Was ist ein Server? Aufgaben, Arten und Aufbau einfach erklärt

Du öffnest eine Webseite, meldest dich morgens am Firmenrechner an, speicherst ein Dokument auf dem Laufwerk „Gemeinsame Dateien“ oder rufst deine Mails ab. Bei jedem dieser Vorgänge antwortet ein Rechner, den du nie gesehen hast und der irgendwo in einem Schrank, einem Serverraum oder einem Rechenzentrum steht. Das ist ein Server.

Im Beitrag Was ist ein Computernetzwerk? hast du gelernt, dass „Server“ zuerst eine Rolle ist. Jetzt schauen wir uns an, was dahintersteckt: Was einen Server von einem normalen PC unterscheidet, welche Arten es gibt und worauf man bei der Planung achtet.

Was ist ein Server?

Ein Server stellt anderen Geräten, den Clients, einen Dienst bereit und wartet darauf, dass jemand ihn nutzt. Der Begriff hat zwei Bedeutungen, die man auseinanderhalten sollte:

• Server als Software: Ein Programm, das einen Dienst anbietet, zum Beispiel ein Webserver, ein Mailserver oder ein DNS-Server.
• Server als Hardware: Der Rechner, auf dem diese Programme laufen.

Beides gehört zusammen. Auf einem Server-Rechner laufen oft mehrere Server-Programme gleichzeitig, und umgekehrt kann ein Dienst auf mehrere Rechner verteilt sein. Im Alltag ist meist klar, was gemeint ist. Wenn jemand sagt „Der Server ist ausgefallen“, kann das also den Rechner, das Betriebssystem oder nur einen einzelnen Dienst betreffen.

Ein Server ist nicht automatisch ein besonders großes oder teures Gerät. Es kommt auf die Aufgabe an. Auch ein kleiner Mini-PC, auf dem ein Dateidienst läuft, ist ein Server.

Server und PC im Vergleich

Technisch bestehen beide aus denselben Grundbausteinen, die du im Beitrag Hardware und Software kennengelernt hast: Prozessor, Arbeitsspeicher, Speicher, Netzwerkkarte. Der Unterschied liegt in der Auslegung für den Dauerbetrieb:

	Arbeitsplatz-PC	Server
Betriebszeit	Einige Stunden am Tag	Rund um die Uhr, oft über Jahre
Ausfallsicherheit	Meist keine Redundanz	Doppelte Netzteile, Hot-Swap-Laufwerke, RAID, redundante Lüfter
Arbeitsspeicher	Normaler RAM	Meist ECC-RAM, der Speicherfehler erkennt und korrigiert
Ausbaubarkeit	Begrenzt	Viele Prozessorkerne, großer Arbeitsspeicher, viele Laufwerke
Fernverwaltung	Selten	Eigener Verwaltungscontroller (BMC), Zugriff auch bei ausgeschaltetem System
Bauform	Tower oder Notebook	Rack, Tower oder Blade
Betriebssystem	Windows, macOS, Linux mit Oberfläche	Windows Server oder Linux, oft ohne grafische Oberfläche
Kosten	Gering	Höher, auch wegen Support und Garantie

Das Grundprinzip dahinter lautet: Beim PC ist ein Ausfall ärgerlich für einen Benutzer. Beim Server steht oft ein ganzer Betrieb still. Deshalb gibt man bei Servern mehr Geld für Zuverlässigkeit aus.

ECC-Speicher: Warum Server Fehler korrigieren

Im Arbeitsspeicher kann ein einzelnes Bit durch äußere Einflüsse kippen, zum Beispiel durch kosmische Strahlung. Beim PC bleibt das meist unbemerkt oder führt zu einem Absturz. ECC-Speicher (Error-Correcting Code) legt zusätzliche Prüfbits ab. Damit lässt sich ein gekipptes Bit erkennen und korrigieren, und zwei kippende Bits werden zumindest erkannt. Bei einem Server, der über Monate ohne Neustart läuft und wichtige Daten verarbeitet, ist das eine sinnvolle Absicherung.

Bauformen

• Tower-Server: Gleicht äußerlich einem großen PC. Praktisch für kleine Firmen ohne Serverschrank, auch gut zu kühlen und leise.
• Rack-Server: Flache Geräte, die in einen genormten 19-Zoll-Schrank (Rack) geschraubt werden. Sie sparen Platz und lassen sich übersichtlich verkabeln. Das ist die Standardform in Rechenzentren und Serverräumen.
• Blade-Server: Sehr schmale Einschubkarten, die in ein gemeinsames Gehäuse gesteckt werden und sich Netzteile und Lüfter teilen. Sie bieten hohe Dichte und kommen vor allem in großen Umgebungen vor.

Höheneinheiten im Rack

Die Höhe von Geräten im Rack wird in Höheneinheiten (HE, englisch U für Unit) angegeben. Eine Höheneinheit ist 1,75 Zoll hoch, das sind 44,45 mm. Die Breite des Racks ist mit 19 Zoll genormt, das entspricht 482,6 mm. Ein Server mit „1 HE“ ist also 44,45 mm hoch, einer mit „2 HE“ 88,9 mm. Ein Standardschrank mit 42 HE bietet Platz für:

42 HE × 44,45 mm = 1.866,9 mm nutzbare Höhe

Je höher ein Server baut, desto mehr Laufwerke und Erweiterungskarten passen hinein, und desto leiser kann er gekühlt werden, weil größere Lüfter möglich sind. Flache 1-HE-Geräte sind dichter, aber lauter und enger.

Woraus ein Server besteht

Komponente	Besonderheit beim Server	Nutzen
Prozessor	Oft zwei Sockel, viele Kerne	Viele Aufgaben gleichzeitig, zum Beispiel mehrere virtuelle Maschinen
Arbeitsspeicher	ECC, viele Steckplätze	Fehlerkorrektur, großer Ausbau
Laufwerke	Hot-Swap-Schächte, oft im RAID	Austausch im laufenden Betrieb, Schutz vor Plattenausfall
Netzteile	Zwei, im Betrieb tauschbar	Fällt eines aus, läuft der Server weiter
Netzwerkanschlüsse	Mehrere, oft 10 Gbit/s und mehr	Mehr Durchsatz, Ausfallsicherheit durch zwei Wege
Verwaltungscontroller	BMC mit eigener Netzwerkbuchse (zum Beispiel iLO, iDRAC oder IPMI)	Fernzugriff, Neustart und Diagnose auch ohne laufendes Betriebssystem
Lüfter	Redundant, tauschbar	Kühlung bleibt auch bei einem Defekt gewährleistet

Wie ein Netzteil aus 230 V Wechselspannung die Spannungen für diese Bauteile erzeugt, kennst du aus dem Beitrag Netzteile verstehen. Beim Server kommt die Redundanz dazu: Zwei Netzteile hängen idealerweise an zwei getrennten Stromkreisen oder USVs.

Serverrollen: Was ein Server alles tun kann

Nach dem Dienst, den ein Server anbietet, spricht man von Rollen. Du kennst schon einige aus früheren Beiträgen:

Rolle	Aufgabe	Typische Ports
Dateiserver	Zentrale Ablage von Dokumenten, Freigaben für Benutzer	TCP 445 (SMB), TCP/UDP 2049 (NFS)
Webserver	Liefert Webseiten und Webanwendungen aus	TCP 80 (HTTP), TCP 443 (HTTPS)
Mailserver	Versendet und verwaltet E-Mails	TCP 25 (SMTP), TCP 143 (IMAP)
Datenbankserver	Speichert strukturierte Daten und beantwortet Abfragen	TCP 3306 (MySQL), TCP 5432 (PostgreSQL), TCP 1433 (SQL Server)
DNS-Server	Löst Namen in IP-Adressen auf	UDP und TCP 53
DHCP-Server	Verteilt IP-Adressen und Einstellungen	UDP 67 und 68
Verzeichnisdienst	Zentrale Benutzer- und Rechteverwaltung (zum Beispiel Active Directory)	TCP/UDP 389 (LDAP), TCP 636 (LDAPS)
Druckserver	Verwaltet Drucker und Druckaufträge	Je nach Verfahren
Backup-Server	Sichert Daten anderer Systeme	Je nach Software

Die genauen Funktionen von DHCP und DNS hast du in den Beiträgen DHCP verstehen und DNS verstehen kennengelernt. Die Ports erklärt der Beitrag TCP/IP-Modell erklärt. Ob ein Rechner mehrere Rollen übernimmt, ist eine Abwägung: Wenige Rollen pro Server machen Fehler überschaubarer, viele Rollen sparen Hardware, erhöhen aber das Risiko, dass ein Ausfall mehrere Dienste gleichzeitig trifft.

Physisch, virtuell oder in der Cloud

Ein Server muss heute nicht mehr ein eigener Kasten sein:

	Physischer Server	Virtueller Server	Server in der Cloud
Was ist das?	Ein eigenes Gerät	Ein Server als Software auf einem anderen Rechner	Ein virtueller Server beim Anbieter
Vorteil	Volle Leistung, volle Kontrolle	Mehrere Server auf einer Hardware, schnell bereitgestellt	Keine eigene Hardware, flexibel mietbar
Nachteil	Anschaffung, Platz, Wartung	Ausfall des Hosts trifft alle	Laufende Kosten, Abhängigkeit vom Anbieter

Wie virtuelle Server funktionieren, behandelt der Beitrag Virtualisierung verstehen.

Verfügbarkeit: Wie viel Ausfall ist akzeptabel?

Bei Servern spricht man von Verfügbarkeit: Zu welchem Anteil der Zeit steht der Dienst zur Verfügung? Angegeben wird sie in Prozent. Die Zahlen sehen alle ähnlich aus, doch die Ausfallzeit unterscheidet sich stark. Ein Jahr hat 8.760 Stunden:

Verfügbarkeit	Ausfallzeit pro Jahr	Rechnung
99 %	3,65 Tage	8.760 h × 0,01 = 87,6 h
99,9 %	8,76 Stunden	8.760 h × 0,001
99,99 %	52,6 Minuten	8.760 h × 0,0001 = 0,876 h
99,999 %	5,26 Minuten	8.760 h × 0,00001 = 0,0876 h

Jede zusätzliche Neun macht den Betrieb deutlich teurer: doppelte Hardware, Cluster, redundante Anbindungen, Überwachung rund um die Uhr. Für ein Büro, das nur tagsüber arbeitet, reichen oft 99 Prozent. Ein Onlineshop oder ein Krankenhaus braucht mehr. Wichtig ist, vor der Planung zu klären, wie viel Ausfall das Unternehmen verkraftet. Wie man mit Ausfällen umgeht, zeigen die folgenden Beiträge zu RAID, zur 3-2-1-Backup-Regel und zum Monitoring um.

Strom und Wärme nicht vergessen

Ein Server läuft ununterbrochen, und das kostet. Im Beitrag Elektrische Energie haben wir einen Server mit 200 W durchgerechnet: Das sind 1.752 kWh im Jahr, bei 0,30 € je kWh etwa 525 €. Dazu kommt die Wärme. Praktisch die gesamte aufgenommene elektrische Leistung wird zu Wärme, ein Server mit 300 W heizt also wie ein kleiner Heizlüfter. In einem engen Raum ohne Lüftung steigt die Temperatur schnell, und die Geräte schalten sich ab oder altern früher. Serverräume brauchen deshalb Kühlung und eine Absicherung gegen Stromausfall durch eine USV.

Praxisbeispiel: Die Server der kleinen Firma

Die Firma betreibt ihre Server im Server-VLAN 30 mit dem Netz 192.168.10.128/26. Der Administrator hat die Rollen so verteilt:

Name	Rolle	IP-Adresse	Dienste
srv-infra	DHCP, DNS	192.168.10.130	UDP 67/68, UDP/TCP 53
srv-files	Dateiserver	192.168.10.140	TCP 445
srv-backup	Backup-Server	192.168.10.150	Je nach Backup-Software

Alle drei sind 1-HE-Rack-Server im Wandschrank. Dank der Trennung in Rollen betrifft ein Ausfall des Dateiservers nicht gleichzeitig die Adressvergabe. Wie das VLAN aufgebaut ist, steht im Beitrag VLAN verstehen.

Kapazität planen

Der Dateiserver soll für 80 Mitarbeiter ausgelegt werden. Angenommen, jeder Mitarbeiter nutzt heute 25 GB, und die Daten wachsen um etwa 30 Prozent im Jahr. Der Server soll drei Jahre reichen:

Heute:          80 × 25 GB = 2.000 GB = 2 TB
Nach 3 Jahren:  2 TB × 1,3 × 1,3 × 1,3
                2 TB × 2,197 ≈ 4,4 TB

Mit 20 % Reserve: 4,4 TB × 1,2 ≈ 5,3 TB nutzbare Kapazität

Nutzbare Kapazität heißt: nach Abzug dessen, was RAID für Redundanz verbraucht. Das rechnen wir im nächsten Beitrag. Beachte auch die Umrechnung der Einheiten aus dem Beitrag Bit und Byte: Der Hersteller rechnet mit 1.000, das Betriebssystem zeigt etwas weniger an.

Einen Server am Rechner erkunden

Auf einem Linux-Server zeigt dir der Befehl uptime, wie lange das System läuft und wie stark es ausgelastet ist:

uptime

Die Ausgabe nennt die Laufzeit, die Zahl der angemeldeten Benutzer und drei Lastwerte (Load Average) für die letzte, die letzten fünf und die letzten fünfzehn Minuten. Als Faustregel: Ein Wert, der der Zahl der Prozessorkerne entspricht, bedeutet volle Auslastung. Bei vier Kernen ist 4,0 also viel. Welche Dienste laufen, siehst du mit:

systemctl list-units --type=service --state=running

Dazu kommt ss -tuln aus dem Beitrag zum TCP/IP-Modell, das zeigt, auf welchen Ports der Server lauscht. Unter Windows Server listet die PowerShell die laufenden Dienste so auf:

Get-Service | Where-Object Status -eq Running

Aus der Liste ergibt sich, was der Server tut, und was er nicht tun sollte. Jeder unnötige Dienst ist eine zusätzliche Angriffsfläche und gehört abgeschaltet.

Typische Fehler und Missverständnisse

• „Ein Server ist ein besonders großer Computer.“ Er ist durch seine Aufgabe definiert, nicht durch seine Größe.
• Einen PC als Dauer-Server missbrauchen. Ohne redundante Netzteile, ECC-RAM und Fernverwaltung ist er für den Dauerbetrieb nicht ausgelegt.
• Alle Dienste auf eine Maschine packen. Fällt sie aus, steht alles still.
• Keine Updates und kein Monitoring. Server laufen lange unbeachtet und werden zur Schwachstelle.
• Standardpasswörter belassen, auch beim Verwaltungscontroller (BMC).
• Strom und Kühlung unterschätzen. Ein Server im Besenschrank überhitzt.
• Server direkt aus dem Internet erreichbar machen, ohne Firewall und Absicherung.
• Server und Backup verwechseln. Ein redundanter Server ist noch keine Datensicherung. Dazu gleich mehr.

Zum Üben

1. Nenne die zwei Bedeutungen des Wortes „Server“.
2. Nenne vier Unterschiede zwischen einem Server und einem Arbeitsplatz-PC.
3. Wie hoch ist eine Höheneinheit in Millimetern, und wie hoch ist der nutzbare Bereich eines 42-HE-Racks?
4. Wie viel Ausfallzeit pro Jahr bedeutet eine Verfügbarkeit von 99,9 Prozent?
5. Welche Ports gehören zu SMB, HTTPS, SSH und RDP?
6. Ein Dateiserver soll für 50 Nutzer mit je 40 GB geplant werden. Die Daten wachsen um 25 Prozent im Jahr, die Planung gilt für drei Jahre. Wie groß ist der Bedarf nach drei Jahren ohne Reserve?
7. Wozu dient ECC-Arbeitsspeicher?
8. Ein Server nimmt dauerhaft 300 W auf. Wie hoch sind die Stromkosten pro Jahr bei 0,30 € je kWh?

Lösungen: (1) Server als Software (ein Programm, das einen Dienst anbietet) und Server als Hardware (der Rechner, auf dem er läuft). (2) Zum Beispiel Dauerbetrieb, redundante Netzteile, ECC-Speicher, Hot-Swap-Laufwerke, Fernverwaltung (BMC), Rack-Bauform. (3) 1 HE = 44,45 mm. 42 × 44,45 mm = 1.866,9 mm. (4) 8.760 h × 0,001 = 8,76 Stunden. (5) SMB: TCP 445, HTTPS: TCP 443, SSH: TCP 22, RDP: TCP 3389. (6) Heute 50 × 40 GB = 2.000 GB = 2 TB. Nach drei Jahren 2 TB × 1,25³ = 2 TB × 1,953 ≈ 3,9 TB. (7) Er erkennt und korrigiert einzelne Bitfehler im Arbeitsspeicher und erkennt auch Doppelfehler. (8) 0,3 kW × 8.760 h = 2.628 kWh, mal 0,30 € = 788,40 €.

Das solltest du dir merken

• Ein Server stellt Clients einen Dienst bereit. Der Begriff meint Software, Hardware oder beides.
• Server sind für den Dauerbetrieb ausgelegt: Redundanz bei Netzteilen und Laufwerken, ECC-Speicher, Fernverwaltung.
• Bauformen: Tower, Rack (Höhe in HE, 1 HE = 44,45 mm) und Blade.
• Typische Rollen sind Datei-, Web-, Mail-, Datenbank-, DNS-, DHCP-, Verzeichnis- und Backup-Server.
• Ein Server kann physisch, virtuell oder in der Cloud laufen.
• Verfügbarkeit wird in Prozent angegeben: 99,9 Prozent entspricht rund 8,8 Stunden Ausfall im Jahr.
• Strom, Wärme, Updates, Monitoring und Backup gehören von Anfang an in die Planung.

Ein Server steht und fällt mit seinen Laufwerken. Wie sich mehrere Festplatten so verbinden lassen, dass der Ausfall einer einzelnen nichts ausmacht, zeigt der nächste Beitrag: RAID verstehen.