何謂多節點架構？
多節點架構是一種伺服器設計，將多個獨立運算系統（稱為節點）整合於單一機箱內。每個節點皆可作為獨立運作的伺服器，不僅能執行專屬作業系統與工作負載，同時也能共享電力、散熱及管理系統等基礎設施資源。
此架構在空間、能源效率與可擴展性為關鍵優先事項的環境中特別實用。常見應用場景包括高效能運算（HPC）、超大規模伺服器、雲原生平台，以及能透過在緊湊物理空間運行多台伺服器而受益的邊緣部署。
多節點架構如何運作及其應用場景
在多節點架構中，多個運算節點——每個節點皆配備專屬CPU、記憶體、儲存裝置及網路設備——整合於單一共享機箱內。伺服器機殼內含集中式元件，例如冗餘電源供應器、高效能風扇，以及用於網路互連的背板。此設計使各節點能獨立運作，同時共享基礎架構資源，從而降低整體功耗並減少實體佔用空間。
多數系統皆具備遠端管理支援功能——無論是節點級或集中式管理——透過IPMI或Redfish等介面，使管理員能監控健康狀態、部署韌體更新，並跨節點管理工作負載。高速互連技術（如PCIe Gen5或InfiniBand）常被用於低延遲節點串接，以支援HPC AI 叢集中的緊密耦合平行工作負載。
多節點伺服器是需要橫向擴展效能的應用程式之理想選擇，包括容器化微服務、雲原生工作負載及分散式資料庫。基於此架構的系統將多個獨立節點整合於共享機箱內。此方案廣泛應用於資料中心，能透過共用熱區簡化管理流程、降低佈線複雜度並提升散熱效率。
多節點架構的主要優點與缺點
多節點架構在效能與擴展性方面帶來顯著提升。透過將伺服器整合至單一機箱，企業能最大化運算密度，同時降低能源消耗與機架空間需求。集中式供電與冷卻基礎設施簡化系統部署流程，並減少營運開銷。此外，各節點的獨立特性使工作負載能在虛擬化、容器化或裸機等不同環境間靈活分配。集中式管理工具更可透過單一介面強化跨節點的營運控制與監控能力。
然而，此方案存在需權衡的取捨。共享電源與冷卻基礎設施可能形成潛在單點故障，若未透過冗餘機制緩解，恐影響多個節點。維護或硬體升級作業可能更為複雜，因維修單一節點時需考量其共享環境。 此外，儘管各節點具備獨立性，擴展能力仍受機箱物理容量限制。企業還需評估工作負載相容性，緊密耦合的應用程式可能需要採用有別於典型多節點伺服器架構的互連解決方案。
單節點架構與多節點架構
單節點架構指的是傳統伺服器，其中所有運算資源CPU、記憶體、儲存裝置及網路元件——皆整合於獨立系統中。此類伺服器通常針對特定工作負載進行優化，並以獨立部署方式運作，配備專用供電與散熱組件。此架構能實現簡便的維護與資源隔離，特別適用於具備特殊硬體需求，或需專用系統資源的工作負載。
相對地，多節點架構將多個獨立伺服器整合至共享機箱中。儘管各節點獨立運作，整合式基礎架構仍能提升整體效能。此設計更適合需跨多台伺服器進行精簡管理的環境，具備優異擴展性。然而，此架構需審慎規劃冗餘機制與資源平衡，尤其當節點共享機箱層級元件時更須如此。
多節點架構的設計考量
部署多節點架構時，若干設計層級的決策將影響系統效能、容錯能力與運作效率。其中關鍵考量之一是熱管理。由於多個運算節點共用同一機箱，必須優化氣流與散熱設計以避免熱節流現象。具備明確劃分熱區的機箱有助於維持各節點間的均勻冷卻效果，尤其在高密度配置或採用加速器的系統中更顯重要。
冗餘規劃同樣至關重要。儘管各節點獨立運作，但共享組件（例如配電單元或風扇托盤）仍可能成為故障點。在供電與冷卻系統中採用N+1或N+N冗餘設計，可確保單一組件故障時，不會影響機箱內的所有節點。
另一項考量是工作負載配置策略。系統架構師應依據資源需求（例如運算與記憶體比例或I/O需求）將工作負載對應至不同節點類型。此策略在混合使用環境中尤為關鍵，因該類環境中的節點可能具備不同配置。此外，應在規劃階段即評估機箱的擴展性限制，特別是針對需透過水平擴展逐步擴充的部署方案。
最後，網路互連拓撲在多節點效能中扮演關鍵角色，尤其對於需要節點間低延遲通訊的工作負載而言。選擇正確的互連架構組合（例如乙太網路、InfiniBand 或基於 PCIe 的拓撲結構），可確保資料傳輸不會成為分散式應用程式的瓶頸。
這些因素共同發揮關鍵作用，能最大化多節點部署的價值與可靠性。
常見問題
- 何謂多節點系統與叢集系統？
多節點系統指的是將多個獨立伺服器節點整合於單一實體機箱內的硬體配置。叢集則是由多個系統（無論單節點或多節點）組成的邏輯群組，共同執行協調任務。叢集著重於軟體層級的工作負載分佈與高可用性，而多節點架構則是提升運算密度與運作效率的硬體設計模式。 - 多節點伺服器中的各節點能否運行不同的作業系統？
是的。多節點伺服器中的每個節點都是完全獨立的系統，可運行其專屬的作業系統。此特性使同一機箱內能混合運行不同作業系統，對於需要支援多元應用程式或開發堆疊的環境而言極具實用價值。 - 多節點架構是否支援GPU加速？
多數多節點平台皆設計支援GPU加速器，但實際可用性取決於機箱佈局、供電容量及散熱效能。部分系統會將特定節點專門用於GPU密集型工作負載，而其他系統則支援模組化配置，可按節點分配GPU資源。 - 在多節點環境中，授權機制如何運作？
多節點環境的軟體授權通常依供應商而定，採節點基礎或核心基礎模式。由於每個節點皆作為獨立伺服器運作，作業系統、虛擬化管理程式或應用程式的授權通常需按節點計費。然而，集中式管理工具可能提供群集範圍的授權模式。