Информатика

Устройство и функции сервера

Любой сервер представляет собой компьютер, обладающий собственным процессором, оперативной и долговременной памятью. В этом он не отличается от обычного пользовательского ПК. Ключевая разница между ними — в том, что архитектура сервера должна быть адаптирована к обработке пользовательских запросов и большого количества данных.

9 месяцев
Системный администратор

Станьте универсальным специалистом по администрированию Linux с нуля

Системный администратор

Функции:

• обязательно иметь высокоскоростное сетевое подключение, чтобы принимать и передавать большой объем данных по локальной или глобальной сети;
• обладать большим объемом долговременной памяти (обычно это несколько жестких дисков) для хранения данных;
• работать под управлением специализированного программного обеспечения, в идеале — специальной операционной системы для серверов;
• быть многократно защищенным от аппаратных и программных сбоев, хакерских атак с помощью резервирования, специального антивирусного ПО.

Техническая (аппаратная) реализация сервера бывает разной. В зависимости от нее он может принадлежать к одному из следующих типов.

Выделенный. Особенность такого сервера заключается в том, что его используют исключительно в служебных целях, а не для решения обычных пользовательских задач. Именно его подразумевают в первую очередь под термином «сервер». Выделенные серверы можно увидеть в центрах обработки данных (ЦОД), серверных комнатах крупных компаний, образовательных и научных учреждений. Внешне они представляют собой плоские системные блоки, которые устанавливаются в специальные стойки, напоминающие шкафы. Это позволяет компактно разместить большое количество серверов, удобно организовать электропитание, охлаждение, защиту.

Выделенный в сети сервер работает под управлением специализированных операционных систем и другого ПО в автономном режиме. Участие человека предполагается только на этапе запуска/наладки, а также замены, ремонта или расширения оборудования. Устройство сервера включает специализированный процессор с большим (до 64) количеством ядер для параллельных вычислений, а также значительные объемы оперативной и долговременной памяти. К каждому такому компьютеру можно подключить клавиатуру и монитор, но обычно он просто подсоединяется к сети и настраивается через общую консоль.

Сисадмин — давно не человек, который настраивает компьютеры. Станьте сильным специалистом, который поддерживает инфраструктуру компании.

Подробнее

Невыделенный. Это сервер, созданный на базе обычного ПК путем расширения памяти за счет установки нескольких жестких дисков (RAID-массива), покупки постоянного IP-адреса у провайдера и настройки ПО на обработку пользовательских запросов, обеспечение безопасности и резервного копирования данных. При этом пользователь может подключить к нему клавиатуру, мышь, монитор и другие периферийные устройства, чтобы продолжать применять его как обычный ПК: например, для офисной работы, обработки изображений или видео и т.д. Такие серверы не предназначены для больших объемов информации из-за ограниченности ресурсов. Наиболее часто создаются невыделенные серверы для локальных сетей небольших организаций. В то же время функционально они практически не отличаются от выделенных серверов. 

Одноплатный. Это микросервер, реализованный на одной плате со встроенным или подсоединяемым модулем памяти, собственным процессором и сетевым разъемом. Типичным примером может служить популярный одноплатный компьютер Raspberry Pi. Преимущество таких серверов заключается в их низком энергопотреблении и отсутствии шума. Из-за малой вычислительной мощности они используются для сбора информации с датчиков домашних систем безопасности, «умного дома».

Виртуальный. Это программная эмуляция физического (аппаратного). Виртуальная машина, которая обладает теми же функциями, что и аппаратный сервер. Например, позволяет работать с памятью и файлами, настраивать права доступа пользователей, устанавливать и использовать различное программное обеспечение, взаимодействовать с другими виртуальными или физическими серверами. На одной физической платформе бывает установлено несколько виртуальных серверов, при этом их можно полностью разграничить. Это позволяет рационально использовать имеющиеся в распоряжении реальные ресурсы аппаратной платформы, хотя и накладывает ограничения на производительность каждой виртуальной машины.

Где размещаются сервера?

Серверы могут находиться в разных местах, включая серверные комнаты и дата-центры. Выбор конкретного места зависит от масштаба и потребностей вашего проекта.

Серверная комната — это помещение, находящееся внутри вашего здания или организации, где размещаются серверы. Она может быть специально оборудована для обеспечения оптимальных условий работы серверов, таких как охлаждение, электропитание, системы безопасности и контроля доступа. Это может быть хорошим вариантом для небольших организаций или проектов с ограниченными требованиями.

Дата-центр — это специальное сооружение, предназначенное для размещения большого количества серверов и сетевого оборудования. Дата-центры обычно имеют высокий уровень доступности, надежности и безопасности, а также обеспечивают необходимую инфраструктуру, такую как системы охлаждения, резервирование электропитания и сетевые соединения с высокой пропускной способностью. Дата-центры могут быть приватными (принадлежащими одной организации) или предоставлять услуги хостинга и колокации (coloction) для различных клиентов.

Географическое расположение серверов также имеет значение, особенно для проектов с международной аудиторией. Хостинг-провайдеры могут иметь дата-центры в разных странах и регионах, чтобы обеспечить лучшую доступность и производительность услуг для пользователей. Расположение серверов вблизи пользователей может снизить задержку (лаг) и обеспечить быстрый доступ к содержимому и приложениям.

В целом, выбор места для размещения серверов зависит от ваших потребностей, доступности ресурсов и требований к безопасности.

Слайд 166.3. Взаимодействие процессов Независимы, взаимодействующие«Производитель-потребитель»Передача данных между процессами или совместное использование ресурсов

Транспортер(канал), очередь, сигнал, семафор

средство взаимодействия родственных процессовобласть памяти с файловой организацией, для которой обеспечены запись и считывание данныхпорядок записи данных неизменен, не допускается повторное считываниеразмер задает вызвавший процесс, дочерние процессы могут использовать родительский транспортер

Опишите транспортер:

Опишите очередь:

-обеспечивает передачу или использование общих данных без перемещения данных, с передачей элемента очереди, содержащего указатель данных и объем массива данных-чтение элементов только создающий процесс, остальные – запись в очередь-чтение с уничтожением или без из очереди-доп.функции: определение количества элементов в очереди в текущий момент, очистка очереди создавшим процессом

Управление ресурсами системы

Управление ресурсами системы является важным аспектом для обеспечения эффективной работы компьютера. Ресурсы системы включают в себя такие элементы, как процессорное время, оперативная память, жесткий диск, сетевые соединения и другие компоненты, необходимые для функционирования программ и выполнения задач.

Планирование задач — эффективное планирование задач позволяет оптимально использовать процессорное время

Планировщик задач операционной системы определяет, какие задачи будут выполняться и в каком порядке.

Управление памятью — оперативная память является ограниченным ресурсом, поэтому важно правильно использовать ее. Операционная система отслеживает доступную память и осуществляет ее распределение между запущенными приложениями.

Управление диском — жесткий диск отвечает за хранение данных, но также является узким местом в системе

Чтение и запись данных на диск может занимать значительное время, поэтому важно оптимизировать доступ к диску и использовать его ресурсы максимально эффективно.

Управление сетью — сетевые соединения также являются ресурсом системы, их использование должно быть оптимизировано. Управление сетью включает в себя настройку сетевых параметров, контроль доступа к сети, а также оптимизацию процесса передачи данных.

Для эффективного управления ресурсами системы также можно использовать специальные программы и утилиты. Например, программы для дефрагментации диска помогают оптимизировать доступ к файлам, а утилиты для мониторинга ресурсов позволяют отслеживать использование процессора, памяти и других компонентов системы.

В целом, управление ресурсами системы является важным аспектом для обеспечения стабильной и эффективной работы компьютера. Правильное управление ресурсами позволяет достичь оптимальной производительности и избежать проблем, связанных с перегрузкой или неэффективным использованием ресурсов.

Классификация системных ресурсов

Системные ресурсы компьютера могут быть классифицированы по разным критериям:

• Аппаратные ресурсы
• Программные ресурсы
• Сетевые ресурсы
• Виртуальные ресурсы

Аппаратные ресурсы

Аппаратные ресурсы представляют физические компоненты компьютера, которые используются для выполнения задач. Примеры аппаратных ресурсов включают:

• Центральный процессор (CPU) — основное вычислительное устройство компьютера, отвечающее за выполнение операций.
• Оперативная память (RAM) — используется для временного хранения данных, к которым часто обращается процессор.
• Жесткий диск (HDD или SSD) — устройство хранения данных, используется для долгосрочного хранения информации.
• Графический процессор (GPU) — специализированный процессор, отвечающий за обработку графики и видео.
• Звуковая карта — устройство для воспроизведения и записи звука на компьютере.
• Сетевая карта — устройство для подключения компьютера к сети.

Программные ресурсы

Программные ресурсы представляют собой программы и операционную систему, которые используются для управления и выполнения задач на компьютере. Примеры программных ресурсов:

• Операционная система (Windows, macOS, Linux) — программное обеспечение, контролирующее и управляющее работой компьютера.
• Приложения — программы, предназначенные для выполнения конкретных задач, например, текстовый редактор или браузер.
• Библиотеки — наборы программных модулей, которые могут быть использованы другими программами в качестве функциональных компонентов.
• Драйверы — программы, позволяющие операционной системе взаимодействовать с аппаратными устройствами компьютера.

Сетевые ресурсы

Сетевые ресурсы представляют собой ресурсы, доступные через сеть. Примеры сетевых ресурсов включают:

• Сетевые папки и файлы — файлы и папки, расположенные на другом компьютере в локальной сети или в Интернете.
• Разделяемые принтеры — принтеры, подключенные к другим компьютерам в локальной сети и доступные для печати.
• Удаленные серверы — серверы, расположенные на другом компьютере и предоставляющие доступ к ресурсам и услугам через сеть.

Виртуальные ресурсы

Виртуальные ресурсы представляют собой ресурсы, которые создаются и управляются программным обеспечением и эмулируют аппаратные или сетевые ресурсы. Примеры виртуальных ресурсов:

• Виртуальные машины (Virtual Machines) — эмулированные компьютерные системы, работающие на физическом компьютере и разделяющие его ресурсы.
• Виртуальные сети — сети, созданные программным обеспечением, чтобы связать виртуальные машины или другие устройства в виртуальной среде.
• Виртуализированные хранилища данных — хранилища данных, объединяющие ресурсы нескольких физических носителей в одну единую систему хранения.

Классификация системных ресурсов помогает понять, какие ресурсы доступны на компьютере и как их эффективно использовать для выполнения задач.

Мировые природные ресурсы (минеральные) и их распределение

Минеральное сырье – это природные компоненты (вещества), которые используются человеком в производстве или для получения электроэнергии

Минеральные ресурсы имеют важное значение для экономики любого государства. В земной коре нашей планеты содержится около двух сотен полезных ископаемых

160 из них активно добываются человеком

В зависимости от способа и сферы использования минеральные ресурсы делят на несколько видов:

160 из них активно добываются человеком. В зависимости от способа и сферы использования минеральные ресурсы делят на несколько видов:

• топливно-энергетические (например, нефть, каменный уголь, торф);
• рудные (никель, олово, железная руда и прочие);
• нерудные (сырье для химической индустрии, металлургии, строительства и т. п.).

Едва ли не самым главным минеральным ресурсом сегодня является нефть. Её справедливо называют «черным золотом», за нее велись (и ведутся по сей день) крупные войны. Как правило, нефть залегает вместе с сопутствующим природным газом. Главные регионы по добыче этих ресурсов в мире – это Западная Сибирь, Аляска, Техас, Ближний Восток, Мексика. Еще один топливный ресурс – это уголь (каменный и бурый). Его добывают во многих странах (более чем 70-ти).

Рудные минеральные ресурсы включают в себя руды черных, цветных и благородных металлов. Геологические месторождения этих полезных ископаемых часто имеют четкую привязку к зонам кристаллических щитов – выступов фундамента платформ.

Нерудные минеральные ресурсы находят совершенно разное применение. Так, гранит и асбест используют в строительной индустрии, калийные соли – в производстве удобрений, графит – в атомной энергетике и т. д. Ниже более подробно представлена география мировых природных ресурсов. Таблица включает в себя список самых важных и востребованных полезных ископаемых.

Минеральный ресурс	Страны-лидеры по его добыче
Нефть	Саудовская Аравия, Россия, Китай, США, Иран
Каменный уголь	США, Россия, Индия, Китай, Австралия
Горючий сланец	Китай, США, Эстония, Швеция, Германия
Железная руда	Россия, Китай, Украина, Бразилия, Индия
Марганцевая руда	Китай, Австралия, ЮАР, Украина, Габон
Медные руды	Чили, США, Перу, Замбия, ДР Конго
Урановые руды	Австралия, Казахстан, Канада, Нигер, Намибия
Никелевые руды	Канада, Россия, Австралия, Филиппины, Новая Каледония
Бокситы	Австралия, Бразилия, Индия, Китай, Гвинея
Золото	США, ЮАР, Канада, Россия, Австралия
Алмазы	ЮАР, Австралия, Россия, Намибия, Ботсвана
Фосфориты	США, Тунис, Марокко, Сенегал, Ирак
Граниты	Франция, Греция, Норвегия, Германия, Украина
Калийная соль	Россия, Украина, Канада, Беларусь, Китай
Самородная сера	США, Мексика, Ирак, Украина, Польша

Инструментальное

Инструментальное ПО (системы программирования) предназначено для использования разработчиками в процессе проектирования и создания программ.

Элементами системы программирования являются:

1. Текстовые редакторы помогают создавать, редактировать и объединять тексты.
2. Транслятор преобразовывает алгоритмический язык программы в машинный (двоичные коды), создавая при этом объектный модуль. Интерпретатор осуществляет перевод построчно, не создавая объектный модуль.
3. Средства отладки (отладчик) обеспечивают пошаговое выполнение программ с предоставлением данных о результатах исполнения.
4. Библиотеки подпрограмм.

Слайд 7Операционная среда — совокупность инструментов, методов их интеграции и приемов работы с ними,

позволяющая решать любые задачи в инструментальной области и большинство задач в прикладных областях. в операционной среде есть средства решения задач в прикладных областях,если инструмента решения какой-то задачи нет, то средствами операционной среды его всегда можно задать. Прикладная среда (ПС) — это модель окружения операционной системы обеспечивающего предоставления разнообразных интерфейсов. Прикладная среда создает вокруг базовой операционной системы оболочку, предоставляющую набор необходимых интерфейсов. В настоящее время понятие ПС дополено вводом в обиход нового понятия — множественные прикладные среды. 

Программная часть

Программная часть сервера играет ключевую роль в его функционировании. Она включает в себя операционную систему, серверные приложения, инструменты мониторинга и управления, а также дополнительное программное обеспечение, необходимое для выполнения конкретных задач.

Операционная система (ОС) является базовой программой, которая управляет аппаратными ресурсами сервера и предоставляет среду для выполнения других приложений. Выбор операционной системы зависит от ваших потребностей, предпочтений и совместимости с приложениями. Некоторые популярные ОС для серверов включают Windows Server, различные дистрибутивы Linux (например, Ubuntu, CentOS, Debian) и FreeBSD.

Серверные приложения являются программами, которые выполняют специфические функции на сервере. Веб-серверы, системы управления базами данных (СУБД), почтовые серверы, FTP-серверы, прокси-серверы и DNS-серверы — все это примеры серверных приложений. В зависимости от ваших потребностей и задач, вам может понадобиться установить и настроить соответствующие серверные приложения на вашем сервере.

Инструменты мониторинга и управления позволяют контролировать и управлять сервером удаленно. Они предоставляют информацию о производительности сервера, использовании ресурсов, мониторинге сети и диагностике проблем. Примеры таких инструментов включают cPanel, ISPmanager, Plesk, Nagios и многие другие. Они помогают вам следить за состоянием сервера, обеспечивать его безопасность и производительность, а также предоставляют средства для управления конфигурацией и настройками.

Дополнительное программное обеспечение может потребоваться для выполнения конкретных задач или предоставления дополнительных функций на сервере. Например, если вы разрабатываете веб-сайт, вам может понадобиться установить веб-сервер (например, Apache или Nginx) и систему управления базами данных (например, MySQL или PostgreSQL). Если требуется обеспечить безопасность, вы можете установить программное обеспечение для межсетевых экранов (firewall), антивирусное ПО или инструменты обнаружения вторжений (IDS/IPS). Выбор дополнительного программного обеспечения зависит от ваших специфических требований и задач сервера.

Стоимость сервера может существенно варьироваться в зависимости от нескольких факторов, таких как выбранное аппаратное обеспечение, операционная система, программное обеспечение и услуги хостинг-провайдера (если вы решите использовать арендованный сервер). При самостоятельной сборке сервера вам придется оплатить стоимость компонентов. Аренда выделенного сервера или VPS обычно включает ежемесячную плату, которая зависит от конфигурации и услуг, предоставляемых провайдером.

Постоянная работа серверов важна для обеспечения непрерывной доступности услуг и ресурсов для пользователей. Простои в работе сервера могут привести к недоступности веб-сайтов, приложений или других сервисов, что может негативно сказаться на бизнесе и пользовательском опыте. Постоянная работа серверов также обеспечивает возможность обработки данных в режиме реального времени, обмена информацией и взаимодействия с пользователями независимо от их местоположения и времени.

Определение системных ресурсов компьютера

Системные ресурсы компьютера представляют собой различные компоненты и функции, которые обеспечивают работу компьютерной системы и позволяют пользователю взаимодействовать с ней. Они включают в себя такие аспекты, как процессор, оперативная память, жесткий диск, сетевые устройства и другие важные компоненты.

Процессор является основным вычислительным устройством компьютера и отвечает за выполнение всех операций и задач. Чем мощнее и быстрее процессор, тем эффективнее работает компьютер.

Оперативная память является временным хранилищем данных, используемых компьютером в текущий момент времени. Она позволяет более быстро обрабатывать информацию и повышает производительность системы.

Жесткий диск служит для хранения данных на постоянной основе, даже при выключении компьютера. Он используется для установки операционной системы, приложений и хранения всех файлов и документов.

Кроме того, системные ресурсы также включают в себя различные устройства ввода и вывода, такие как клавиатура, мышь, монитор и принтеры. Они обеспечивают пользовательское взаимодействие с компьютером и позволяют управлять и получать информацию.

Сетевые устройства, такие как сетевая карта и модем, позволяют компьютеру подключаться к Интернету и взаимодействовать с другими компьютерами в сети. Они обеспечивают возможность обмена данными и доступа к удаленным ресурсам.

Компонент	Описание
Процессор	Отвечает за выполнение всех операций и задач
Оперативная память	Временное хранилище данных для более быстрой обработки информации
Жесткий диск	Постоянное хранилище данных и установки программ
Устройства ввода и вывода	Мышь, клавиатура, монитор и принтеры для пользовательского взаимодействия
Сетевые устройства	Обеспечивают подключение к Интернету и взаимодействие с другими компьютерами

В целом, системные ресурсы компьютера играют важную роль в обеспечении его работы и удовлетворении потребностей пользователей. Понимание и оптимальное использование этих ресурсов помогает повысить производительность и эффективность компьютерной системы.

Процессор как системный ресурс

Процессор (центральный процессор, CPU) является одним из ключевых компонентов компьютера и играет важную роль в функционировании системных ресурсов.

Процессор выполняет инструкции и обрабатывает данные, обеспечивая работу программного обеспечения и операционной системы. Он является «мозгом» компьютера и отвечает за выполнение всех вычислений и операций.

Процессор характеризуется такими параметрами, как тактовая частота (частота работы процессора), количество ядер (или процессорных потоков), кэш-память и архитектура.

Высокая тактовая частота процессора позволяет выполнять большее количество операций за единицу времени, что приводит к увеличению производительности системы. Однако только высокая тактовая частота не гарантирует эффективность работы процессора, так как важную роль играет и архитектура процессора.

Многопоточность, обеспечиваемая многоядерными процессорами, позволяет параллельно выполнять несколько потоков команд, увеличивая производительность системы и ускоряя выполнение многозадачных операций.

Кэш-память представляет собой небольшой и очень быстрый вид памяти, который используется процессором для временного хранения наиболее часто используемых данных и команд. Это позволяет ускорить доступ к этим данным, снизить нагрузку на оперативную память и повысить производительность работы системы в целом.

Процессор взаимодействует с другими компонентами компьютера, такими как оперативная память, жесткий диск, видеокарта и другие устройства, через системную шину. Процессор передает и получает данные из памяти и устройств, обрабатывает их и возвращает результаты.

Оптимальное использование процессора позволяет достичь максимальной производительности системы и обеспечить бесперебойную работу программного обеспечения. Для этого необходимо учитывать требования программ и задач, выполняемых на компьютере, и выбирать процессор с соответствующими характеристиками.

Важность системных ресурсов для производительности

Системные ресурсы компьютера играют важную роль в его производительности. Различные компоненты и характеристики компьютера, такие как процессор, оперативная память, жесткий диск, видеокарта и сетевое подключение, влияют на скорость работы компьютера и его способность выполнять различные задачи.

Процессор является одним из основных системных ресурсов компьютера. Он отвечает за выполнение всех операций и расчётов на компьютере. Чем сильнее и быстрее процессор, тем быстрее компьютер может выполнять различные задачи, такие как обработка данных, выполнение программ и многозадачность.

Оперативная память также играет важную роль в производительности компьютера. Она представляет собой временное хранилище данных, которые используются в данный момент. Чем больше оперативной памяти у компьютера, тем больше задач он может выполнять одновременно и тем быстрее он может загружать и обрабатывать данные.

Жесткий диск является постоянным хранилищем данных на компьютере. Он отвечает за хранение операционной системы, программ, файлов и документов. Чем больше и быстрее жесткий диск, тем быстрее компьютер может загружать данные, выполнять операции чтения и записи, а также работать с файлами.

Видеокарта отвечает за отображение графики на мониторе. Она играет важную роль при выполнении графических задач, таких как игры, видео- и фотообработка. Более мощная и современная видеокарта позволяет компьютеру более качественно и быстро обрабатывать графические данные.

Сетевое подключение также влияет на производительность компьютера. Скорость и стабильность интернет-соединения влияют на быстродействие веб-браузера, загрузку и передачу файлов, виртуальные конференции и другие сетевые задачи. Более высокая скорость интернет-соединения обеспечивает более быстрое выполнение этих задач.

Чтобы обеспечить максимальную производительность компьютера, следует учитывать и оптимизировать все системные ресурсы. Это может включать в себя обновление и улучшение компонентов, установку антивирусных программ для поддержания системы в хорошем состоянии, оптимизацию настроек и очистку ненужных файлов.

Примеры системных ресурсов и их влияние на производительность
Системный ресурс
Влияние на производительность

Процессор
Большая производительность позволяет выполнять сложные операции быстрее.
Оперативная память
Большая оперативная память позволяет выполнять большее количество задач одновременно и быстро загружать данные.
Жесткий диск
Быстрый и емкий жесткий диск позволяет быстро загружать и обрабатывать данные.
Видеокарта
Мощная видеокарта обеспечивает высокое качество обработки графики и выполнение графических задач.
Сетевое подключение
Стабильное и быстрое сетевое подключение обеспечивает быструю работу в интернете и сетевых приложениях.

В целом, каждый системный ресурс играет свою роль в производительности компьютера и оптимальное сочетание всех компонентов позволяет достичь наивысшей производительности и эффективности при выполнении задач на компьютере.