ما المقصود بخادم الشفرة (Blade Server)؟

مثل جميع أنواع الخوادم، فإن الغرض الأساسي لخوادم الشفرات هو تقديم الخدمات إلى برامج ومستخدمين آخرين فيما أصبح يُعرف باسم "نموذج العميل/الخادم"، وهي البنية التي تشكِّل الأساس لمعظم بيئات تكنولوجيا المعلومات الحديثة.

تُعَد خوادم الشفرات عناصر أساسية للعديد من مراكز البيانات، وهي مساحات مادية تضم البنية التحتية لتكنولوجيا المعلومات وتمكِّن من بناء وتشغيل التطبيقات والخدمات. توفِّر خوادم الشفرات للمؤسسات طريقة مضغوطة وفعَّالة وقابلة للتطوير بدرجة كبيرة لزيادة الموارد إلى أقصى حد في بيئة الحوسبة عالية الكثافة حيث تكون الطاقة والمساحة المادية من الأولويات.

يتم استخدام خوادم الشفرات على نطاق واسع، حيث بلغت قيمة سوق خوادم الشفرات العالمية 19 مليار دولار أمريكي في العام الماضي. ومن المتوقع أن ينمو إلى 31 مليار دولار أمريكي على مدى السنوات الخمس المقبلة، بمعدل نمو سنوي مركب (CAGR) بنسبة 9.1%.¹ يتم تصنيع وبيع خوادم الشفرات وأنواع أخرى من تقنية الخوادم من قِبَل بعض أكبر شركات تكنولوجيا المعلومات في العالم، بما في ذلك Dell وCisco وHewlett Packard Enterprises (HPE) وLenovo.

تُعرف خوادم الشفرات باسم أنظمة الخوادم المعيارية، ما يعني أنها تتكون من مكونات أصغر موجودة داخل حاوية شفرة صغيرة أو هيكل خادم. فيما يلي نظرة عن قُرب على العناصر الأساسية لخوادم الشفرات وكيفية عملها معًا في نظام خادم الشفرات.

• الهيكل: هيكل مدمج يشبه الصندوق يحتوي على العديد من لوحات الدوائر الإلكترونية الرقيقة المعروفة باسم شفرات الخادم.
• اللوحة الخلفية: لوحة دوائر كهربائية تعمل كنقطة اتصال واحدة لجميع شفرات الخادم المختلفة على خادم الشفرات.
• شفرات الخادم: وحدات صغيرة قابلة للتشكيل تحتوي على خادم واحد إلى جانب أنظمة الكمبيوتر والمعالجات والذاكرة والمحولات اللازمة لنقل البيانات عبر الشبكة.
• الخوادم: تحتوي الشفرات الفردية لخادم الشفرات على خوادم مخصصة لتطبيق معين، بالإضافة إلى الذاكرة والمعالجات اللازمة لتشغيل التطبيق.
• الرفوف: الرفوف هي وحدات في غرفة الخادم حيث يتم تخزين العديد من خوادم الشفرات الفردية.

يتم تصنيف خوادم الشفرات وفقًا لثلاثة جوانب من وظيفتها: الأداء والتخزين ونوع الاتصال:

• الأداء: يُعَد الأداء، والمعروف أيضًا باسم أداء وحدة المعالجة المركزية (CPU)، جانبًا مهمًا من وظائف خادم الشفرات. اعتمادًا على حالة الاستخدام وبيئة الحوسبة، يمكن تجهيز خوادم الشفرات بوحدات معالجة مركزية مختلفة (على سبيل المثال، Intel، أو Advanced Micro Devices (AMD)، أو Sun Microsystems، أو غيرها). وكلما زادت قوة وحدة المعالجة المركزية، زادت الوظائف التي يمكن لخادم الشفرة القيام بها. عادةً ما يتم حجز خوادم Blade ذات وحدات المعالجة المركزية الأكثر قوة للبيئات كثيفة الموارد مثل الحوسبة السحابية والمحاكاة الافتراضية.
• التخزين: هناك جانب آخر لخوادم الشفرة يؤثِّر في كيفية تصنيفها، وهو سعة التخزين الخاصة بها، والمعروفة أيضًا باسم الذاكرة الخاصة بها. تستفيد خوادم Blade من مجموعة واسعة من أنظمة التخزين الشائعة، مثل ذاكرة الوصول العشوائي الثابتة (SRAM) وذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية (DRAM). وتستخدم خوادم الشفرات أيضًا بنى تخزين أكثر تخصُّصًا، مثل ذاكرة الوصول العشوائي الثابتة ذات معدل البيانات المزدوج (DDR SDRAM)، للمعالجة في الوقت الفعلي.
• نوع الاتصال: تتميز خوادم الشفرات بتصميم موحَّد يسمح بنقلها بسهولة بين مراكز البيانات وتكوينها لتلبية احتياجات الأعمال المختلفة. تحتوي بعض خوادم الشفرات على مخرج إيثرنت أساسي، بينما تستخدم خوادم أخرى مرفق التكنولوجيا المتقدمة التسلسلي (SATA) أو شبكة التخزين (SAN) لنقل البيانات بسرعة عالية وأداء عالٍ. يمكن تصميم خوادم الشفرات للاتصال بمختلَف بيئات الشبكات الحديثة أو القديمة، اعتمادًا على الموارد والاحتياجات.

بالإضافة إلى خوادم الشفرات، تعتمد مراكز البيانات الحديثة بشكل أساسي على نوعين آخرين من الخوادم: الخوادم المثبَّتة على الرفوف وخوادم الأبراج. على الرغم من تشابههما مع خوادم الشفرات في وظائفها، إلا إن هذين النوعين الآخرين لديهما بعض الاختلافات الجديرة بالملاحظة.

الخوادم المثبَّتة على الرفوف

تُعَد الخوادم المثبَّتة على الرفوف خيارًا أرخص وأصغر حجمًا قليلًا من خوادم الشفرات، كما أنها ليست عالية الأداء. بالإضافة إلى ذلك، وعلى عكس خوادم الشفرات، لا يمكن "استبدالها بسرعة" -استبدالها أو إصلاحها بسرعة دون تعطيل وظائف النظام بشكل عام- ما يجعل صيانتها أكثر صعوبة.

لا تزال بعض المؤسسات تفضِّل الخوادم المثبَّتة على الرفوف بسبب تكلفتها وتوافقها مع تقنيات مراكز البيانات الحالية وحقيقة أنه يمكن استخدامها كخوادم مستقلة، ما يوفر مواردها دون الحاجة إلى إدارة مركزية موحَّدة. على النقيض من ذلك، لا يمكن استخدام خوادم الشفرات إلا كجزء من شبكة أكبر.

خوادم الأبراج

خوادم الأبراج هي أجهزة كمبيوتر تم تكوينها للعمل مثل الخادم. وباعتبارها جهاز كمبيوتر مكتبيًّا، فهي أكبر من خوادم الشفرات أو الخوادم المثبَّتة على الرفوف. تُستخدم خوادم الأبراج عادةً عندما يحتاج مسؤول تكنولوجيا المعلومات إلى خادم مخصص لتوفير خدمة أو قدرة معينة. على سبيل المثال، غالبًا ما تعمل خوادم الأبراج على تمكين خدمات بروتوكول المضيف الديناميكي (DHCP) أو نظام النطاق (DNS)، ما يمنح مسؤولي الشبكة مزيدًا من المرونة والتحكم في الشبكة.

يُعطي تصميم خادم الشفرات الأولوية للتحكم في المستخدم وإدارته في طريقة نقل البيانات بين الأجهزة الموجودة على الشبكة. توفِّر هذه البنية العديد من الفوائد التي تشكِّل أولوية لمسؤولي تكنولوجيا المعلومات في المؤسسات، مثل استهلاك الطاقة وخفض التكاليف والمرونة والمزيد.

تُعَد خوادم الشفرات حلولًا مرنة للغاية، وغالبًا ما يتم نشرها جنبًا إلى جنب مع أنظمة خوادم أخرى في مركز بيانات أو شبكة، ما يُتيح لمسؤولي النظام موازنة أعباء العمل عبر العديد من الخوادم والأجهزة.

كما أن تصميم خوادم الشفرات يسمح للمؤسسات بإضافتها أو طرحها بسهولة مع تغيُّر احتياجات الحوسبة. تتمتع خوادم الشفرات أيضًا بإمكانية التبديل السريع، ما يعني أنه يمكن تبديلها بسهولة دون التأثير في الأداء العام للنظام.

يسمح تصميم خادم الشفرات باستخدام الحد الأدنى من الكابلات، واستخدام الأسلاك المادية في مركز البيانات أو بيئة الشبكة لتحسين الاتصالات بين الأجهزة المختلفة. كما أن عدد المكونات التي تعتمد عليها في وظائفها بسيط وقليل أيضًا، كما يسمح تصميمها المعياري بتخزينها بسهولة.

تعمل خوادم الشفرات عادةً على تقليل استهلاك الطاقة في الشبكات ومراكز البيانات من خلال مشاركة الموارد المكلفة، مثل إمدادات الطاقة وأنظمة التبريد.

يتطلب العديد من الشبكات ومراكز البيانات التي تتيحها خوادم الشفرات توفُّرًا عاليًا، وهي قدرة النظام على العمل بالقرب من نسبة 100% من الوقت قدر الإمكان. ولتحقيق هذه الغاية، غالبًا ما تتضمن خوادم الشفرات ميزات مثل مصدر الطاقة الاحتياطي، والعناصر القابلة للتبديل بسهولة، وتكوينات المجموعة التي تعمل على تعزيز التوفر.

على عكس الأنواع الأخرى من الخوادم، فإن خوادم الشفرات رقيقة للغاية وتتكون من أقل عدد من العناصر اللازمة للوظيفة. تحتوي كل شفرة، على سبيل المثال، على جميع المعالِجات والذاكرة اللازمة لتشغيل تطبيق فردي.

بالإضافة إلى حجمها، فإن التصميم المعياري لخوادم الشفرات يسمح بتكديسها بسهولة مع أنواع أخرى من الخوادم في مركز البيانات أو بيئة الشبكة. 

بفضل قدرتها على التكيف والأداء، أصبحت خوادم الشفرات جزءًا أساسيًا في دعم احتياجات مراكز البيانات والشبكات للعديد من التطبيقات ذات المهام الحساسة.

على سبيل المثال، تدعم خوادم الشفرات احتياجات المعالجة والتحليل للعديد من تطبيقات تحليلات البيانات الكبيرة، بما في ذلك العديد من حالات استخدام حوسبة الحافة وإنترنت الأشياء (IoT)، حيث تجب معالجة البيانات في الوقت الفعلي، بالقرب من مكان إنشائها.

بفضل تصميمها القائم على الوحدات، يمكن بسهولة إضافة أو إزالة خوادم الشفرات من البنية التحتية لتكنولوجيا المعلومات الموجودة. ومع تغيُّر احتياجات الحوسبة، يمكن توسيع نطاق خوادم الشفرات أو تصغيرها.

عند تحويل خوادم الشفرات إلى خوادم افتراضية، تصبح أكثر قابلية للتوسع، ما يوفر لمسؤولي تكنولوجيا المعلومات المزيد من المرونة في تخصيص بيئة الخادم الخاصة بهم.

إن قابلية التوسع والمرونة وعامل الشكل الصغير لخوادم الشفرات تجعلها مثالية لمجموعة واسعة من أغراض الأعمال. من الحوسبة السحابية والمحاكاة الافتراضية إلى حوسبة الحافة وحلول إنترنت الأشياء (IoT)، إليك بعض حالات الاستخدام الأكثر شيوعًا:

• مراكز البيانات: تصميم خادم الشفرات يجعله خيارًا شائعًا للعديد من أنواع مراكز البيانات، بما في ذلك المؤسسات والسحابة والمزيد. تُتيح البنية النحيفة والمدمجة لخوادم الشفرات إمكانية تخزينها بسهولة في مساحة مادية صغيرة، كما تساعد قدرتها على مشاركة الموارد في خفض التكاليف.
• المحاكاة الافتراضية: تتمتع خوادم الشفرات بالقدرة على استضافة الأجهزة الافتراضية (VMs)، وهي حالات افتراضية لأجهزة الكمبيوتر تعتمد على البرامج بدلًا من الأجهزة لتشغيل البرامج، ما يساعد الشركات على توحيد عدد الخوادم التي تستخدمها. بفضل وجود عُقَد خادم متعددة على شفرة واحدة أو هيكل، يمكنها زيادة قوة الحوسبة في مساحة مادية صغيرة.
• الحوسبة السحابية: تُعَد خوادم الشفرات خيارات قوية لبيئات الحوسبة السحابية العامة والخاصة نظرًا لقابليتها للتوسع وكفاءتها. غالبًا ما يحتاج مزودو الخدمات السحابية إلى زيادة قوة الحوسبة في مساحة مادية صغيرة، ويمكن لخوادم الشفرات أن تجمع قدرًا كبيرًا من قوة الحوسبة في تصميمها المدمج.
• إنترنت الأشياء وحوسبة الحافة: غالبًا ما يتم نشر خوادم الشفرات على حواف الشبكات لإمكانيات المعالجة في الوقت الفعلي. في بيئة حوسبة الحافة، يمكن لخادم الشفرات تحليل البيانات ومعالجتها بالقرب من جهاز إنترنت الأشياء (IoT)، مثل طاحونة هواء أو سد كهرومائي. يُتيح هذا ازدهار قدرات إنترنت الأشياء وتقليل زمن الانتقال، وهو قياس التأخير في النظام.

على الرغم من أن خوادم الشفرات شائعة في العديد من بيئات تكنولوجيا المعلومات في المؤسسات، فقد ظهرت مؤخرًا أنواع أخرى من الخوادم تناسب بشكل أفضل حالات الاستخدام الأكثر تخصُّصًا.

مثل خوادم الشفرات، تم تصميم خوادم Brick لبيئات الحوسبة عالية الكثافة حيث يكون الحجم والكفاءة أمرًا ضروريًا. ومع ذلك، في حين تتطلب خوادم الشفرات هيكلًا متخصصًا لتخزين الشفرات الفردية، فإن خوادم Brick مكتفية ذاتيًا بالكامل ويمكن تكديسها بسهولة على أنواع أكثر معيارية من رفوف الخوادم.

تُعَد خوادم Brick أصغر حجمًا وأكثر قابلية للتكيف من خوادم الشفرات. كما أنها متوافقة بشكل أكبر مع أنواع أخرى من البرامج والأجهزة، ولكنها لا تتشارك الموارد بشكل جيد مثل خوادم الشفرات.

غالبًا ما تلجأ الشركات إلى خوادم Brick في الحالات التي تحتاج فيها إلى تشغيل تطبيقات تتطلب قوة حوسبة أكبر لكل بوصة مربعة من المساحة المادية مقارنةً بما يمكن أن توفِّره خوادم الشفرات.

تُعَد خوادم الخراطيش، المعروفة أيضًا باسم الخوادم المصغرة، أصغر حجمًا من خوادم الشفرات وخوادم Brick. في الواقع، يأتي اسمها من تشابهها في الحجم والشكل مع خرطوشة الطابعة.

توفِّر خوادم الخراطيش العديد من الفوائد نفسها التي توفرها خوادم الشفرات وخوادم Brick -الحجم والكفاءة وقابلية التوسع- ولكن على نطاق أصغر. يتم حجز خوادم الخراطيش لبيئات الحوسبة المتخصصة للغاية مثل أنواع معينة من خدمة الويب، والاستضافة، وترميز الفيديو، وتحليلات البيانات الكبيرة والمزيد.

الخوادم الهجينة هي خوادم عبارة عن مزيج من موارد الخادم الافتراضية والمحلية. تسمح هذه البنية للمؤسسات بالاستفادة من موارد الخوادم في السحابة حسب الحاجة، مع الاحتفاظ بموارد الخوادم المحلية.

عادةً ما تعتمد الشركات التي تسعى إلى الحصول على مستوى عالٍ من التحكم والإدارة لبيئة الخادم الخاصة بها على خوادم الشفرات. ومع ذلك، فإن الشركات التي ترغب في إعطاء الأولوية لقابلية التوسع والمرونة في السحابة تلجأ عادةً إلى حل الخادم الهجين.