پیش بینی هایی درباره ی آینده ی سرورها

با پیشرفت مداوم فناوری، آینده ی سرورها نیزدر حال تغییر است. با افزایش تقاضا برای راه حل های محاسباتی با کارایی بالا، مقیاس پذیر و قابل اعتماد، کسب و کارها و افراد باید از آخرین پیشرفت ها آگاه شوند.

در حال حاضر کمپانی HPE به ارائه ی نسل جدید سرورهای خود یعنی سرورهای نسل 11 تحولات اساسی را در رویکرد تولید خود ارائه نموده است با اینحال برای آنکه دورنمای بهتری درمورد آینده ی سرورها داشته باشیم بایستی به روند طی شده در مسیر تکامل سرورها نگاهی بیندازیم و ببینیم مسئله ی اساسی تولید کنندگان و مصرف کنندگان در چیست. در ادامه به بررسی این روندها می پردازیم.

وضعیت فعلی سرورها

طبق مطالعه IDC که در سال 2019 انجام شد، انتظار آن می رفت که هزینه‌های جهانی خدمات ابری عمومی تا سال 2023 بیش از دو برابر شود. بیشترین بخش از این افزایش مربوط به نرم‌افزار به‌عنوان سرویس (SaaS) و زیرساخت به‌عنوان سرویس (IaaS) خواهد بود. پیش‌بینی می‌شود که صنایعی مانند خدمات حرفه‌ای و بانکداری بیشترین سهم را در هزینه‌های خدمات ابری عمومی داشته باشند.

چنانچه قصد خرید سرور فیزیکی و تجهیزات جانبی آن همچون هارد سرور را دارید، راهنمای خرید سرور را مطالعه نمایید.

ممکن است این سوال پیش آید که “آیا شرکت ها از سرورهای فیزیکی دور می شوند و محیط های خود را به طور کامل به خدمات ابری عمومی می سپارند؟”

آنچه که ما شاهدش هستیم و پیش‌بینی می شود آن است که بیشتر سازمان‌ها ترجیح ‌دهند با ایجاد محیط‌های ترکیبی از بهترین‌های هر دو محیط ابری و فیزیکی استفاده نمایند. سازمان‌ها از ترکیبی از سرورهای فیزیکی و سرویس‌های ابری عمومی استفاده می‌کنند که عمدتاً با ایجاد تعادل در هزینه و عملکرد ایجاد می‌شود.

در فناوری سرور به دنبال چه چیزی باشیم؟

• با نگاهی به فرم فاکتورهای سرور ، شاهد تغییرات جزئی از سرورهای تیغه ای به سمت سیستم های ماژولار و نصب رک هستیم. این موضوع عمدتا برای پشتیبانی از فناوری‌های ذخیره‌سازی و/یا شتاب بیشتر است. HCI (زیرساخت‌های بیش از حد همگرا) و SDS (ذخیره‌سازی تعریف‌شده با نرم‌افزار) نیاز به تراکم ذخیره سازی را افزایش می دهند، در حالی که محاسبات با عملکرد بالا (HPC)، تجزیه و تحلیل و هوش مصنوعی نیاز به فناوری های پر شتاب را می طلبند. سازمان ها همچنان به همان مشخصاتی که در گذشته از سرور داشتند اهمیت می دهند. در دنیای امروز بهبود عملکرد بسیار مهم است زیرا تعداد داده هایی که ما به آن دسترسی پیدا می کنیم، تجزیه و تحلیل می کنیم و ذخیره می کنیم رو به افزایش است.

• شرکت ها علیرغم آنکه به دنبال عملکرد بهتر و بهبود یافته از زیرساخت هایشان هستند ، خواهان کاهش ردپای فیزیکی خود نیز هستند. بهره وری انرژی در کاهش ردپای یک سازمان بسیار مهم است. فاکتورهزینه، عاملی محرک در نیازهای سرور است.همانطور که کسب و کارها بیش از پیش از تغییرات آب و هوایی آگاه می شوند ، از آنها خواسته شده تا سریع وارد عمل شوند، دیتاسنترها نیز بایستی پایداری را در استراتژی های خود مورد توجه قرار دهند.

بر اساس گزارش نشریه ی ساینس، دیتاسنترها مسئول 1٪ از کل انرژی مصرفی در جهان هستند. با این حال، حجم کاری دیتاسنترها بین سال‌های 2010 تا 2020 تا 6 برابر شده است در حالی که سطح مصرف انرژی متناسب با این اعداد افزایش پیدا نکرده است. این موضوع نشان‌دهنده ی پیشرفت‌های فناوری مرکز داده در قالب فناوری‌های جدید CPU و همچنین راه‌حل‌های ذخیره‌سازی کارآمدتر مانند Non-Volatile Memory Express (NVMe)  است.

با این حال، در آینده قرار است دیتاسنترها با محیط زیست سازگارتر شوند. تقاضا برای ذخیره سازی داده مطمئناً کاهش نخواهد یافت، اما دیتاسنترها در حال گسترش و بهبود استفاده خود از فشرده سازی داده ها، حذف مجدد و سایر روش های افزایش کارایی خواهند بود. افزون بر این خنک سازی دیتاسنترهای مدرن با سیستم های مایع یا به اصطلاح بی اثر انجام شود. خنک کننده هوا که تا به امروز برای حفظ وضعیت خوب سرورها استفاده شده است، منابع زیادی را مصرف می کند. از طرف دیگر خنک کننده مایع باعث کاهش سریع دما و مصرف انرژی می شود و اغلب به عنوان یک چرخه اکولوژیکی بسته تنظیم می شود. در آینده سیستم های خنک شونده ی بی اثر با آخرین فناوری از نظر اجزایی که انرژی کمتری مصرف می کنند و دماهای بالاتر را تحمل می کنند، به طور قابل توجهی گسترش خواهند یافت.مراکز داده ی آینده نیز برای کارایی بهتر طراحی و جانمایی می شوند. نمونه خوبی از این موارد گوگل، فیس بوک و آمازون هستند که زمینی را در سوئد برای ایجاد مراکز داده خریداری کرده اند، زیرا در یک منطقه ی خنک تر، منابع کمتری برای خنک کردن سرورها مورد نیاز است. مایکروسافت با پروژه  Natick خود که در مورد گزینه‌های استقرار دیتاسنترهای زیر دریا تحقیق می‌کند، مسیر کاملاً غیرمعمول‌تر، اما بسیار امیدوارکننده‌تری را در پیش گرفته است. ظاهراً مراکز داده ای که در بستر دریا قرار گرفته اند و از اکسیژن خورنده، رطوبت و ضربات رهایی یافته اند، می توانند رشد کنند. به گفته مایکروسافت، حداقل سرورهای مرکز داده زیر آب Naticks با 864 سرور و 27.6 پتابایت دیسک (تقریباً 27.6 میلیون گیگابایت) نرخ خرابی 1/8 نسبت به گروه کنترل زمینی را نشان دادند و با آب طبیعی دریا که به عنوان خنک کننده عمل می کند، حتی یک پیروزی زیست محیطی را با خود به همراه خواهند آورد.

• علاوه بر این، مشتریان به طور فزاینده ای بر مدیریت زیرساخت های خود تمرکز می کنند. سازمان ها می خواهند به سرعت به داده های خود دسترسی داشته باشند. برای انجام این کار، مدیریت موثر و کارآمد زیرساخت ها امری حیاتی است. قابلیت‌های ذخیره‌سازی برای پشتیبانی از ذخیره‌سازی تعریف‌شده با نرم‌افزار (SDS) و موارد استفاده از زیرساخت‌های بیش از حد همگرا (HCI) نیز در حال تبدیل شدن به عنصری مهم در فناوری سرور است.
• همچنین سرورهای امروزی باید بتوانند از فناوری‌های پر شتاب مانند حافظه ی پایدار، پردازنده‌های گرافیکی، FPGA و ASIC وارتقاء نرم‌افزار یا سخت افزار، ارتقاء یا گسترش سخت‌افزار و استقرار stack های نرم‌افزاری خودکار و استاندارد پشتیبانی کنند.

چه پیشرفت هایی در آینده ی بازار سرور انتظار می رود و اپراتورهای دیتا سنتر چگونه برای آن آماده می شوند ؟

در کوتاه مدت، انتظار این می رود که شاهد پیشرفت های بیشتری در تراکم ذخیره سازی و عملکرد بهتر باشیم. با فناوری های پیشرفته شتاب شبکه و پروتکل ساخته شده در سرور، پردازش سریعتر داده ها محقق خواهد شد. علاوه بر این، تحولات در مدیریت متمرکز و نظارت بر سرورهای فیزیکی (مثل مدیریت زیرساخت) باعث ایجاد کارایی بیشتر در مرکز داده خواهد شد.

با نگاهی به دورتر ، سیستم‌های تفکیک‌شده به حل بسیاری از چالش‌های مقیاس‌بندی و هزینه‌ای مربوط به فرم فاکتور رَک و تیغه ای موجود کمک خواهند کرد.

معماری Intel Rack Design (RSD) استفاده انعطاف پذیر و کارآمد از زیرساخت در دیتا سنتر را ارائه می دهد.  RSD شامل ایجاد انواع مختلفی از گره ها، مانند گره های محاسباتی، گره های ذخیره سازی، گره های حافظه، و غیره است. این گره ها به طور مستقل طبقه بندی می شوند و منابع خود را به یک pool می دهند. RSD به صورت پویا این منابع را به بارهای کاری اختصاص می دهد و زمانی که دیگر به آنها نیاز نباشد آنها را به pool باز می گرداند.

جو کاوا از مدیر ارشد دیتاسنترهای گوگل می گوید:

” آینده ی سرورها در نسبت به امروز بسیار متفاوت خواهند بود. در آغاز مِین فریم های عظیم به وجود آمدند. سپس رایانه‌های رومیزی «برجی شکل» آمدند، به دنبال آن سرورهای «به شکل جعبه ی پیتزا » و در نهایت سرورهای تیغه‌ای پدید آمدند. من فکر می کنم سرورهای آینده به طور چشمگیری متفاوت تر از سرورهای امروزی باشند. بنابراین نبایست با فرض ثابت بودن چیزها، زیرساخت های حیاتی زیادی را ایجاد نمود.”

کاوا می گوید که رشد ابرهای محاسباتی و دیتاسنترهای عظیمی که از آنها پشتیبانی می کنند، طراحان را وادار کرده است که متفاوت فکر کنند. وی همچنین اظهار می دارد که:

“ما در مورد یک رویکرد کل نگر صحبت می کنیم. «محیط ابری صرفاً به این دلیل که پلتفرمی کارآمدتر است، به افزایش راندمان کمک می‌کند. مفهوم سرور رَک به عنوان بلوک ساختمانی دیتا سنتر باقی نخواهد ماند.”

به گفته ی دان بیتی، بنیانگذار DLB Associates که بسیاری از دیتاسنترهای گوگل را ساخته است :

“تجهیزات در حال تقلید از ابر هستند؛ بی شکل و در حال تغییر مداوم”

بیتی  می گوید که حرکت به سمت تجهیزات کارآمدتر انرژی محیط دیتاسنتر را نه تنها با تمرکز بر استفاده از خنک کننده ی کمتر، بلکه مدیریت دقیق تر آن تغییر داده است. این بدان معناست که دیتاسنترها در دماهای بیشتر کار کرده و از طراحی محفظه راهرو و شاسی برای بهینه سازی جریان هوا به اجزای تولید کننده گرما استفاده می کنند.

برخی از متخصصین یاد آور شده اند که حرکت به سمت تراکم سرور و رک‌های بسته می‌تواند منجر به تغییر عمده‌فروشی به سمت اولویت‌های طراحی در ابررایانه‌ها و محاسبات با عملکرد بالا شود. پیشنهاد می شود پیش از خرید سرور برای تجهیز دیتا سنتر خود از مشاورین سریر سرور درمورد آخرین سرورهای ارائه شده به بازار کسب اطلاع نمایید.

اهمیت سرورها در عصر رایانش ابری

به جرات می توان گفت که سرورهای فیزیکی هنوز بخش مهمی از دیتاسنترها را تشکیل داده اند. آنچه که ما از مشتریان خود آموخته ایم این است که آن ها نمی خواهند همه چیز را در فضای ابری عمومی اجرا کنند. در عوض، آن‌ها ترجیح می‌دهند بسیاری از خدمات ابری عمومی را که  پرهزینه یا پیچیده است را به صورت محلی و فیزیکی مورد استفاده قرار دهند.

برخی از این نوع خدمات عبارتند از پایگاه های داده ، فروشگاه های بزرگ مقیاس ، خدمات مقیاس پذیر و قابل اعتماد وب ، خدمات تجزیه و تحلیل و هوش مصنوعی (AI) . نیاز به این خدمات به ویژه در میان توسعه دهندگان بسیار مهم است و غالبا به همین دلیل است که مشتریان در وهله ی اول شروع به استفاده از خدمات ابری عمومی می کنند.

امروزه، اکثریت قریب به اتفاق بارهای کاری برای اکثر مشتریان به دلایلی اعم از هزینه، کنترل، سیاست های امنیتی، مجموعه مهارت های نیروی کار و یکپارچه سازی فرآیندهای تجاری، هنوز به صورت محلی صورت می پذیرد. انتقال این بارهای کاری محلی به ارائه دهندگان خدمات ابری عمومی اغلب هیچ مزیت تجاری قابل توجهی جز اینکه به آنها اجازه دهد از خدمات ابری مانند موارد مذکور استفاده کنند به همراه نخواهد داشت.

همانطور که قبلاً گفته شد، ما شاهد استفاده سازمان‌ها از ترکیبی از زیرساخت‌های داخلی و خدمات ابری عمومی هستیم. چند راه مختلف برای برطرف کردن این نیاز وجود دارد:

اول، آن دسته از شرکت‌هایی هستند که بخش هایی از دیتاسنترهای داخلی خود را به محیط ابری عمومی منتقل می‌کنند که شامل زیرساخت‌های داخلی است که در داخل یا نزدیک ابر با استفاده از VMware Cloud (VMC) در سرویس‌های وب آمازون (AWS)، Microsoft Azure VMware Solution، Google Cloud VMware Engine  یا مکان مشترک (colo) با اتصال ابری کم تأخیر اجرا می‌شود.

دوم، برای سازمان‌هایی که از فضای ابری عمومی به زیرساخت‌های داخلی می‌روند، « stackهای» ابری عمومی در حال ساخت هستند. سازمان‌ها این stack ها را با استفاده از پلتفرم‌ها/سرویس‌هایی مانند  Microsoft Azure Stack، AWS Outposts  یا Google Anthos می‌سازند.

برخی از روندهایی که ممکن است آینده ی سرورها را شکل دهند

محاسبات Edge

محاسبات Edge  نوعی از معماری است و به یک مدل محاسباتی توزیع شده اشاره دارد که در آن پردازش و تجزیه و تحلیل داده ها را به منبع، نزدیک تر کرده و با کاهش تأخیر، عملکرد را بهبود می بخشد.  به عبارت دیگر، به جای انتقال تمام داده ها به یک مرکز داده ی متمرکز، محاسبات edge  برای بهبود زمان پاسخ و کارایی داده ها را به صورت محلی پردازش می کند.ظهور دستگاه‌های IoT و افزایش تعداد برنامه‌هایی که نیاز به پردازش بلادرنگ و با تأخیر کم دارند، باعث پذیرش محاسبات edge شده و فشار را بر لبه ی شبکه وارد می آورند. در آینده، انتظار می‌رود که سرورها با استفاده از میکروسرورها و دستگاه‌های اینترنت اشیا برای افزایش کارایی و قابلیت اطمینان، از محاسبات edge بهره ببرند.

از آنجایی که افراد نه تنها در شرکت ها، بلکه در خانه های خود به میزان رو به رشدی از راه حل های هوشمند استفاده می کنند، تقاضا برای محاسبات Edge و همچنین تقاضا برای دستگاه های محاسبات Edge افزایش خواهد یافت. این مسئله به نوبه خود باعث تغییر دیتاسنترها خواهد شد زیرا تمرکززدایی از قدرت محاسباتی، تأثیر مستقیمی بر نوع دیتاسنترهای آینده خواهد داشت. طبق آمار statista.com، ارزش بازار جهانی خانه های هوشمند تا سال 2022 به 53.45 میلیارد دلار افزایش یافت.

شایان توجه است که رابطه بین محاسبات Edge با شبکه 5G نیز به عنوان جایگزینی برای دیتاسنترها کلاسیک، امکان توسعه ی سریعتر برنامه های مرتبط با هوش مصنوعی یا اینترنت اشیا را فراهم می کند.

محاسبات Edge اجازه می دهد تا داده ها، نزدیک به منبع پردازش شوند و همین باعث کاهش تأخیر می شود. این موضوع احتمالاً منجر به توسعه دیتاسنترهای تلفن همراه شود که به راحتی می توانند در نزدیکی رویدادهای ورزشی بزرگ، کنسرت ها و غیره قرار گیرند. این راه حل می تواند مشکلات اتصال در مناطق دورافتاده را نیز از بین ببرد.

کانتینرسازی

کانتینرسازی (Containerization) فناوری  است که امکان اجرای چندین برنامه را بدون محدودیت منابع بر روی یک سرور فراهم می کند. این فناوری به توسعه دهندگان اجازه می دهد تا برنامه های نرم افزاری را در یک محیط مجازی به نام Container مستقر کنند. این فناوری، روشی کارآمد و سبک برای استقرار نرم افزار است و پتانسیل آن را دارد که معماری سرور را با کاهش سربار و افزایش چابکی متحول سازد. کانتینرها سبک وزن، قابل حمل و مقیاس پذیر هستند و همین آنها را به انتخابی عالی برای استقرار میکروسرویس ها و اجرای چندین برنامه روی سرور بدون اتلاف منابع تبدیل نموده است. با کانتینری‌سازی، توسعه‌دهندگان می‌توانند برنامه‌ها را جداسازی کنند تا از تأثیر وابستگی‌ها بر سایر برنامه‌ها یا عملکرد کلی سرور جلوگیری نمایند.

محاسبات بدون سرور

محاسبات بدون سرور به طور فزاینده ای در حال محبوبیت است و پتانسیل این را دارد که نحوه ی استفاده از سرورها را متحول سازد. در محاسبات بدون سرور، توسعه دهندگان نیازی به مدیریت یا ارائه ی سرور ندارند. در عوض، پلتفرم‌های بدون سرور مانند AWS Lambda  یا  Google Cloud Functions، تخصیص منابع و مقیاس‌بندی را به‌طور خودکار بر اساس نیازهای برنامه انجام داده و به درخواست‌ها یا رویدادهای دریافتی پاسخ می‌دهند. این برنامه، توسعه دهندگان را قادر می سازد تا بدون نگرانی در مورد زیرساخت سرور، کد را اجرا کنند و همین قضیه باعث شده تا محاسبات بدون سرور تبدیل به انتخابی بهینه برای بارهای کاری کوچک، بی‌درنگ یا پراکنده شود.

هوش مصنوعی

هوش مصنوعی (AI) نقش مهمی در آینده ی سرورها دارد. هوش مصنوعی می تواند به سرورها در یادگیری الگوها و بهینه سازی حجم کاری بهبود مصرف انرژی، شناسایی مشکلات و تنظیم خودکار پارامترهای سیستم و قابلیت اطمینان سرور برای بهبود عملکرد کمک کند. برای مثال هوش مصنوعی می‌تواند الگوهای استفاده از سرور را بیاموزد و عملیات را بر این اساس بهینه کند و سریع‌تر از یک اپراتور انسانی، ناهنجاری‌ها یا خرابی‌ها را تشخیص دهد.

محاسبات کوانتومی

محاسبات کوانتومی فناوری است که از اصول مکانیک کوانتومی برای انجام محاسبات استفاده می کند. این فناوری نوظهور با پتانسیل ایجاد انقلاب در محاسبات و توانایی حل مسائل پیچیده با سرعتی به مراتب بیشتر نسبت به کامپیوترهای سنتی شناخته می شود. کامپیوترهای کوانتومی می توانند مشکلات پیچیده در زمینه هایی مانند رمزنگاری، علم مواد و هوش مصنوعی را بسیار سریعتر از کامپیوترهای کلاسیک حل کنند. استفاده از محاسبات کوانتومی در آینده می‌تواند سرعت و کارایی سرورها را بهبود بخشیده و پردازش سریع‌تر مجموعه‌های داده در مقیاس بزرگ یا وظایف محاسباتی فشرده را ممکن سازد. در آینده، محاسبات کوانتومی می‌تواند برای کارهایی مانند شبیه‌سازی واکنش‌های شیمیایی، طراحی مواد جدید و یادگیری ماشین استفاده شود.

افزایش امنیت

با افزایش تقاضا برای حفظ حریم خصوصی و امنیت، ارائه دهندگان سرور در حال روی آوردن به اقدامات امنیتی پیشرفته برای محافظت در برابر تهدیدات سایبری هستند. ویژگی‌های امنیتی مبتنی بر سخت‌افزار مانند SGX اینتل می‌توانند با محافظت از کد برنامه و داده‌ها با محتویات رمزگذاری‌شده، لایه های امنیتی بیشتری را فراهم آورند. سایر اقدامات امنیتی که ممکن است در آینده رایج تر شوند عبارتند از: احراز هویت بیومتریک، احراز هویت چند عاملی و سیستم های مبتنی بر بلاک چین.

به طور کلی، این روندها پتانسیل بهبود سرعت، کارایی، قابلیت اطمینان و امنیت سرور را در آینده دارند. با به روز ماندن از آخرین پیشرفت‌ها در فناوری سرور، مشاغل و افراد می‌توانند فناوری و معماری مناسب را برای رفع نیازهای محاسباتی خود انتخاب کنند. در نتیجه، آینده ی سرورها هیجان انگیز و پر از امکانات است، زیرا تکنولوژی های مذکور روز به روز در حال تکامل هستند. محاسبات edge، کانتینری‌سازی، محاسبات بدون سرور، هوش مصنوعی، محاسبات کوانتومی و افزایش امنیت، همگی روندهای نوظهوری هستند که آینده ی سرورها را شکل خواهند داد. توجه به این موارد برای رقابتی ماندن و پاسخگویی به تقاضای رو به رشد برای راه حل های محاسباتی سریع، قابل اعتماد و ایمن، همگام شدن با آخرین پیشرفت ها در فناوری سرور ضروری است.

دانلود PDF