s02）サーバーとはいえ仕組みはパソコン

2024年03月27日

パソコンの仕組みをイメージしてみましょう。パソコンはストレージにデータを保存し、作業に必要なデータをメモリに読み込んでCPUが演算を行うというのが基本の流れです。
サーバーも仕組みはパソコンとほとんど同じです。

サーバーの物理的な中身

サーバーの外側のケース（筐体きょうたい）の中には「マザーボード」という一枚の基盤が収められています。このマザーボードに全ての部品が接続されて電気信号をやりとりしています。
CPU、メモリ、ストレージ（HDD、SSD）などもマザーボードに装着されていたり、ケーブルでつながっています。

ストレージHDDとSSD

HDD

磁気によってディスクにデータを記録します。データの読み書きをする部分をヘッドといい、ヘッドはディスクの回転などによってデータの読み書き位置まで移動します。読み書きに時間がかかりますが大容量でも安価で販売されています。

SSD

半導体素子を利用した記憶媒体のフラッシュメモリに電気的にデータを書き込みます。可動部分がなく、データの読み書きが電気信号によって行われるため高速です。HDDより高額です。

部品の役割

CPUは処理に必要な演算を行い、データを加工し、クライアントに求められたデータを作成します。CPUはデータを保持できず、CPUが作業中のデータはメモリが保持します。CPUはメモリが保持しているデータから処理に必要なものを呼び出し、演算によって書き出し、再度メモリに書き込むことを繰り返します。

メモリは作業中のデータを一時的に置いておく小さな領域なので、サーバーが保持する全てのデータを置いておくことはできません。また、サーバーの電源が切れるとメモリ上の全てのデータは消えてしまいます。

長期保存するのはストレージ

作業を終えた後のデータを長期で保存するのはHDDやSSDなどのストレージです。ストレージは作業を終えたデータをメモリから受け取って保存します。そして次の作業に必要なデータをメモリに渡します。ストレージに保存したデータは電源が切れても削除されないためサーバーが持つ全てのデータを保存できます。CPUはこれら一連のデータの流れを制御する役割も担っています。

CPUとメモリとストレージ

CPUとメモリとストレージの働きは、脳と机と引き出しにたとえられます。人が作業をするときには必要な道具をすべて机に出します。脳はそれらを使って考え、新しいものを作ります。作業が終わると机の上のものは再び引き出しに戻します。道具の使い方や引き出しの開け閉めをコントロールしているのは「脳=CPU」ということです。

「CPU」-「制御装置」
各部におけるデータの流れや入出力などをコントロール。

「CPU」-「演算装置」
プログラムが指示する順序で四則演算や論理演算を行いデータを加工。

「メモリ」
CPUが直接アクセスして作業中のデータを一時的に保持。高速で読み書きができるが容量が小さい。電源が切れるとデータが消える (揮発性)

「ストレージ」
作業後のデータをメモリから受け取って保存。CPUは直接アクセスできないため作業に使うデータはメモリに読み出す必要がある。メモリと比較して読み書きが遅いが大容量で電源が落ちてもデータは消えない (不揮発性・永続性)

サーバーを使うために必要なもの

サーバーは本体だけでは使えず、クライアントと接続しなければサーバーはサービスを提供できないため、ネットワークの接続環境や電源も必要です。これらは一時的な断絶でもサーバーが使用できなくなるため、簡単に切断されないようにしておきましょう。

初期設定などでは、管理用の入出力装置(ディスプレイやキーボード)も必要となります。

そして、OS(オペレーティングシステム) も必要です。OSにはWindows ServeやLinuxなどの種類があります。OSは人がコンピューターを扱うためのインターフェイスを提供するソフトウェアで、 OSが無ければコンピューターは使用できません。（日常使用しているパソコンにも必ずOSがインストールされています。）

また、サーバーそれぞれの機能に応じたアプリケーションも必要です。

みなさんが普段お使いのメールシステムも、メールサーバーがあることで動いています。ホームページが見られるのも、WEBサーバーにWEBアプリケーションが入っているからです。

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安心のためのボディガード

サーバーを利用するうえで必要ではありませんが、サーバーを守る設備があると安心です。サーバーは個人用のパソコンに比べて、保存しているデータや運用しているシステムのボリュームが多く、また重要度が高いケースがあり、故障や災害で損失した場合の損害は大きなものになります。
そのため、一般的にはパソコンでは通常用いられない設備によって保護されています。

サーバーが損傷するパターン

・停電が突然起こると、サーバーは何の準備もなくシャットダウンさせられるため、作業中のデータが破損することがあります。
・サーバー本体が熱を持ちすぎるとオーバーヒートになり、ソフトウェアの異常終了や機器内部の電子部品の故障が起きることがあります。
・サーバーを設置している建物が大規模な火災や地震に見舞われた場合、サーバー本体が消失してしまいます。
・サーバーは第三者の悪意の標的になりやすいため、それらの攻撃にさらされることもあります。

これらのリスクからサーバーを守る設備もさまざまなものがあります。
小さな投資で導入できるものから大規模で安全性の高いものまでありますので、サーバーの重要度や予算に合わせて導入しましょう。