เหตุใดไซต์ใหญ่จึงใช้เซิร์ฟเวอร์หลายเครื่องแทนที่จะเป็นเซิร์ฟเวอร์เดียวที่มีคุณสมบัติที่ดีกว่า

ฉันอ่านแล้วว่า Stack Overflow ใช้เซิร์ฟเวอร์ 10 เซิร์ฟเวอร์ขึ้นไปเพื่อให้บริการไซต์ Stack Overflow เซิร์ฟเวอร์ที่ต่างกันมีฟังก์ชั่นต่าง ๆ เช่น reverse proxy, เซิร์ฟเวอร์ฐานข้อมูลหรือเซิร์ฟเวอร์ HTTP

ฉันได้เห็นเซิร์ฟเวอร์เดี่ยวแบบสแตนด์อโลนที่มีประสิทธิภาพพร้อมข้อกำหนดเหล่านี้:

• 2 x Xeon E5-2630v2 ที่ 2.60 GHz, รวม 12 คอร์, 24 เธรด; 30 MB
• ข้อกำหนด ECC 64 GB สูงถึง 768 GB DDR3 ที่ 1600 MHz
• 4 x 120 GB Intel 520/530 Series (80k สุ่ม IOPS, ~ 550 MB / s)
• HP iLo4 Advanced พร้อมพอร์ตการจัดการอีเธอร์เน็ตโดยเฉพาะ

ทำไมไม่ใช้เซิร์ฟเวอร์เดียวที่มีสเปคสูงกว่าเช่น RAM 768 GB, 20 TB + HDD, 4+ x Xeon ประโยชน์ของการใช้เซิร์ฟเวอร์จำนวนมากหรือข้อเสียของการใช้เซิร์ฟเวอร์สเปคสูงเดียวมีอะไรบ้าง

เซิร์ฟเวอร์ที่มีประสิทธิภาพเดียวสามารถอัปเกรดได้จนถึงตอนนี้ เมื่อคุณมีเซิร์ฟเวอร์ที่มีประสิทธิภาพที่สุดเว็บไซต์ของคุณจะไม่สามารถเติบโตได้อีกหากไม่แยกระหว่างเซิร์ฟเวอร์หรือทำให้มีประสิทธิภาพมากขึ้น

นอกจากนี้ยังมีปัจจัยด้านต้นทุน เซิร์ฟเวอร์เดียวที่มีประสิทธิภาพสูงอาจเสียค่าใช้จ่ายมากกว่าเซิร์ฟเวอร์สองเครื่องที่มีประสิทธิภาพเพียงครึ่งเดียว คุณต้องการที่จะซื้อฮาร์ดแวร์ของคุณที่จุดราคาที่ถูกที่สุดและไม่ถูกล็อคเป็นจุดราคาที่สูงขึ้นเพราะมันเป็นสิ่งเดียวที่จะทำงาน

ช่วงเวลาที่เชื่อถือได้และความน่าเชื่อถือก็เข้ามาเล่น ด้วยเซิร์ฟเวอร์ตั้งแต่สองเครื่องขึ้นไปคุณสามารถล้มเหลวหรือถูกนำออกจากระบบเพื่อการบำรุงรักษาและไซต์สามารถอยู่ต่อได้ คุณไม่สามารถทำได้ด้วยเซิร์ฟเวอร์เดียว

เว็บไซต์ขนาดใหญ่ส่วนใหญ่ใช้ตัวโหลดบาลานซ์และเซิร์ฟเวอร์หลายเครื่อง ฉันเคยทำงานให้ทริปแอดไวเซอร์ พวกเขาตีพิมพ์บทความที่ยอดเยี่ยมเกี่ยวกับสถาปัตยกรรมของ TripAdvisorและวิธีทำให้มันสามารถปรับขนาดได้สูงด้วยเซิร์ฟเวอร์หลายเครื่อง

เป็นไปได้ที่จะเรียกใช้บริการขั้นสูงบนเซิร์ฟเวอร์เดียว ตัวอย่างหนึ่งที่ฉันรู้คือ Mailinator ผู้เขียนตีพิมพ์บทความเกี่ยวกับสถาปัตยกรรมของ Mailinator เขามุ่งเน้นที่การทำให้โค้ดของเขามีประสิทธิภาพมากกว่าการซื้อเซิร์ฟเวอร์ใหม่ นี่เป็นข้อ จำกัด ที่กำหนดว่าบริการของเขาทำงานอย่างไร มันจะเก็บจดหมายไว้เพียงไม่กี่ชั่วโมงก่อนที่เครื่องเดียวจะลบเพื่อให้มีพื้นที่มากขึ้น

การอัพเกรดเซิร์ฟเวอร์เดียวที่รู้จักกันว่าการปรับแนวตั้ง การเพิ่มเซิร์ฟเวอร์เพิ่มเติมเป็นที่รู้จักกันปรับแนวนอน สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับหัวข้อนี้ต่อไปนี้เป็นบทความบางส่วนที่เปรียบเทียบทั้งสอง:

• Wikipedia: การไต่ระดับแนวนอนและแนวตั้ง
• IBM คิดเกี่ยวกับคลาวด์: วิธีอธิบายการปรับขนาดในแนวตั้งและแนวนอนในคลาวด์
• วิดีโอ Internap: การปรับสเกลแนวตั้งและแนวนอน

จากพลเรือตรี Grace Hopper:

ในการสร้างคอมพิวเตอร์ที่ใหญ่กว่า: "ในวันบุกเบิกพวกเขาใช้วัวเพื่อการดึงอย่างหนักและเมื่อวัวตัวหนึ่งไม่สามารถขยับเขยื่อนท่อนได้พวกเขาไม่ได้พยายามที่จะเติบโตขนาดใหญ่กว่าวัวเราไม่ควรลองกับคอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่ แต่สำหรับระบบคอมพิวเตอร์เพิ่มเติม "

แหล่ง

สตีเฟ่นอธิบายถึงการพิจารณาที่สำคัญที่จะทำเมื่อตัดสินใจเลือกสถาปัตยกรรมของระบบ: การแลกเปลี่ยนในแนวตั้งและแนวนอน ฉันจะเพิ่มข้อควรพิจารณาอื่น ๆ :

• การแยกข้อกังวล: คุณพูดถึงหลายระบบที่ต่างกันอย่างสิ้นเชิง: reverse proxies, DB, เซิร์ฟเวอร์เนื้อหา ฯลฯ จากมุมมองการบำรุงรักษาและความปลอดภัยจะเป็นประโยชน์อย่างชัดเจนที่จะทำให้ความรับผิดชอบเหล่านี้กระจายไปทั่วระบบที่แตกต่างกัน หากจำเป็นสามารถอัปเดตแยกกันและไม่ส่งผลกระทบต่อบริการอื่น ๆ เมื่อถูกโจมตี
• การส่งเนื้อหา: นี่คือเป้าหมายสูงสุดของเว็บเซิร์ฟเวอร์และให้ยืมตัวแบบอย่างที่ดี ระบบสามารถทำซ้ำและแพร่กระจายทางภูมิศาสตร์เพื่อลดความล่าช้าในการเชื่อมต่อทางไกล นอกจากนี้ยังช่วยให้ซ้ำซ้อน เว็บไซต์ขนาดใหญ่ใช้ตัวโหลดบาลานซ์ (เป็นเซิร์ฟเวอร์อีกชุด!) เพื่ออนุญาตให้มีการเฟลโอเวอร์อัตโนมัติเพื่อให้บริการอยู่ตลอดเวลา

จริงๆแล้วมีคลาสเซิร์ฟเวอร์ทั้งหมดที่ปรับสเกลแนวตั้งไปอีกระดับ: mainframes พวกเขามีข้อดีหลายประการ (ความเร็วความน่าเชื่อถือ) และข้อเสีย (ค่าใช้จ่าย) แต่โดยรวมแล้วมักจะใช้เมื่อปริมาณข้อมูลจำนวนมากต้องจัดการผ่านการประมวลผลอินพุต - เอาท์พุตในสิ่งที่เราเรียกว่าการประมวลผลธุรกรรม (คิดว่าการซื้อบัตรเครดิต ข้อมูลการเลือกตั้งและการสำรวจสำมะโนประชากร) ธนาคารต่างๆให้บริการไซต์จากเว็บเซิร์ฟเวอร์ที่ปรับขนาดในแนวตั้งในขณะที่แบ็คเอนด์จะทำธุรกรรมการประมวลผลผ่านเมนเฟรม

บริษัท ที่น่าสนใจอย่าง Paypal และ Visa ต่างก็ย้ายออกจากเมนเฟรมไปสู่ระบบคลัสเตอร์ในระบบแนวนอนหลายพันระบบ ในโลกดิจิตอลที่กำลังพัฒนาอย่างรวดเร็วแม้กระทั่งเมนเฟรมเฟรมกำลังชนเพดานสเกลแนวนอน:

“ ด้วยความพร้อมทั้งหมดและข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพเราจึงไม่สามารถประมวลผลการชำระเงินในเมนเฟรมได้

ที่มา: Adam Banks, ในComputerWorldUK

• จำกัด ขนาด เราต้องการทำเป็นว่ากล่องเดียวที่มีโปรเซสเซอร์หลายตัวชิปหน่วยความจำและดิสก์มีความเหมือนกัน สิ่งนี้ไม่เป็นความจริง แต่มันก็เพียงพอแล้วหากตัวเลขของคุณไม่ใหญ่เกินไป มีข้อ จำกัด ทางเทคนิคเกี่ยวกับความร้อนพลังงานความใกล้เคียง ฯลฯ ซึ่งหมายความว่าจะมีข้อ จำกัด ในทางปฏิบัติเกี่ยวกับความสามารถของเซิร์ฟเวอร์เดียวที่มีขนาดใหญ่

• ความสามารถในการปรับขนาด - มีความแตกต่างอย่างมากระหว่างระบบเซิร์ฟเวอร์เดียวโดยใช้หน่วยความจำที่ใช้ร่วมกันสำหรับ IPC และระบบเซิร์ฟเวอร์หลายตัวที่ใช้เครือข่ายหรือการทำคลัสเตอร์ อย่างไรก็ตามความแตกต่างระหว่างเซิร์ฟเวอร์สองเครื่องกับ 200 นั้นมีขนาดเล็กกว่ามาก - ถ้าคุณสร้างระบบที่ปรับขนาดได้คุณสามารถปรับขนาดให้ใหญ่ขึ้นก่อนที่จะมีปัญหา ... และถ้าคุณมีจริง ๆ แล้วก็ไม่จำเป็นต้องมีเซิร์ฟเวอร์เดี่ยวขนาดใหญ่ ในที่แรก.

• ความยืดหยุ่น - เซิร์ฟเวอร์หนึ่งเครื่องเป็นสถานที่ที่ผู้ดูแลระบบรายหนึ่งอาจ 'อุ้ม' หรือมีปัญหาทางกายภาพที่หมายถึงการบริการให้กับชิ้นส่วนของดีบุกนั้นถูกขัดจังหวะ (ดาต้าเซ็นเตอร์น้ำรั่วใครบางคนกระแทกเข้ากับแร็คแล้วกระแทกมันสิ่งนั้น) เซิร์ฟเวอร์จำนวนมากสามารถแจกจ่ายได้ภายในศูนย์ข้อมูลหรือกระจายได้ดีกว่าในเชิงภูมิศาสตร์ และหากคุณกระจายแอพของคุณไปแล้วการปรับขนาดของเครื่องขนาดกลางมักจะถูกกว่าซีพียู / หน่วยความจำ / IO ในจำนวนที่เท่ากันในเครื่องที่มีขนาดใหญ่กว่า

• อัปเดต - หากฉันแก้ไขเซิร์ฟเวอร์สิ่งนี้อาจทำให้บริการไม่เสถียรต้องรีบูตเครื่องหรือต้องการเวลาหยุดทำงานบางอย่าง ถ้าฉันมีเซิร์ฟเวอร์ 4 ตัวที่ทำงานแบบเดียวกันฉันสามารถใช้บริการนี้ได้สักพักเพื่อทำสิ่งนี้ และปล่อยให้มันหยุดให้บริการหากวงจรการแพตช์ / การอัพเดทผิดพลาด

ลองแก้ไขปัญหาในระดับน้อย สำนักงานขนาดเล็กที่มีเซิร์ฟเวอร์หนึ่งเครื่องที่ใช้งานจดหมาย, ActiveDirectory, แชร์ไฟล์และเว็บไซต์ของ บริษัท

แฮกเกอร์โจมตีคุณและคุณต้องรีบูตเพราะ IIS เกิดความผิดพลาด หรือแลกเปลี่ยนต้องมีการปรับปรุงและรีบูต หรือ Active Directory เสียหาย

ปัญหา "บริการเดียวไม่ทำงาน" ใด ๆ เหล่านี้ส่งผลกระทบต่อเซิร์ฟเวอร์ทั้งหมดดังนั้นการแบ่งปันใด ๆ บนเซิร์ฟเวอร์นั้นจะส่งผลกระทบต่อเซิร์ฟเวอร์เหล่านั้นโดยอาศัยการรีบูตเครื่องหรือสิ่งอื่นใด

เมื่อผู้ชายไอทีตัวจริงปรากฏตัวและเห็นเซิร์ฟเวอร์นั้นเขาจะแนะนำให้แบ่งพวกเขาออกเป็นเซิร์ฟเวอร์แยกต่างหาก (และมีเซิร์ฟเวอร์ตัวควบคุมโดเมนสำรอง)

มันเป็นสุภาษิตโบราณของ "อย่าใส่ไข่ทั้งหมดของคุณในตะกร้าเดียว"

ตอนนี้ปรัชญานั้นถูกนำไปใช้กับเว็บเซิร์ฟเวอร์ ถ้าฉันมีเว็บเซิร์ฟเวอร์เดียวและฉันเผยแพร่เว็บแอพของฉัน (MyFaceLink.com ใหม่) และมันได้รับความนิยมมากฉันก็มีปัญหาใหม่ ฉันไม่สามารถทำการบำรุงรักษาไซต์ในขณะที่ผู้ใช้อยู่ และถ้ามันล้มเหลวหรือฉันได้รับผู้ใช้มากเกินไปฉันก็จะถูกระงับ แม้แต่เซิร์ฟเวอร์เดียวที่ใหญ่ที่สุดในโลกก็ยังได้รับการแปลง FB กว่า 1 พันล้านครั้งแล้ว

ดังนั้นการโหลดบาลานซ์จึงเข้าสู่การเล่นด้วยเหตุผล "ไข่ในตะกร้า" เดียวกัน กระจายไซต์ไปยังเซิร์ฟเวอร์ 3 เครื่องและหากเซิร์ฟเวอร์ล่มส่วนที่เหลืออีก 2 เครื่องจะจัดการกับความจุ ถ้าฉันต้องการที่จะทำแพทช์ฉันทำทีละครั้งและไม่มีใครสังเกตเห็น

ที่ง่ายที่สุดมันไม่เกี่ยวกับราคาของ mega-server หรือว่าสามารถรองรับการโหลดได้อย่างแท้จริง (แม้ว่าจะเป็น) มันเกี่ยวกับความล้มเหลวเพียงจุดเดียว เมื่อธุรกิจยุ่งพอและเกิดขึ้น 24x7 แทนที่จะเป็น 5 ผู้ใช้ที่ทำงาน 8-5 การหยุดทำงานจะไม่เป็นที่ยอมรับ ขัดข้องตามกำหนดเวลายากกว่ากำหนด ดังนั้นคุณกระจายภาระ

หากพยายามให้เครื่องหนึ่งทำงานสองชิ้นบางส่วนของเครื่องจะต้องใหญ่กว่า แต่ทำงานด้วยความเร็วเท่ากันบางเครื่องสามารถคงขนาดไว้ได้ แต่จะต้องทำงานเร็วขึ้นและบางส่วนจะต้องใหญ่กว่าและเร็วขึ้น ขอบเขตที่เหมาะสมที่จะรวมบทบาทของเครื่องจักรขนาดเล็กเข้ากับเครื่องที่ใหญ่ขึ้นหรือแบ่งบทบาทของเครื่องจักรขนาดใหญ่เป็นเครื่องที่เล็กกว่านั้นขึ้นอยู่กับส่วนใหญ่ว่าการปรับขนาดแบบใดที่จะนำไปใช้กับชิ้นส่วนที่มีราคาแพงที่สุด หากปริมาณงานของเครื่องจักรจำนวนมากเกินไปถูกรวมเข้าเป็นหนึ่งในยักษ์ใหญ่อันยิ่งใหญ่ค่าใช้จ่ายจะถูกครอบงำด้วยสิ่งต่าง ๆ ซึ่งจะต้องมีขนาดใหญ่ขึ้นและเร็วกว่าเพื่อรองรับปริมาณงานที่เพิ่มขึ้น แม้ว่าค่าใช้จ่ายของสิ่งต่าง ๆ เป็นแบบเชิงเส้นด้วยความเคารพต่อความเร็วและขนาดการเพิ่มปริมาณงานเป็นสองเท่าจะทำให้ต้นทุนของเครื่องจักรเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า ความจริงที่ว่าความเร็วเพิ่มขึ้นเกินกว่าจุดที่กำหนดจะส่งผลให้ต้นทุนที่เพิ่มขึ้นมากกว่าเชิงเส้นเพิ่มมากขึ้น

ไม่มีจุดที่แน่นอนที่การปฏิบัติจริงบังคับให้มีการแบ่งงาน ขึ้นอยู่กับประเภทของงานที่ต้องทำเครื่องจักรที่รวมเวิร์กโหลดของสองอาจได้รับโดยมีหน่วยความจำน้อยกว่าสองเท่าหรือทำงานที่ความเร็วน้อยกว่าสองเท่า ในทางกลับกันยิ่งมีงานที่ต้องทำเครื่องมากเท่าไรความต้องการหน่วยความจำและความเร็วก็ยิ่งเพิ่มขึ้นตามสัดส่วนของภาระงาน ยิ่งไปกว่านั้นยิ่งเพิ่มต้นทุนสัมพัทธ์สำหรับปริมาณงานเพิ่มขึ้นสองเท่า