خادم (حوسبة)

الخادم هو نظام حاسوبي أو برمجي يُقدّم البيانات والموارد والخدمات لأجهزة حاسوب أخرى تُسمى " العملاء " على شبكة حاسوبية . ^{[ 1 ]} يُطلق على هذا التصميم اسم نموذج العميل والخادم . يُمكن للخوادم توفير وظائف متنوعة، تُسمى غالبًا "خدمات"، مثل مشاركة البيانات أو الموارد بين عدة عملاء أو إجراء عمليات حسابية لأحد العملاء. يُمكن لخادم واحد خدمة عدة عملاء، كما يُمكن لعميل واحد استخدام عدة خوادم. قد تعمل عملية العميل على نفس الجهاز أو قد تتصل عبر الشبكة بخادم على جهاز مختلف. ^{[ 2 ]} من أمثلة الخوادم الشائعة: خوادم قواعد البيانات ، وخوادم الملفات ، وخوادم البريد ، وخوادم الطباعة ، وخوادم الويب ، وخوادم الألعاب ، وخوادم التطبيقات . ^{[ 3 ]}

تُنفَّذ أنظمة العميل والخادم في أغلب الأحيان (ويُشار إليها غالبًا) بنموذج الطلب والاستجابة : يرسل العميل طلبًا إلى الخادم، الذي يُنفِّذ إجراءً ما ويرسل استجابةً إلى العميل، عادةً ما تتضمن نتيجةً أو إشعارًا بالاستلام. يُشير تصنيف جهاز حاسوب على أنه "جهاز خادم" إلى أنه مُخصَّص لتشغيل الخوادم. وهذا غالبًا ما يعني أنه أكثر قوةً وموثوقيةً من أجهزة الحاسوب الشخصية العادية. مع ذلك، قد تتكوَّن مجموعات الحوسبة الكبيرة أيضًا من العديد من مكونات الخادم البسيطة نسبيًا والقابلة للاستبدال.

يعود استخدام مصطلح " الخادم" في الحوسبة إلى نظرية الطوابير ، ^{[ 4 ]} حيث يعود تاريخه إلى منتصف القرن العشرين، وقد استُخدم بشكل ملحوظ في بحث كيندال (1953) (إلى جانب "الخدمة")، وهو البحث الذي قدم فيه كيندال ترميزه . في أبحاث سابقة، مثل بحث إيرلانغ (1909) ، استُخدمت مصطلحات أكثر تحديدًا مثل "مشغلي الهاتف".

في مجال الحوسبة، يعود استخدام مصطلح "الخادم" على الأقل إلى RFC 5 (1969)، ^{[ 5 ]} وهي إحدى أقدم الوثائق التي تصف شبكة ARPANET (سلف الإنترنت )، ويُقابل بمصطلح "المستخدم"، مما يميز بين نوعين من المضيفين : "مضيف الخادم" و"مضيف المستخدم". كما يعود استخدام مصطلح "الخدمة" إلى وثائق سابقة، مثل RFC 4، ^{[ 6 ]} حيث يُقارن بين "مضيف الخدمة" و"مضيف المستخدم".

يُعرّف ملف المصطلحات الخادم بالمعنى الشائع لعملية تؤدي خدمة للطلبات، وعادة ما تكون عن بعد، ^{[ 7 ]} مع إصدار عام 1981 الذي ينص على ما يلي: ^{[ 8 ]}

الخادم (اسم): نوع من البرامج الخفية التي تؤدي خدمة للمُرسِل، والتي غالبًا ما تعمل على جهاز كمبيوتر آخر غير الجهاز الذي يعمل عليه الخادم.

كان متوسط ​​استخدام الخادم في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين يتراوح بين 5 و 15٪، ولكن مع اعتماد تقنية المحاكاة الافتراضية، بدأ هذا الرقم في زيادة عدد الخوادم المطلوبة. ^{[ 9 ]}

بالمعنى الدقيق، يشير مصطلح "الخادم" إلى برنامج أو عملية حاسوبية (برنامج قيد التشغيل). ومن خلال المجاز ، يشير إلى جهاز يُستخدم (أو جهاز مُخصص) لتشغيل برنامج خادم واحد أو أكثر. على الشبكة، يُسمى هذا الجهاز "مضيفًا" . بالإضافة إلى "الخادم" ، تُستخدم كلمتا "يخدم" و "خدمة" (كفعل واسم على التوالي) بكثرة، بينما لا تُستخدم كلمتا "مُقدِّم الخدمة" و "خادم" بكثرة. ^{[ أ ]} قد تشير كلمة "خدمة" (اسم) إلى الشكل المجرد للوظيفة، مثل " خدمة الويب" . أو قد تشير إلى برنامج حاسوبي يُحوِّل الحاسوب إلى خادم، مثل " خدمة ويندوز ". في الأصل، كان يُستخدم مصطلح "الخادم" بمعنى "الخوادم تخدم المستخدمين" (و"المستخدمون يستخدمون الخوادم")، بمعنى "يُطيع"، أما اليوم فيُقال غالبًا "الخوادم تُقدِّم البيانات"، بنفس معنى "تُعطي". على سبيل المثال، " خوادم الويب " تُقدِّم صفحات الويب للمستخدمين أو "تُلبِّي طلباتهم".

يُعدّ الخادم جزءًا من نموذج العميل والخادم ؛ ففي هذا النموذج، يُقدّم الخادم البيانات للعملاء . وتتسم طبيعة الاتصال بين العميل والخادم بالطلب والاستجابة . وهذا يختلف عن نموذج الند للند، حيث تكون العلاقة تبادلية عند الطلب. من حيث المبدأ، يُعتبر أي برنامج حاسوبي يُمكن استخدامه أو استدعاؤه من قِبل برنامج آخر (خاصةً عن بُعد، ولا سيما لمشاركة مورد) خادمًا، بينما يُعتبر البرنامج أو البرامج المستدعِية عميلًا. وبالتالي، يُمكن لأي حاسوب عام متصل بشبكة استضافة خوادم. على سبيل المثال، إذا تمت مشاركة الملفات على جهاز ما بواسطة برنامج ما، فإن هذا البرنامج يُعتبر خادم ملفات . وبالمثل، يُمكن تشغيل برامج خوادم الويب على أي حاسوب قادر على ذلك، وبالتالي يُمكن لجهاز كمبيوتر محمول أو شخصي استضافة خادم ويب.

على الرغم من أن نموذج الطلب والاستجابة هو الأكثر شيوعًا في تصميمات العميل والخادم، إلا أن هناك نماذج أخرى، مثل نموذج النشر والاشتراك . في هذا النموذج، يسجل العملاء أنفسهم لدى خادم النشر والاشتراك، ويشتركون في أنواع محددة من الرسائل؛ ويمكن أن يتم هذا التسجيل الأولي عبر نموذج الطلب والاستجابة. بعد ذلك، يقوم خادم النشر والاشتراك بإعادة توجيه الرسائل المطابقة إلى العملاء دون أي طلبات إضافية: إذ يقوم الخادم بإرسال الرسائل إلى العميل، بدلاً من أن يقوم العميل بسحب الرسائل من الخادم كما هو الحال في نموذج الطلب والاستجابة. ^{[ 10 ]}

يتمثل دور الخادم في مشاركة البيانات والموارد وتوزيع العمل. كما يمكن لجهاز الخادم تشغيل برامجه الخاصة؛ وبحسب الحالة، قد يكون ذلك جزءًا من معاملة تبادلية ، أو مجرد إمكانية تقنية. يوضح الجدول التالي عدة سيناريوهات لاستخدام الخادم.

تعتمد بنية الإنترنت بأكملها تقريبًا على نموذج العميل والخادم . وتُوجّه خوادم أسماء النطاقات ( DNS ) وأجهزة التوجيه حركة البيانات على الإنترنت. هناك ملايين الخوادم المتصلة بالإنترنت، والتي تعمل باستمرار في جميع أنحاء العالم ^{[ 13 ]} ، ويتطلب كل إجراء تقريبًا يقوم به مستخدم الإنترنت العادي تفاعلًا واحدًا أو أكثر مع خادم واحد أو أكثر. وهناك استثناءات لا تستخدم خوادم مخصصة؛ على سبيل المثال، مشاركة الملفات من نظير إلى نظير وبعض تطبيقات الاتصالات الهاتفية (مثل سكايب قبل ظهور مايكروسوفت ).

تختلف متطلبات الأجهزة للخوادم اختلافًا كبيرًا، وذلك تبعًا لغرض الخادم وبرمجياته. غالبًا ما تكون الخوادم أقوى وأغلى ثمنًا من الأجهزة العميلة التي تتصل بها.

يُستخدم خادم الأسماء لكلٍ من مكونات الأجهزة والبرامج. بالنسبة لخوادم الأجهزة، يقتصر استخدامه عادةً على الأجهزة المتطورة، بينما يمكن تشغيل خوادم البرامج على مجموعة متنوعة من الأجهزة.

بما أن الوصول إلى الخوادم يتم عادةً عبر الشبكة، فإن العديد منها يعمل تلقائيًا دون شاشة كمبيوتر أو جهاز إدخال أو أجهزة صوتية أو منافذ USB . ولا تحتوي العديد من الخوادم على واجهة مستخدم رسومية (GUI). ويتم تكوينها وإدارتها عن بُعد. ويمكن إجراء الإدارة عن بُعد عبر طرق متنوعة، بما في ذلك وحدة تحكم إدارة مايكروسوفت (MMC)، و PowerShell ، و SSH، وأنظمة إدارة خارج النطاق المستندة إلى المتصفح ، مثل iDRAC من Dell أو iLO من HP .

على الإنترنت، تُهيمن أنظمة التشغيل مفتوحة المصدر الشبيهة بنظام يونكس ، مثل تلك المبنية على لينكس وفري بي إس دي ، على الخوادم ^{[ 19 ]} ، مع حصة ملحوظة لنظام ويندوز سيرفر . كما تُستخدم أنظمة تشغيل احتكارية مثل z/OS وماك أو إس سيرفر ، ولكن بأعداد أقل بكثير. تُستخدم الخوادم التي تعمل بنظام لينكس عادةً كخوادم ويب أو قواعد بيانات. أما خوادم ويندوز، فتُستخدم في الشبكات التي تتكون من عملاء ويندوز.

لطالما تميزت أنظمة التشغيل المتخصصة الموجهة للخوادم بميزات مثل:

• واجهة المستخدم الرسومية غير متوفرة أو اختيارية
• القدرة على إعادة تكوين وتحديث كل من الأجهزة والبرامج إلى حد ما دون الحاجة إلى إعادة التشغيل
• مرافق نسخ احتياطي متطورة تسمح بإجراء نسخ احتياطية منتظمة ومتكررة عبر الإنترنت للبيانات الهامة ،
• نقل البيانات بشفافية بين وحدات التخزين أو الأجهزة المختلفة
• إمكانيات شبكات مرنة ومتقدمة
• إمكانيات التشغيل الآلي مثل البرامج الخفية في نظام يونكس والخدمات في نظام ويندوز
• أمان نظام محكم، مع حماية متقدمة للمستخدم والموارد والبيانات والذاكرة.
• الكشف المتقدم والتنبيه بشأن حالات مثل ارتفاع درجة الحرارة، وفشل المعالج والقرص. ^{[ 20 ]}

من الناحية العملية، تشترك العديد من أنظمة تشغيل أجهزة سطح المكتب والخوادم اليوم في قواعد بيانات برمجية متشابهة ، وتختلف في الغالب في التكوين.

في عام 2024، استهلكت مراكز البيانات (الخوادم، وأنظمة التبريد، والبنية التحتية الكهربائية الأخرى) 415 تيراواط ساعة من الطاقة الكهربائية، وشكّلت ما يقارب 1.5% من استهلاك الطاقة الكهربائية عالميًا، ^{[ 21 ]} و4.4% في الولايات المتحدة. ^{[ 22 ]} وتشير إحدى التقديرات إلى أن إجمالي استهلاك الطاقة لتكنولوجيا المعلومات والاتصالات يوفر أكثر من خمسة أضعاف انبعاثات الكربون ^{[ 23 ]} في باقي القطاعات الاقتصادية من خلال رفع الكفاءة.

تتركز المخاوف بشأن التأثير البيئي لمراكز البيانات على استهلاكها للكهرباء والانبعاثات المرتبطة بها، لا سيما مع ازدياد أحمال عمل الذكاء الاصطناعي ومتطلبات الخوادم والتبريد. ^{[ 24 ]}

• الند للند