サーバー（コンピューティング）

サーバーとは、コンピュータネットワーク上の「クライアント」と呼ばれる他のコンピュータにデータ、リソース、またはサービスを提供するコンピュータまたはソフトウェアシステムのことです。^{[ 1 ]}このアーキテクチャはクライアント/サーバーモデルと呼ばれます。サーバーは、複数のクライアント間でデータやリソースを共有したり、クライアントのために計算を実行したりするなど、さまざまな機能（多くの場合「サービス」と呼ばれます）を提供できます。1つのサーバーが複数のクライアントにサービスを提供でき、1 つのクライアントが複数のサーバーを使用できます。クライアントプロセスは同じデバイス上で実行することも、ネットワーク経由で別のデバイス上のサーバーに接続することもできます。^{[ 2 ]}一般的なサーバーには、データベースサーバー、ファイルサーバー、メールサーバー、プリントサーバー、Web サーバー、ゲームサーバー、アプリケーションサーバーなどがあります。^{[ 3 ]}

クライアント/サーバーシステムは、リクエスト/レスポンスモデルによって実装されることが最も多く（そしてしばしばこのモデルと同一視される）、クライアントがサーバーにリクエストを送信すると、サーバーは何らかの処理を実行し、結果または確認応答をクライアントに返信します。コンピュータを「サーバークラスハードウェア」と指定することは、そのコンピュータがサーバーを実行するために特化していることを意味します。これは多くの場合、標準的なパーソナルコンピュータよりも高性能で信頼性が高いことを意味します。ただし、大規模なコンピューティングクラスタは、比較的単純で交換可能な多数のサーバーコンポーネントで構成されている場合もあります。

コンピューティングにおける「サーバー」という言葉の使用は、待ち行列理論^{[ 4 ]}に由来し、20世紀半ばに遡り、特にケンドールの記法を導入した論文であるケンドール(1953)（「サービス」とともに）で使用されている。アーラン(1909)などの初期の論文では、「電話オペレーター」などのより具体的な用語が使用されている。

コンピューティングにおいて、「server」は少なくともRFC 5（1969年）^{[ 5 ]}にまで遡り、 ARPANET （インターネットの前身）を記述した最も初期の文書の1つであり、「user」と対比され、「server-host」と「user-host」という2種類のホストを区別している。「serving」の使用もRFC 4 ^{[ 6 ]}などの初期の文書に遡り、 「serving-host」と「using-host」を対比している。

ジャーゴンファイルでは、サーバーを、通常はリモートで要求に対するサービスを提供するプロセスという一般的な意味で定義しています^{[ 7 ]。} 1981年版では次のように書かれています^{[ 8 ]。}

サーバー n. 要求元に対してサービスを提供するデーモンの一種で、多くの場合、サーバーが動作するコンピュータとは別のコンピュータ上で動作します。

2000年代初頭のサーバーの平均利用率は5～15%でしたが、仮想化の導入により、必要なサーバー数が増加し始めました。^{[ 9 ]}

厳密に言えば、サーバーという用語はコンピュータ プログラムまたはプロセス(実行中のプログラム)を指します。換喩的に、それは 1 つまたは複数のサーバー プログラムを実行するために使用されるデバイス (または専用のデバイス) を指します。ネットワーク上では、そのようなデバイスはホストと呼ばれます。サーバーに加えて、 serveとservice (それぞれ動詞と名詞として)という単語がよく使われますが、 servicerとservant は使われません。^{[ a ]} service (名詞)という単語は、 Web サービスなどの機能の抽象的な形式を指す場合があります。あるいは、 Windows サービスのように、コンピュータをサーバーに変えるコンピュータ プログラムを指す場合もあります。元々は「サーバーはユーザーにサービスを提供する」(および「ユーザーはサーバーを使用する)」という意味で「従う」という意味で使われていましたが、今日では「サーバーはデータを提供する」という意味で「与える」と言うことがよくあります。たとえば、Web サーバーは「Web ページをユーザーに提供する」または「ユーザーのリクエストを処理する」

サーバーはクライアント・サーバーモデルの一部であり、このモデルではサーバーがクライアントにデータを提供します。クライアントとサーバー間の通信は要求と応答です。これは、オンデマンドの相互関係であるピアツーピアモデルとは対照的です。原則として、他のプロセスから使用または呼び出し可能なコンピュータ化されたプロセス（特にリモートで、特にリソースを共有するために）はすべてサーバーであり、呼び出し元のプロセスはクライアントです。したがって、ネットワークに接続された汎用コンピュータであれば、サーバーをホストできます。たとえば、デバイス上のファイルが何らかのプロセスによって共有されている場合、そのプロセスはファイルサーバーです。同様に、Webサーバーソフトウェアは、適切なコンピュータであればどれでも実行できるため、ラップトップやパーソナルコンピュータでもWebサーバーをホストできます。

リクエスト・レスポンスは最も一般的なクライアント・サーバー設計ですが、パブリッシュ・サブスクライブ パターンなど、他の設計もあります。パブリッシュ・サブスクライブ パターンでは、クライアントはパブリッシュ・サブスクライブ サーバーに登録し、指定されたタイプのメッセージを購読します。この最初の登録はリクエスト・レスポンスで行うことができます。その後、パブリッシュ・サブスクライブ サーバーは、追加のリクエストなしに一致するメッセージをクライアントに転送します。リクエスト・レスポンスのようにクライアントがサーバーからメッセージをプルするのではなく、サーバーがクライアントにメッセージをプッシュします。 ^{[ 10 ]}

サーバーの役割は、データの共有、リソースの共有、および作業の分散です。サーバーコンピュータは、自身のコンピュータプログラムを実行することもできます。状況によっては、これは相互利益に基づく取引の一部であったり、単なる技術的な可能性であったりします。以下の表は、サーバーが使用されるいくつかのシナリオを示しています。

インターネットの構造のほぼ全体は、クライアント/サーバーモデルに基づいています。上位レベルのルートネームサーバー、DNS、およびルーターがインターネット上のトラフィックをルーティングします。インターネットには、世界中で継続的に稼働している何百万ものサーバーが接続されており^{[ 13 ]} 、通常のインターネットユーザーが行うほぼすべてのアクションは、1つ以上のサーバーとの1つ以上のやり取りを必要とします。専用サーバーを使用しない例外もあります。たとえば、ピアツーピアのファイル共有や、電話の実装の一部（たとえば、Microsoft以前のSkype）などです。

サーバーのハードウェア要件は、サーバーの用途やソフトウェアによって大きく異なります。サーバーは、接続するクライアントよりも高性能で高価な場合が多いです。

ネームサーバーは、ハードウェアとソフトウェアの両方に使用されます。ハードウェアサーバーの場合、通常はハイエンドのマシンを指しますが、ソフトウェアサーバーはさまざまなハードウェア上で動作可能です。

サーバーは通常ネットワーク経由でアクセスされるため、多くはコンピューターモニターや入力デバイス、オーディオハードウェア、USBインターフェースなどを必要とせず、無人で稼働します。多くのサーバーにはグラフィカルユーザーインターフェース（GUI）がありません。サーバーはリモートで構成および管理されます。リモート管理は、 Microsoft Management Console（MMC）、PowerShell、SSH、 DellのiDRACやHPのiLoなどのブラウザベースの帯域外管理システムなど、さまざまな方法で行うことができます。

インターネット上では、サーバーにおける主要なオペレーティングシステムは、 LinuxやFreeBSDをベースとしたUNIXライクなオープンソースディストリビューションであり、^{[ 19 ]} Windows Serverもかなりのシェアを占めている。z /OSやmacOS Serverなどのプロプライエタリなオペレーティングシステムも導入されているが、その数ははるかに少ない。Linuxを実行するサーバーは、Webサーバーやデータベースとしてよく使用される。Windows Serverは、Windowsクライアントで構成されるネットワークに使用される。

サーバー向けに特化したオペレーティングシステムには、従来以下のような機能がありました。

• GUIは利用できません、またはオプションです
• 再起動せずに、ハードウェアとソフトウェアの両方をある程度再構成および更新できる機能
• 重要なデータの定期的かつ頻繁なオンラインバックアップを可能にする高度なバックアップ機能、
• 異なるボリューム間またはデバイス間での透過的なデータ転送
• 柔軟で高度なネットワーク機能
• UNIXのデーモンやWindowsのサービスといった自動化機能
• 高度なユーザー、リソース、データ、メモリ保護機能を備えた、強固なシステムセキュリティ。
• 過熱、プロセッサやディスクの故障などの状態に対する高度な検出と警告。^{[ 20 ]}

実際には、今日では多くのデスクトップおよびサーバーオペレーティングシステムが類似したコードベースを共有しており、違いは主に構成部分に限られている。

2024年には、データセンター（サーバー、冷却装置、その他の電気インフラ）が415テラワット時の電力を消費し、世界の電力消費量の約1.5％^{[ 21 ]}、米国では4.4％^{[ 22 ]}を占めました。情報通信技術の総エネルギー消費は、効率を高めることで、経済の他の分野における二酸化炭素排出量の5倍以上を削減するという試算もあります^{[ 23 ] 。}

データセンターの環境への影響に関する懸念は、特にAIワークロードの増加に伴いサーバーと冷却の要件が増大するにつれて、電力需要とそれに伴う排出量に集中している。^{[ 24 ]}

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