prenos dat. Stale su tam hlavicky, stale sa zapisuje na platne, stale tie platne rotuju. SAS a SATA disk rozoznas jedine tak, ze sa lepsie pozres na konektory ( http://goo.gl/d01Iw ) Dalsia faktograficka chyba.

dalsia chyba sa tyka 4. odseku. Vacsina serverov (ako rack tak aj tower) sa dodava bez optickej mechaniky. Vies, pred par rokmi vymysleli nieco, comu sa nadava po slovensky USB klucik. A cuduj sa svete, vojde sa ti tam aj niekolko instalaciek OS.

ak ma firma tuzbu po paskovych jednotkach, nikdy sa to neriesi internou paskovou jednotkou - kto by tam chodil kazdy den a vymienal to. Riesi sa to externymi systemami ktore si automaticky menia pasky. Avsak teraz je taky trend, ze vsetky zalohy idu na diskove polia, ktore su neraz lacnejsie, rychlejsie a jednoduchsie managovatelne ako Tape system.
0 0 Dušan Pribišan 1.9.2011 23:06:40
@Jakub Polomský, ďakujem za kritiku. Je pravda, že tá gramatika je hrozná (budem si musieť po sebe prečítať článok a opraviť chyby pretože, keď rýchlo píšem z hlavy robím kopu chýb). Napriek tomu ma veľmi teší, že sa vám článok páči :)
0 0 Jakub Polomský 1.9.2011 22:30:21
Je to pekný článok, nemám mu čo vytknúť okrem gramatiky, ktorá ma odrádzala čítať, no prelúskal som sa tým a verím, že laikom dosť pomôže pri pochopení mnohých pojmov. Palec hore, super článok :)
0 0 Dušan Pribišan 1.9.2011 18:48:47
@Maroš Kováč, ďakujem a som rád, že sa vám páči a že vám pomohol :)
0 0 Maroš Kováč 1.9.2011 12:26:30
Užitočný článok, aspoň pre mňa. :)
Zajtra.sk > Technológie > Hardware > Základy počítačových sietí - 2. časť


Kritika

Vieš ako robiť veci lepšie? Pomôž našim odvážnejším členom a skritizuj im projekty!

Reklama

Seriály zo Zajtra.sk

Reklama