Kas tie serveriai ir kodėl be jų internetas neegzistuotų
Kai atidarote naršyklę ir įvedete www.facebook.com ar bet kurį kitą adresą, greičiausiai negalvojate, kas vyksta už ekrano. Tiesiog tikitės, kad puslapis užsikraus per kelias sekundes. Tačiau už šio paprastumo slypi sudėtinga infrastruktūra, kurios pagrindas – serveriai. Galima sakyti, kad serveriai yra interneto stuburas, nors tai skamba gana banaliai.
Paprasčiausiai tariant, serveris yra galingas kompiuteris, kuris dirba 24/7 ir kurio pagrindinis tikslas – aptarnauti kitus kompiuterius. Jūsų nešiojamasis ar telefonas yra klientas, o serveris – tas, kuris teikia paslaugas. Kai norite pažiūrėti video YouTube, jūsų įrenginys siunčia užklausą į Google serverius, o tie grąžina jums reikiamą video failą. Skamba paprasta, bet realybėje čia vyksta šimtai procesų vienu metu.
Skirtumas tarp jūsų namų kompiuterio ir serverio nėra tik galios klausimas. Serveriai projektuojami stabilumui – jie turi dubliuotus maitinimo šaltinius, specialias aušinimo sistemas, patikimesnius komponentus. Jie gali turėti keliolika procesorių branduolių, šimtus gigabaitų operatyviosios atminties ir petabaitus saugyklos. Bet svarbiausia – jie turi būti pasiekiami visada, nes kiekviena minutė, kai serveris neveikia, gali kainuoti tūkstančius ar net milijonus eurų.
Kaip jūsų užklausa keliauja per internetą
Įsivaizduokite, kad norite aplankyti naujienų portalą. Įvedate adresą, paspaudžiate Enter ir… kas toliau? Pirmiausia jūsų kompiuteris turi sužinoti, kur fiziškai yra tas serveris. Internete naudojami IP adresai – unikalūs numerių rinkiniai, kurie identifikuoja kiekvieną įrenginį tinkle. Bet mes gi neįsimenate IP adresų tipo 172.217.16.142, todėl naudojame domenų vardus.
Čia į žaidimą įsijungia DNS (Domain Name System) serveriai – tai tarsi interneto telefonų knyga. Jūsų kompiuteris kreipiasi į DNS serverį ir klausia: „Ei, koks yra delfi.lt IP adresas?” DNS serveris atsako, ir jūsų kompiuteris dabar žino, kur siųsti užklausą. Šis procesas vyksta akimirksniu, nors iš tikrųjų užklausa gali apkeliauti per kelis DNS serverius, kol ras reikiamą atsakymą.
Kai IP adresas žinomas, prasideda tikrasis duomenų perdavimas. Jūsų užklausa keliauja per daugybę tarpinių mazgų – maršrutizatorių, kurie nukreipia duomenis teisinga kryptimi. Tai panašu į siuntinio kelionę per pašto sistemą – jis nekeliauja tiesiai iš jūsų į gavėją, bet pereina per įvairius paskirstymo centrus. Kiekvienas toks „šuolis” tinkle vadinamas hop, ir jūsų duomenys gali padaryti 10-20 tokių šuolių, kol pasieks tikslą.
Serverių tipai ir jų specializacija
Ne visi serveriai vienodi, ir tai labai gerai. Skirtingos užduotys reikalauja skirtingų sprendimų. Web serveriai, pavyzdžiui, specializuojasi HTML puslapių teikime. Kai lankotės bet kuriame tinklalapyje, bendrausite būtent su web serveriu. Populiariausi web serveriai – Apache ir Nginx, nors pastaraisiais metais vis daugiau dėmesio sulaukia ir naujesni sprendimai.
Duomenų bazių serveriai – tai visai kita istorija. Jie saugo ir valdo didžiulius duomenų kiekius. Kai prisijungiate prie savo el. pašto, užsisakote prekes internetinėje parduotuvėje ar tiesiog ieškote kažko Google – visur veikia duomenų bazių serveriai. MySQL, PostgreSQL, MongoDB – tai tik keletas pavadinimų, kuriuos verta žinoti. Šie serveriai optimizuoti greitam duomenų paieškai ir išrinkimui iš milijonų įrašų.
Failų serveriai atlieka paprastesnę, bet ne mažiau svarbią funkciją – jie tiesiog saugo failus ir leidžia juos pasiekti autorizuotiems vartotojams. Jūsų įmonės bendras diskas, kuriame kolegos dalinasi dokumentais? Tai failų serveris. Dropbox ar Google Drive? Irgi failų serveriai, tik daug galingesni ir sudėtingesni.
Yra ir labai specializuotų serverių – el. pašto serveriai, žaidimų serveriai, streaming serveriai. Kiekvienas iš jų optimizuotas konkrečiai užduočiai. Netflix, pavyzdžiui, naudoja specialius streaming serverius, kurie gali vienu metu aptarnauti milijonus vartotojų, transliuojančių skirtingą turinį skirtinga kokybe.
Duomenų centrai – serverių namai
Serveriai negyvena pavieniai kažkieno rūsyje (na, nebent tai mažas projektas). Dauguma serverių laikomi specialiose patalpose, vadinamose duomenų centrais. Tai milžiniški pastatai, pilni serverių spintų, kurios veikia dieną ir naktį. Kai kurie duomenų centrai užima plotą, prilygstantį keliems futbolo aikštynams.
Duomenų centruose palaikoma ideali aplinka serveriams. Temperatūra griežtai kontroliuojama – paprastai apie 18-27 laipsnius Celsijaus. Kodėl tai svarbu? Serveriai generuoja milžinišką kiekį šilumos. Vienas serverių stovas gali išskirti tiek pat šilumos kaip kelios namų krosnys. Be tinkamo aušinimo jie tiesiog perkaistų ir sugestų.
Elektros tiekimas duomenų centruose – tai atskira mokslo šaka. Jie naudoja ne tik pagrindinį elektros tinklą, bet ir turi atsarginius generatorius, UPS sistemas (nenutrūkstamo maitinimo šaltinius), kartais net kelias nepriklausomas elektros linijas. Kai 2021 metais Prancūzijoje OVH duomenų centre kilo gaisras, dalis interneto tiesiog išnyko – tūkstančiai svetainių tapo nepasiekiamos. Tai parodė, kaip pažeidžiama gali būti ši infrastruktūra.
Saugumas duomenų centruose kartais prilygsta bankų saugumui. Biometrinė prieiga, apsaugos komandos, vaizdo stebėjimas 24/7, kartais net ginkluoti apsaugininkai. Tai suprantama – viduje saugomi milijardų vertės duomenys ir įranga. Kai kurie duomenų centrai netgi neturi jokių išorinių ženklų, nurodančių, kas yra viduje – tiesiog pilkas pastatas be logotipų.
Virtualūs serveriai ir debesų technologijos
Anksčiau, jei jums reikėjo serverio, turėjote nusipirkti fizinę mašiną. Tai buvo brangu ir neefektyvu – jei jūsų svetainė sulaukdavo staigaus lankytojų antplūdžio, serveris galėjo neatlaikyti. O jei lankytojų būdavo mažai, dalis serverio galių tiesiog švaistėsi.
Virtualizacija viską pakeitė. Dabar ant vieno fizinio serverio galima paleisti keliolika virtualių serverių. Kiekvienas virtualus serveris veikia tarsi būtų atskiras kompiuteris su savo operacine sistema, atmintimi ir resursais. Tai tarsi turėti daugiabučio butą vietoj atskiro namo – efektyviau ir pigiau.
Debesų technologijos nuėjo dar toliau. Kai naudojate AWS (Amazon Web Services), Google Cloud ar Microsoft Azure, jūs iš tikrųjų nuomojatės serverių galias pagal poreikį. Jums nereikia žinoti, kur fiziškai yra tas serveris – gali būti Airijoje, Singapūre ar Oregone. Svarbu tik tai, kad jis veikia ir prieinamas.
Debesų privalumas – lankstumas. Jūsų svetainė staiga tapo populiari? Per kelias minutes galite gauti daugiau resursų. Sezonas baigėsi ir lankytojų sumažėjo? Sumažinate resursus ir mokate mažiau. Tai revoliucija, palyginti su tradiciniais serveriais, kur turėjote planuoti galias mėnesiais į priekį ir tikėtis, kad neapskaičiavote.
Kaip serveriai bendrauja tarpusavyje
Internetas nėra vienas didelis serveris – tai milijonai serverių, kurie nuolat bendrauja tarpusavyje. Kai užsakote prekes internetinėje parduotuvėje, įvyksta tikra serverių orkestra. Web serveris priima jūsų užsakymą, duomenų bazės serveris patikrina prekių likutį, mokėjimų serveris apdoroja jūsų kortelės duomenis, el. pašto serveris išsiunčia patvirtinimą.
Visa ši komunikacija vyksta naudojant protokolus – tai tarsi bendros kalbos taisyklės. HTTP/HTTPS protokolai naudojami web puslapiams, FTP – failų perdavimui, SMTP – el. paštui. Kiekvienas protokolas turi savo taisykles, kaip duomenys turėtų būti suformatuoti ir perduoti.
API (Application Programming Interface) tapo moderniojo interneto pagrindu. Tai tarsi sutartiniai susitarimo taškai, per kuriuos skirtingi serveriai gali keistis informacija. Kai naudojate „Prisijungti per Facebook” mygtuką kitoje svetainėje, tai veikia per API. Jūsų pasirinkta svetainė kreipiasi į Facebook serverius per API ir gauna reikiamą informaciją apie jus.
Šis nuolatinis serverių pokalbis vyksta neįtikėtinu greičiu. Viena užklausa gali inicijuoti dešimtis ar net šimtus tarpusavio kreipimųsi tarp skirtingų serverių, ir visa tai įvyksta per sekundės dalis. Kai kurie dideli projektai per sekundę apdoroja milijonus užklausų – tai reikalauja ne tik galingos įrangos, bet ir labai protingo architektūros projektavimo.
Serverių saugumas ir kas nutinka, kai jie puolami
Serveriai yra nuolatinė atakų taikinys. Kiekvieną sekundę vyksta tūkstančiai bandymų įsilaužti į serverius visame pasaulyje. Kai kurios atakos yra automatinės – botai, kurie tiesiog nuskaito internetą ieškodami pažeidžiamumų. Kitos – tikslingos, kai hakeriai specialiai taiko konkretų serverį.
DDoS (Distributed Denial of Service) atakos yra vienas populiariausių būdų „numušti” serverį. Idėja paprasta – užplūsti serverį tiek užklausų, kad jis tiesiog nebespėja jų apdoroti ir tampa nepasiekiamas teisėtiems vartotojams. Įsivaizduokite restoraną, į kurį vienu metu įeina tūkstantis žmonių – virtuvė tiesiog nebeįstengia aptarnauti ir viskas sustoja.
Apsisaugoti nuo visų grėsmių neįmanoma, bet galima labai sumažinti riziką. Ugniasienės (firewalls) filtruoja įeinančią ir išeinančią informaciją. Reguliarūs saugumo atnaujinimai taiso žinomas spragas. Šifravimas apsaugo duomenis persiuntimo metu. Daugiafaktorė autentifikacija apsunkina neteisėtą prieigą.
Kai serveris vis dėlto būna pažeistas, pasekmės gali būti katastrofiškos. 2017 metų Equifax duomenų nutekėjimas paveikė 147 milijonus žmonių. 2020 metais SolarWinds įsilaužimas suteikė prieigą prie tūkstančių organizacijų, įskaitant vyriausybines įstaigas. Tai primena, kad serverių saugumas nėra vien IT skyriaus problema – tai verslo ir net nacionalinio saugumo klausimas.
Ateitis jau čia: kas laukia serverių pasaulyje
Serverių technologijos niekada nestovi vietoje. Edge computing – tai koncepcija, kai duomenų apdorojimas perkeliamas arčiau vartotojo. Vietoj to, kad jūsų užklausa keliautų į tolimą duomenų centrą, ji apdorojama vietiniame serveryje jūsų mieste ar net rajone. Tai ypač svarbu daiktų internetui (IoT) – kai milijardai įrenginių nuolat siunčia duomenis.
Kvantiniai kompiuteriai kol kas yra egzotika, bet jų potencialas serverių pasaulyje milžiniškas. Jie galėtų per sekundes atlikti skaičiavimus, kuriems dabar reikia metų. Tačiau kvantiniai kompiuteriai taip pat kelia grėsmę – jie galėtų nulaužti dabartines šifravimo sistemas, todėl jau dabar kuriami kvantinei erai atsparūs saugumo protokolai.
Dirbtinis intelektas vis labiau integruojamas į serverių valdymą. AI gali prognozuoti, kada serveris gali sugesti, automatiškai optimizuoti resursų paskirstymą, aptikti anomalijas, kurios gali rodyti saugumo grėsmes. Kai kurie duomenų centrai jau naudoja AI sistemoms aušinimo optimizavimui – tai sumažina elektros sąnaudas iki 40%.
Žalioji energija tampa ne tik madinga tema, bet ir būtinybe. Duomenų centrai sunaudoja apie 1% viso pasaulio elektros. Didžiosios technologijų kompanijos investuoja milijardus į atsinaujinančios energijos šaltinius. Microsoft netgi eksperimentuoja su povandeniniais duomenų centrais, kur natūralus vandenyno vėsumas padeda aušinti serverius, o energiją teikia jūros bangų ar potvynių elektrinės.
Serveriai evoliucionuoja link vis didesnio efektyvumo, greičio ir patikimumo. ARM architektūros procesoriai, kurie anksčiau buvo naudojami tik mobiluose įrenginiuose, dabar konkuruoja su tradiciniais serverių procesoriais. Jie vartoja mažiau energijos, bet teikia pakankamai galios daugumai užduočių. Amazon jau naudoja savo sukurtus ARM procesorius savo duomenų centruose.
Kas tikrai aišku – serveriai ir toliau liks interneto širdimi. Jie gali keisti formą, tapti efektyvesni, išsisklaidyti geografiškai, bet jų esmė išliks ta pati: būti visada pasiekiamiems, greitiems ir patikimiems. Kiekvienas naujas technologijos šuolis – ar tai būtų 5G, virtualios realybės, autonominiai automobiliai – reiškia dar didesnius reikalavimus serverių infrastruktūrai. Ir kol kas atrodo, kad ši infrastruktūra su kaupu atitinka iššūkius, kuriuos jai meta nuolat besivystantis skaitmeninis pasaulis.
