Martedì, 12 Febbraio 2019 00:06

Il dimensionamento di un server aziendale

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Dimensionare un server non è certo una questione da esaurire in poche righe, ma possiamo dotarci di una serie di strumenti e di conoscenze tali per orientarci in questo mondo complesso. Questa breve analisi è fortemente consigliata anche per i materiali degli esami di stato dell'ITT - Informatica dove c'è sempre una parte progettuale in cui va dimensionata una rete e i manufatti presenti in essa. Un piccolo antefatto nelle ipotesi iniziali o nello svolgimento, per tanto, potrebbe annoverare considerazioni su questo tema.

 

La forma dei server: tower, rack o blade

La prima considerazione da fare è la forma del nostro server, o meglio, del case che dovrebbe contenerlo. Esistono sostanzialmente tre formati.

I server tower assomigliano molto ai PC che abbiamo nelle nostre case, il classico parallelepipedo appoggiato verticalmente sul pavimento e corredati di monitor e tastiera.
Sono ideali per le piccole aziende che:

  • dispongono di spazio limitato e necessitano di elaborazione centralizzata senza un’area apposita per i dati
  • desiderano rendere più semplici le attività di monitoraggio e di manutenzione hardware e di rete

Si tratta di un server di base il cui costo e ingombro eguagliano quelli dei normali desktop motivo per cui è consigliato come primo server per le neonate aziende o startup. Ovviamente l'hardware che potrà contenere è limitato e non espandibile in quantità. Scegliere il numero dei dischi rigidi e dei processori di cui disporre sul proprio server diventa fondamentale: per un ufficio con meno di 25 dipendenti potrebbe essere sufficiente un server con un processore e due/quattro dischi rigidi. In un’azienda con oltre 25 dipendenti si potrebbe optare per un server con due processori e quattro o sei dischi rigidi.

Server rack è un altro tipo di sistema. In questo tipo di sistema i server sono alloggiati orizzontalmente in appositi armadi rack, più snelli ed eleganti rispetto ai tower, collocati in stanze apposite, chiuse con sistemi di sicurezza adeguati, attrezzate per un cablaggio strutturato, climatizzate e chiamate Data Center. Ideali per le piccole aziende ma anche per le aziende di medie dimensioni che richiedono più di un server o di una scalabilità successiva. Sono pensati per aziende che vogliono ottimizzare lo spazio in un centro dati centralizzato, e gestire in modo ottimale sia le risorse di calcolo che di storage necessarie anche su un periodo lungo.

Il server più compatto è il server blade, ideale per le aziende che hanno bisogno di prestazioni di elaborazione più elevate, di minore consumo di energia e di un ingombro ridotto. Più server blade possono essere disposti verticalmente in un singolo alloggiamento in modo da condividere alcuni componenti hardware come gli alimentatori.
I server blade sono perfetti per le aziende che necessitano di maggiore capacità di elaborazione o che pianificano lo sviluppo di un centro dati sul lungo periodo e prevedono di dover aumentare le risorse di calcolo e storage necessarie.

Un server blade

Un server blade della Dell

Caratteristica comune a tutte le forme dei server citati è la presenza di più alimentatori, spesso in cassetti estraibili, che permettono sia di aggiungere potenza in modo modulare, sia di avere un sistema di backup dell'alimentazione per garantire la continuità del servizio in caso di avaria dell'alimentazione principale. In genere questi alimentatori hanno potenze dai 750 watt in su.

Un caso a parte è quello del server virtuale, che annoveriamo comunque in questo prontuario. Un server virtuale (noto anche come con il nome di VPS) ha tutte le potenzialità e le capacità di un server reale o fisico agli occhi degli utenti o servizi che lo interrogano e sfruttano. L’unica differenza è che un server dedicato fisico mette a disposizione la totalità delle risorse hardware al solo utente. In un server dedicato virtuale, le risorse hardware sono condivise con gli altri ospiti dell’infrastruttura, ma sono assegnate in maniera esclusiva agli utenti che non sono però consapevoli delle suddivisione.
Ciò significa che su una macchina virtuale, caratterizzata da una propria RAM, CPU e spazio su disco che sono un sottoinsieme delle reali prestazioni della macchina fisica, ma su cui può essere installato qualsiasi sistema operativo e di conseguenza qualsiasi software anche da parte dell'utente. In questo modo si ottiene una ottimizzazione delle risorse e si isolano ambienti differenti in modo da poter garantire determinati servizi in modo continuativo o fornire agli utenti delle porzioni di server da utilizzare a piacere.

Configurazione hardware

I server, rispetto ai computer desktop, hanno hardware avanzato: più processori multi-core, memoria più veloce e sicura per prestazioni più elevate delle applicazioni, più dischi rigidi per una maggiore capacità di storage e per la ridondanza dei dati e schede di rete specializzate. I processori sono sempre prodotti dalla stesse marche consumer che conosciamo, Intel ed AMD ma i modelli hanno nomi del tutto diversi: Xeon per i primi, Opteron per i secondi. Non sono processori, come già detto, per i videogiochi o il word. Hanno set di istruzioni ottimizzati per gestire database come MySQL o sistemi ad alto threading come i server web. In genere le schede madre che li alloggiano permettono di inserire più cpu, a loro volta già multicore, per aggiungere capacità di calcolo in secondo tempo. A fargli compagni, un numero di slot per le memorie RAM che è impressionante anche di 16, 32 slot per ogni CPU. Le ultime tecnologie riportano gli stessi nomi qui dei pc consumer, ma se abbiamo memorie DDR4, queste si differenziano per prezzo e prestazione per il famoso bit di parità, tecnologia che permette alle ram di correggere alcuni errori e rendere i dati più sicuri e il sistema performante. Qui si parla di quantità di ram che partono da 16 GigaByte almeno in su. I dischi sono l'altro elemento interessante delle nostre macchine. Gli hard disk in genere sono presenti in grande numero per arginare oltre alle capacità di storage, anche di performance. Negli ultimi tempi si sono fatti largo gli hard disk SSD, a stato solido. Garantiscono performance senza precedenti ovviamente a prezzi però proibitivi per l'utente medio quando si sale su tagli da 1 Terabyte e oltre. In oltre, i dischi SSD vengono forniti di diversi attacchi: il classico SATA che abbiamo sui nostri pc, il sistema SAS, prestazioni oltre che leggermente superiori, anche decisamente più affidabili nel tempo, passando poi per gli SSD collegati attraverso le porte PCI-Express per aumentare performance. Sostanzialmente gli SSD SATA stanno acquisendo forti fette di mercato anche server per costi e performance ottimi. Bisogna aggiungere che spesso gli hd server hanno cassettini estraibili anche  "a caldo" per salvare i dati al volo e spesso contengono anche meccanismi di sicurezza  con firma digitale. Credo non esiste server di medio livello che non sfrutti poi la tecnologia RAID o integrata nella scheda madre, oppure attraverso una scheda esterna detta controller RAID. Se abbiamo due dischi accoppiati con RAID 1, il S.O. scrivi i dati su uno dei due e  il secondo a specchio, copia i dati per permettere il backup sicuro e costante in caso di malfunzionamento del disco principale. L'altra sfruttatissima è il RAID 5, tecnologia che  permettere di splittare i dati in scrittura e lettura su due o più hd così da aumentare le performance davvero di molto. Il problema del RAID 5 sta nel fatto che essendo i dati suddivisi, se uno dei dischi si rompe/fallisce i dati, essendo a metà, sono persi. Spesso i server medio bassi contengono un paio di hd in RAID 1 per il backup ridondato due volte dei dati e tre o più dischi in RAID 5 per le performance. A concludere la nostra carrellata hardware non possono mancare le considerazioni da fare sugli alimentatori, nei server rack e blade in particolare, sempre ridondati visto che sappiamo essere un componente molto delicato nella costruzione e nella funzione che svolge: se si brucia un processore magari il server funziona con l'altro a disposizione, idem la RAM, ma senza la corrente la continuità del servizio è impossibile. Essendo sistemi professionali, i server in genere non hanno scheda video a meno di applicazioni particolari come rendering e grafica spinta, o sistemi di calcolo scientifico, deep learning, data science che sfruttano le GPU delle schede video per ottenere delle prestazioni particolari. Spesso sui sistemi serve r la scheda video è quindi integrata nel processore o ce n'è una con raffreddamento passivo ma usata esclusivamente per la manutenzione. Ultimo, ma non meno importante, è la connettività: sui server difficilmente vedremo una scheda wifi per motivi di scarse performance ma soprattutto di sicurezza. In genere, troveremo una o più interfacce ethernet o usate in etherchannel per aumentare le prestazioni o come backup, sempre partendo dal presupposto che parliamo di schede da 1 Gigabit o, verosimilmente, anche da 10 Gigabit. 

 Risultati immagini per xeon motherboardUna scheda madre della Supermicro con due socket per CPU Xeon e ben 24 alloggiamenti per moduli di RAM

Software e Sistemi Operativi

Un server deve svolgere azioni molto complesse e decisamente specifiche rispetto ad un pc convenzionale, gestendo grandi quantità di dati e un numero elevato di processi ed utenti. Come per i PC desktop aziendali, la scelta del sistema operativo giusto è di vitale importanza per garantire che le applicazioni siano stabili, sicure e performanti. La scelta software si divide tra Microsoft Windows e Linux. Il primo è standard e unico con la versione Windows Server 2016. Se invece facciamo riferimento a Linux, qui le scelte sono davvero infinite per ogni necessità: Debian, Fedora, CentOS, ZeroShell per citarne alcune.

Sul software, ovviamente, si possono fare considerazioni in base alle destinazioni d'uso. Se stiamo trattando una infrastruttura di servizi web, probabilmente avremo una macchina che ospita un server Apache, mentre scriviamo giunto alla versione 2.4.*, o NGINX molto diffuso per pagine in Python, Tomcat per pagine realizzate in Java; un server dedicato invece allo storage con MySQL, giunto alla versione 8, con integrate le capacità InnoDB o MyISAM a seconda delle necessità relazionali o velocistiche. Esistono poi una svariata quantità di server NoSQL che si stanno diffondendo in funzione dei Big Data ormai presenti nella nostra vita quotidiana. Esempi di queste tecnologie orientati a documento o grafo sono rispettivamente MongoDB e Neoj4. Esistono poi software server ottimizzati per determinati servizi, dallo storage di video a quello delle foto, o quelli per i sistemi di login. L'uso di questo o quel software è ovviamente fortemente vincolato al servizio che si deve erogare. Esempi più comuni sono i server per l'erogazione e lo storage di immagini come Haystack, usato da Facebook per catalogare i milioni di foto che fornisce, Ampache e ShoutCast per lo streming audio come per le web radio, IceCast o Red5 per lo streaming video come Netflix

 

NAS, dischi di rete

Una  piccola considerazione al termine di questa carrellata la merita il NAS. Se abbiamo bisogno di largo spazio ma senza una particolare intelligenza, possiamo ricorrere sia a casa che professionalmente ai sistemi di dischi raggiungibili attraverso una connessione ethernet. In pratica, sono scatolotti stupidi con il solo controller disco collegato alla rete che permette di avere sulla rete lan, un disco esterno gigante aggiuntivo e condiviso da tutti gli utenti della rete. In alcuni casi, potrebbe essere una soluzione economicamente vincete per condividere il lavoro o progetti enormi tra più pc/uffici.

Un NAS con quattro hard disk

 

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Prof. Alfredo Centinaro

Docente di "Scienze e tecnologie informatiche", "Tecnologie e progettazione di sistemi informatici", "Sistemi e Reti" presso IIS Alessandrini-Marino (Teramo), consulente e sviluppatore web. Ha collaborato per anni come sviluppatore presso MHT - Treviso, assistente Sistemi ed elaborazione dell'informazione in UniTE Corso di laurea in Scienze del turismo culturale, tutor presso Telecom Italia Learning Services (L'Aquila)

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