الخادم (الحوسبة)

الخادم هو جهاز كمبيوتر يوفر معلومات لأجهزة كمبيوتر أخرى تسمى " العملاء " على شبكة كمبيوتر . ^[1] تسمى هذه البنية نموذج العميل والخادم . يمكن للخوادم توفير وظائف مختلفة، تسمى غالبًا "خدمات"، مثل مشاركة البيانات أو الموارد بين عملاء متعددين أو إجراء عمليات حسابية لعميل. يمكن لخادم واحد أن يخدم عملاء متعددين، ويمكن لعميل واحد استخدام خوادم متعددة. قد تعمل عملية العميل على نفس الجهاز أو قد تتصل عبر شبكة بخادم على جهاز مختلف. ^[2] الخوادم النموذجية هي خوادم قواعد البيانات وخوادم الملفات وخوادم البريد وخوادم الطباعة وخوادم الويب وخوادم الألعاب وخوادم التطبيقات . ^[3]

عادةً ما يتم تنفيذ أنظمة العميل والخادم من خلال نموذج الطلب والاستجابة (وغالبًا ما يتم التعرف عليها به) : يرسل العميل طلبًا إلى الخادم، الذي يقوم ببعض الإجراءات ويرسل استجابة إلى العميل، عادةً بنتيجة أو إقرار. يشير تعيين جهاز كمبيوتر على أنه "جهاز من فئة الخادم" إلى أنه متخصص في تشغيل الخوادم عليه. غالبًا ما يعني هذا أنه أقوى وأكثر موثوقية من أجهزة الكمبيوتر الشخصية القياسية ، ولكن بدلاً من ذلك، قد تتكون مجموعات الحوسبة الكبيرة من العديد من مكونات الخادم البسيطة نسبيًا والقابلة للاستبدال.

يأتي استخدام كلمة الخادم في الحوسبة من نظرية الطوابير ، ^[4] حيث يعود تاريخها إلى منتصف القرن العشرين، حيث تم استخدامها بشكل ملحوظ في كيندال (1953) (جنبًا إلى جنب مع "الخدمة")، الورقة التي قدمت تدوين كيندال . في الأوراق السابقة، مثل إرلانج (1909)، يتم استخدام مصطلحات أكثر تحديدًا مثل "مشغلي الهاتف".

في الحوسبة، يعود تاريخ كلمة "خادم" على الأقل إلى RFC 5 (1969)، ^[5] أحد أقدم الوثائق التي تصف شبكة ARPANET (سلف الإنترنت )، ويقارن بكلمة "مستخدم"، ويميز بين نوعين من المضيف : "مضيف الخادم" و"مضيف المستخدم". يعود استخدام كلمة "الخدمة" أيضًا إلى وثائق مبكرة، مثل RFC 4، ^[6] التي تقارن بين "مضيف الخدمة" و"مضيف الاستخدام".

يعرّف ملف المصطلحات الخادم بالمعنى الشائع لعملية تؤدي خدمة للطلبات، عادةً عن بُعد، ^[7] مع قراءة إصدار 1981 على النحو التالي: [ ^8]

الخادم اسم نوع من DAEMON الذي يقوم بأداء خدمة للمتقدم بالطلب، والذي يعمل غالبًا على جهاز كمبيوتر غير الجهاز الذي يعمل عليه الخادم.

كان متوسط ​​استخدام الخادم في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين يتراوح بين 5 إلى 15%، ولكن مع اعتماد المحاكاة الافتراضية بدأ هذا الرقم في الارتفاع لتقليل عدد الخوادم المطلوبة. ^[9]

بالمعنى الدقيق للكلمة، يشير مصطلح الخادم إلى برنامج كمبيوتر أو عملية (برنامج قيد التشغيل). ومن خلال المجاز ، يشير إلى جهاز يستخدم (أو جهاز مخصص) لتشغيل برنامج خادم واحد أو أكثر. وعلى الشبكة، يُطلق على مثل هذا الجهاز اسم المضيف . بالإضافة إلى الخادم ، تُستخدم كلمتا الخدمة والخدمة (كفعل وكاسم على التوالي) بشكل متكرر، على الرغم من عدم استخدام كلمتي الخدمة والخادم . ^[أ] قد تشير كلمة الخدمة (الاسم) إلى الشكل المجرد للوظيفة، على سبيل المثال خدمة الويب . أو قد تشير إلى برنامج كمبيوتر يحول الكمبيوتر إلى خادم، على سبيل المثال خدمة ويندوز . استُخدمت في الأصل على أنها "تخدم الخوادم المستخدمين" (و"يستخدم المستخدمون الخوادم")، بمعنى "يطيعون"، واليوم غالبًا ما يقال إن "الخوادم تخدم البيانات"، بنفس معنى "يعطي". على سبيل المثال، "تخدم خوادم الويب صفحات الويب للمستخدمين" أو "تخدم طلباتهم".

الخادم هو جزء من نموذج العميل والخادم ؛ في هذا النموذج، يقدم الخادم البيانات للعملاء . طبيعة الاتصال بين العميل والخادم هي الطلب والاستجابة . وهذا على النقيض من نموذج الند للند حيث تكون العلاقة بالمثل عند الطلب. من حيث المبدأ، أي عملية محوسبة يمكن استخدامها أو استدعاؤها بواسطة عملية أخرى (خاصة عن بعد، وخاصة لمشاركة مورد) هي خادم، والعملية أو العمليات المستدعية هي عميل. وبالتالي يمكن لأي كمبيوتر عام الأغراض متصل بشبكة استضافة خوادم. على سبيل المثال، إذا تمت مشاركة الملفات الموجودة على جهاز بواسطة بعض العمليات، فإن هذه العملية هي خادم ملفات . وبالمثل، يمكن تشغيل برنامج خادم الويب على أي كمبيوتر قادر، وبالتالي يمكن لجهاز كمبيوتر محمول أو كمبيوتر شخصي استضافة خادم ويب.

في حين أن الطلب والاستجابة هو التصميم الأكثر شيوعًا للعميل والخادم، فهناك تصميمات أخرى، مثل نمط النشر والاشتراك . في نمط النشر والاشتراك، يسجل العملاء لدى خادم النشر والاشتراك، ويشتركون في أنواع محددة من الرسائل؛ يمكن إجراء هذا التسجيل الأولي عن طريق الطلب والاستجابة. بعد ذلك، يقوم خادم النشر والاشتراك بإعادة توجيه الرسائل المطابقة إلى العملاء دون أي طلبات أخرى: يقوم الخادم بدفع الرسائل إلى العميل، بدلاً من قيام العميل بسحب الرسائل من الخادم كما هو الحال في الطلب والاستجابة. ^[10]

يتمثل دور الخادم في مشاركة البيانات وكذلك مشاركة الموارد وتوزيع العمل. يمكن لجهاز الكمبيوتر الخادم أيضًا خدمة برامج الكمبيوتر الخاصة به؛ اعتمادًا على السيناريو، يمكن أن يكون هذا جزءًا من معاملة مقايضة ، أو مجرد إمكانية فنية. يوضح الجدول التالي العديد من السيناريوهات التي يتم فيها استخدام الخادم.

نوع الخادم	غاية	العملاء
خادم التطبيقات	تستضيف الخوادم الخلفية للتطبيقات التي يتصل بها عملاء المستخدم (الواجهات الأمامية أو تطبيقات الويب أو التطبيقات المثبتة محليًا) في الشبكة ويستخدمونها. لا يلزم أن تكون هذه الخوادم جزءًا من شبكة الويب العالمية ؛ أي شبكة محلية ستفي بالغرض.	العملاء الذين لديهم متصفح أو واجهة أمامية محلية أو خادم ويب
خادم الكتالوج	يحافظ على فهرس أو جدول محتويات للمعلومات التي يمكن العثور عليها عبر شبكة كبيرة موزعة، مثل أجهزة الكمبيوتر والمستخدمين والملفات المشتركة على خوادم الملفات وتطبيقات الويب. خوادم الدليل وخوادم الأسماء هي أمثلة على خوادم الكتالوج.	أي برنامج كمبيوتر يحتاج إلى العثور على شيء ما على الشبكة، مثل عضو المجال الذي يحاول تسجيل الدخول، أو عميل البريد الإلكتروني الذي يبحث عن عنوان بريد إلكتروني، أو مستخدم يبحث عن ملف
خادم الاتصالات	يحافظ على البيئة اللازمة لنقطة اتصال واحدة (مستخدم أو أجهزة) للعثور على نقاط اتصال أخرى والتواصل معها. قد تتضمن أو لا تتضمن دليلاً لنقاط الاتصال وخدمة اكتشاف الحضور، اعتمادًا على معايير الانفتاح والأمان للشبكة	نقاط نهاية الاتصال (المستخدمين أو الأجهزة)
خادم الحوسبة	تشارك كميات هائلة من موارد الحوسبة، وخاصة وحدة المعالجة المركزية والذاكرة العشوائية ، عبر الشبكة.	ربما يحتاج أي برنامج كمبيوتر إلى طاقة وحدة معالجة مركزية وذاكرة وصول عشوائي أكبر مما يستطيع الكمبيوتر الشخصي تحمله. يجب أن يكون العميل عبارة عن كمبيوتر متصل بشبكة؛ وإلا فلن يكون هناك نموذج خادم/عميل.
خادم قاعدة البيانات	صيانة ومشاركة أي شكل من أشكال قواعد البيانات (مجموعات منظمة من البيانات ذات خصائص محددة مسبقًا يمكن عرضها في جدول) عبر الشبكة.	جداول البيانات ، وبرامج المحاسبة ، وبرامج إدارة الأصول أو أي برنامج كمبيوتر تقريبًا يستهلك بيانات منظمة جيدًا، وخاصةً في أحجام كبيرة
خادم الفاكس	يشارك جهاز فاكس واحد أو أكثر عبر الشبكة، وبالتالي يزيل متاعب الوصول المادي	أي مرسل أو متلقي فاكس
خادم الملفات	مشاركة الملفات والمجلدات ، ومساحة التخزين لحمل الملفات والمجلدات، أو كليهما، عبر الشبكة	أجهزة الكمبيوتر المتصلة بالشبكة هي العملاء المقصودون، على الرغم من أن البرامج المحلية يمكن أن تكون عملاء
خادم اللعبة	يتيح للعديد من أجهزة الكمبيوتر أو أجهزة الألعاب تشغيل ألعاب الفيديو متعددة اللاعبين	أجهزة الكمبيوتر الشخصية أو وحدات التحكم في الألعاب
خادم البريد	يجعل التواصل عبر البريد الإلكتروني ممكنًا بنفس الطريقة التي يجعل بها مكتب البريد التواصل عبر البريد التقليدي ممكنًا	المرسلون والمستقبلون للبريد الإلكتروني
خادم الوسائط	مشاركة الفيديو الرقمي أو الصوت الرقمي عبر شبكة من خلال بث الوسائط (نقل المحتوى بطريقة يمكن من خلالها مشاهدة الأجزاء المستلمة أو الاستماع إليها فور وصولها، على عكس تنزيل ملف كامل ثم استخدامه)	أجهزة كمبيوتر شخصية مخصصة للمستخدم ومجهزة بشاشة ومكبر صوت
خادم الطباعة	يشارك طابعة واحدة أو أكثر عبر الشبكة، وبالتالي يزيل متاعب الوصول المادي	أجهزة الكمبيوتر بحاجة إلى طباعة شيء ما
خادم الصوت	يتيح لبرامج الكمبيوتر تشغيل وتسجيل الصوت، بشكل فردي أو تعاوني	برامج الكمبيوتر لنفس الكمبيوتر وعملاء الشبكة.
خادم الوكيل	يعمل كوسيط بين العميل والخادم، حيث يقبل حركة المرور الواردة من العميل ويرسلها إلى الخادم. وتشمل أسباب القيام بذلك التحكم في المحتوى والتصفية، وتحسين أداء حركة المرور، ومنع الوصول غير المصرح به إلى الشبكة أو ببساطة توجيه حركة المرور عبر شبكة كبيرة ومعقدة.	أي جهاز كمبيوتر متصل بالشبكة
الخادم الافتراضي	يتشارك موارد الأجهزة والبرامج مع خوادم افتراضية أخرى. ولا يوجد إلا كما هو محدد داخل برنامج متخصص يسمى المشرف الافتراضي . يقدم المشرف الافتراضي الأجهزة الافتراضية إلى الخادم كما لو كانت أجهزة مادية حقيقية. [11] تسمح تقنية المحاكاة الافتراضية للخادم ببنية تحتية أكثر كفاءة. [12]	أي جهاز كمبيوتر متصل بالشبكة
خادم الويب	يستضيف صفحات الويب . خادم الويب هو ما يجعل شبكة الويب العالمية ممكنة. يحتوي كل موقع ويب على خادم ويب واحد أو أكثر. كما يمكن لكل خادم استضافة مواقع ويب متعددة.	أجهزة الكمبيوتر مع متصفح الويب

يعتمد هيكل الإنترنت بالكامل تقريبًا على نموذج العميل والخادم . تقوم خوادم الجذر عالية المستوى ، ونظام أسماء النطاقات ، وأجهزة التوجيه بتوجيه حركة المرور على الإنترنت. هناك ملايين الخوادم المتصلة بالإنترنت، والتي تعمل باستمرار في جميع أنحاء العالم ^{[13] ويتطلب كل إجراء تقريبًا يتخذه مستخدم} الإنترنت العادي تفاعلًا واحدًا أو أكثر مع خادم واحد أو أكثر. هناك استثناءات لا تستخدم خوادم مخصصة؛ على سبيل المثال، مشاركة الملفات من نظير إلى نظير وبعض تطبيقات الهاتف (مثل Skype قبل Microsoft ).

تختلف متطلبات الأجهزة للخوادم بشكل كبير، وذلك حسب غرض الخادم وبرامجه. غالبًا ما تكون الخوادم أكثر قوة وتكلفة من العملاء الذين يتصلون بها.

يُستخدم خادم الأسماء لكل من الأجهزة والبرامج. بالنسبة لخوادم الأجهزة، يقتصر الأمر عادةً على الأجهزة المتطورة، على الرغم من أن خوادم البرامج يمكن أن تعمل على مجموعة متنوعة من الأجهزة.

نظرًا لأن الوصول إلى الخوادم يتم عادةً عبر شبكة، فإن العديد منها يعمل دون مراقبة بدون شاشة كمبيوتر أو جهاز إدخال أو أجهزة صوتية أو واجهات USB . لا تحتوي العديد من الخوادم على واجهة مستخدم رسومية (GUI). يتم تكوينها وإدارتها عن بُعد. يمكن إجراء الإدارة عن بُعد عبر طرق مختلفة بما في ذلك Microsoft Management Console (MMC) و PowerShell و SSH وأنظمة الإدارة خارج النطاق المستندة إلى المتصفح مثل iDRAC من Dell أو iLo من HP .

ستحتاج الخوادم الفردية التقليدية الكبيرة إلى التشغيل لفترات طويلة دون انقطاع. يجب أن تكون التوفر عالية جدًا، مما يجعل موثوقية الأجهزة ومتانتها في غاية الأهمية. ستكون خوادم المؤسسات المهمة للغاية متسامحة للغاية مع الأخطاء وتستخدم أجهزة متخصصة بمعدلات فشل منخفضة من أجل تعظيم وقت التشغيل . قد يتم دمج مصادر الطاقة غير المنقطعة للحماية من انقطاع التيار الكهربائي. تتضمن الخوادم عادةً التكرار في الأجهزة مثل مصادر الطاقة المزدوجة وأنظمة أقراص RAID وذاكرة ECC ، ^[14] جنبًا إلى جنب مع اختبارات الذاكرة قبل التمهيد والتحقق منها على نطاق واسع. قد تكون المكونات الحرجة قابلة للتبديل السريع ، مما يسمح للفنيين باستبدالها على الخادم قيد التشغيل دون إيقاف تشغيله، وللحماية من ارتفاع درجة الحرارة، قد تحتوي الخوادم على مراوح أكثر قوة أو تستخدم تبريدًا مائيًا . غالبًا ما يمكن تكوينها وتشغيلها وإيقاف تشغيلها أو إعادة تشغيلها عن بُعد، باستخدام إدارة خارج النطاق ، والتي تعتمد عادةً على IPMI . تكون أغلفة الخوادم عادةً مسطحة وواسعة ، ومصممة ليتم تركيبها على الرف، إما على رفوف مقاس 19 بوصة أو على رفوف مفتوحة .

غالبًا ما يتم وضع هذه الأنواع من الخوادم في مراكز بيانات مخصصة . وعادةً ما تتمتع هذه المراكز بطاقة مستقرة للغاية وإنترنت وأمان متزايد. كما أن الضوضاء أقل إثارة للقلق، ولكن استهلاك الطاقة وناتج الحرارة يمكن أن يشكل مشكلة خطيرة. غرف الخوادم مجهزة بأجهزة تكييف الهواء.

مجموعة الخوادم أو مجموعة الخوادم هي مجموعة من خوادم الكمبيوتر التي تحتفظ بها منظمة لتوفير وظائف الخادم التي تتجاوز بكثير قدرة جهاز واحد. غالبًا ما يتم بناء مراكز البيانات الحديثة الآن من مجموعات كبيرة جدًا من الخوادم الأكثر بساطة، ^[15] وهناك جهد تعاوني، مشروع الحوسبة المفتوحة حول هذا المفهوم.

تتواجد فئة من الخوادم المتخصصة الصغيرة تسمى الأجهزة الشبكية بشكل عام في الجزء الأدنى من المقياس، وغالبًا ما تكون أصغر من أجهزة الكمبيوتر المكتبية الشائعة.

الخادم المحمول له عامل شكل محمول، مثل الكمبيوتر المحمول . ^[16] وعلى النقيض من مراكز البيانات الكبيرة أو خوادم الرفوف، تم تصميم الخادم المحمول للنشر على الطريق أو النشر المؤقت في بيئات الطوارئ أو الكوارث أو البيئات المؤقتة حيث لا تكون الخوادم التقليدية مجدية بسبب متطلبات الطاقة والحجم ووقت النشر. ^[17] يشمل المستفيدون الرئيسيون من تقنية ما يسمى "الخادم أثناء التنقل" مديري الشبكات ومطوري البرامج أو قواعد البيانات ومراكز التدريب والعسكريين ووكالات إنفاذ القانون والطب الشرعي ومجموعات الإغاثة في حالات الطوارئ ومنظمات الخدمة. ^[18] لتسهيل قابلية النقل، يتم دمج ميزات مثل لوحة المفاتيح والشاشة والبطارية ( مصدر طاقة غير قابل للانقطاع ، لتوفير احتياطي للطاقة في حالة الفشل) والفأرة في الهيكل .

على الإنترنت، أنظمة التشغيل السائدة بين الخوادم هي توزيعات مفتوحة المصدر شبيهة بـ UNIX ، مثل تلك القائمة على Linux و FreeBSD ، ^[19] مع وجود Windows Server أيضًا بحصة كبيرة. يتم أيضًا نشر أنظمة التشغيل الاحتكارية مثل z/OS و macOS Server ، ولكن بأعداد أقل بكثير. تُستخدم الخوادم التي تعمل بنظام Linux عادةً كخوادم ويب أو بنوك بيانات. تُستخدم خوادم Windows للشبكات المصنوعة من عملاء Windows.

تتميز أنظمة التشغيل المتخصصة الموجهة للخادم تقليديًا بميزات مثل:

• واجهة المستخدم الرسومية غير متاحة أو اختيارية
• القدرة على إعادة تكوين وتحديث كل من الأجهزة والبرامج إلى حد ما دون إعادة التشغيل
• مرافق نسخ احتياطي متقدمة تسمح بإجراء نسخ احتياطية منتظمة ومتكررة عبر الإنترنت للبيانات الهامة ،
• نقل البيانات بشكل شفاف بين وحدات تخزين أو أجهزة مختلفة
• إمكانيات الشبكات المرنة والمتقدمة
• إمكانيات الأتمتة مثل البرامج الضارة في UNIX والخدمات في Windows
• أمان محكم للنظام، مع حماية متقدمة للمستخدم والموارد والبيانات والذاكرة.
• الكشف المتقدم والتنبيه بشأن ظروف مثل ارتفاع درجة الحرارة وفشل المعالج والقرص. ^[20]

في الممارسة العملية، تشترك العديد من أنظمة تشغيل سطح المكتب والخادم اليوم في قواعد التعليمات البرمجية المماثلة ، وتختلف في الغالب في التكوين.

في عام 2010، كانت مراكز البيانات (الخوادم والتبريد والبنية التحتية الكهربائية الأخرى) مسؤولة عن 1.1-1.5% من استهلاك الطاقة الكهربائية في جميع أنحاء العالم و1.7-2.2% في الولايات المتحدة. ^{[21] [ بحاجة لتحديث ]} تشير إحدى التقديرات إلى أن إجمالي استهلاك الطاقة لتكنولوجيا المعلومات والاتصالات يوفر أكثر من 5 أضعاف بصمته الكربونية ^[22] في بقية الاقتصاد من خلال زيادة الكفاءة.

يتزايد استهلاك الطاقة العالمي بسبب الطلب المتزايد على البيانات وعرض النطاق الترددي. يذكر مجلس الدفاع عن الموارد الطبيعية أن مراكز البيانات استخدمت 91 مليار كيلو وات في الساعة من الطاقة الكهربائية في عام 2013 وهو ما يمثل 3٪ من استخدام الكهرباء العالمي. ^{[23] [ بحاجة لتحديث ]}

ركزت الجماعات البيئية على انبعاثات الكربون من مراكز البيانات حيث أنها مسؤولة عن 200 مليون طن متري من ثاني أكسيد الكربون في عام واحد.

• الند للند