Блейд-сервер

Блэйд-сервер IBM HS20

Блэйд-сервер (англ. blade — ножевой контакт, лезвие, пластина) — компьютерный сервер, созданный по специальной технологии с расчетом на минимизацию занимаемого пространства. Существуют варианты написания «блейд-сервер», «blade-сервер», «лезвие», а также «ультракомпактный сервер».

Внутренняя структура

В блэйд-сервере отсутствуют или вынесены наружу некоторые типичные компоненты, традиционно присутствующие в компьютере. Функции питания, охлаждения, сетевого подключения, подключения жёстких дисков, межсерверных соединений и управления могут быть возложены на внешние агрегаты. Вместе с ними набор серверов образует т. н. блэйд-систему.

Для вычислений компьютеру требуются как минимум следующие части (машина Тьюринга):

• память, содержащая исходные данные,
• процессор, выполняющий команды,
• память для записи результатов.

Остальные компоненты, типичные для компьютера, выполняют вспомогательные для вычислений функции, такие как ввод и вывод, обеспечение питания. Внутри сервера они представляют собой дополнительные потребители энергии, источники тепла, причины сбоев (особенно компоненты с движущимися частями). Концепция блэйд-сервера предусматривает замену их внешними агрегатами (блоки питания) или виртуализацию (порты ввода-вывода, консоли управления), тем самым значительно упрощая и облегчая сам сервер, а также делая его производство (теоретически) дешевле.

Внешние подключаемые блоки

Стопка блэйд-серверов IBM HS20. В каждом из них установлено по два процессора Intel Xeon 2,8 ГГц, два 36 ГБ Ultra-320 SCSI жестких диска и 2 ГБ ОЗУ

Блэйд-системы состоят из набора блэйд-серверов и внешних компонентов, обеспечивающих невычислительные функции. Как правило, за пределы серверной материнской платы выносят компоненты, создающие много тепла, занимающие много места, а также повторяющиеся по функциям между серверами. Их ресурсы могут быть распределены между всем набором серверов. Деление на встроенные и внешние функции варьируется у разных производителей.

Источники питания

Преобразователь напряжения питания, как правило, создается общим для блэйд-системы. Он может быть как вмонтирован внутрь нее, так и вынесен в отдельный блок. По сравнению с суммой отдельных блоков питания, необходимых серверам формата 1U, единый источник питания блэйд-систем — один из самых весомых источников экономии пространства, энергопотребления и числа электронных компонентов.

Охлаждение

Традиционный дизайн серверов пытается сбалансировать плотность размещения электронных компонентов и возможность циркуляции охлаждающего воздуха между ними. В блэйд-конструкциях количество выступающих и крупных частей сведено к минимуму, что улучшает охлаждение модулей.

Сетевые подключения

Современные сетевые интерфейсы рассчитаны на чрезвычайно большие скорости передачи данных через токопроводящие и оптические кабели. Такая аппаратура дорога и занимает драгоценное место в конструкции сервера. Частый случай — чрезмерная пропускная способность сетевых интерфейсов, чьи возможности оказываются не востребованы в практических задачах. Объединение сетевых интерфейсов в одно устройство или использование специальных блэйд-слотов, занятых исключительно работой с сетью, позволяет сократить количество разъемов и снизить стоимость каждого из подключений.

Использование дисковых накопителей

Хотя для хранения объемов данных и программ необходимы значительные емкости, им не обязательно размещаться локально. Такие интерфейсы, как FireWire, SATA, SCSI, DAS, Fibre Channel и iSCSI позволяют подсоединять накопители на значительном удалении от процессоров. По аналогии с сетевыми подключениями (а интерфейс iSCSI опирается только на них) соответствующие устройства могут быть размещены в корпусе блэйд-системы или смонтированы на выделенных блэйд-слотах.

Специальное решение в виде блэйд-системы, загружаемой через локальную сеть (SAN), позволяет создать исключительно надежную и компактную серверную систему.

Специализированные блэйд-слоты

Стандартизация интерфейса блэйд-слота позволяет создавать устройства, способные не только производить вычисления, но и предоставлять другие сервисы, например, функции сетевого свитча, роутера, быстрого подключения к локальной сети или оптоволокну. Эти ресурсы могут использоваться другими блэйд-слотами.

Области применения

В стандартных серверных стойках минимальный размер сервера принято называть 1U или 1 юнит (19 дюймов в ширину х 1,75 дюйма в высоту). Как правило, такие стойки вмещают 42 юнита оборудования, то есть максимум 42 сервера. Использование блэйд-серверов позволяет обойти это ограничение не выходя за размеры стандартой стойки и разместить до 100 серверов в каждой.

Блэйд-серверы особенно эффективны для решения специфических задач: веб-хостинга, организации кластеров. Серверы в стойке, как правило, поддерживают горячую замену.

Хотя технология построения блэйд-систем не является закрытой (принадлежащей какой-то одной компании), при использовании компонентов одного производителя возникает меньше проблем с инсталляцией и настройкой. Стандартизация сопряжений могла бы сделать технологию доступнее для пользователя и расширить выбор поставщиков.

При всех достоинствах, эту технологию нельзя считать решением всех серверных проблем. Крупные задачи требуют все же применения более масштабных систем для своего решения, таких как мейнфреймы и кластеры. Также могут быть использованы кластеры, состоящие из блэйд-серверов. Такая структура особенно подвержена проблеме перегрева ввиду плотной компоновки электроники в каждом из них.

История создания

Микрокомпьютеры, умещавшиеся в 1 слот стандартной 19-дюймовой стойки, стали использовать еще в 1970-е гг., вскоре после разработки 8-битных микропроцессоров. Наборы таких слотов использовали в управлении промышленными объектами, заменяя миникомпьютеры. Программы записывались в полупостоянную стираемую память (EPROM) на слоте, их функциональность ограничивалась одной несложной операцией, выполняемой в реальном времени.

Название «блэйд-сервер» стало применяться по отношению к системам с установленными жёсткими дисками или флеш-памятью. Благодаря этому появилась возможность исполнять на слоте полноценную операционную систему.

Технология заимствует некоторые черты мейнфреймов. Хотя сейчас правильнее рассматривать группу блэйд-слотов как кластер независимых серверов, в будущем возможно активное использование виртуализации ресурсов и тесной интеграции с операционной системой, что дополнительно увеличит производительность и стабильность.

Первым производителем блэйд-систем считается RLX Technologies (Хьюстон, США), основанная выходцами из корпорации Compaq. Компания была куплена Hewlett-Packard в 2005 г.

В настоящее время лидером в производстве блэйд-систем является компания Hewlett-Packard, доля которой за 2008 год на международном рынке блейд-серверов по выручке от продаж и количеству произведенных и поставленных единиц оборудования составила соответственно 54,0 % и 50,6 %, что вдвое больше доли компании № 2, IBM (23,9 % и 25,9 %). Также заметны на блейд-рынке Dell (доля на мировом рынке 8,1 % / 9,5 %), Fujitsu Siemens Computers (3,5 % / 2,1 %), Sun (4,1 % / 4,0 %), Hitachi (1,0 % / 0,6 %) и NEC (1,6 % / 1,2 %).

Блейд-серверы производят с различным успехом и другие компании, например Appro, Intel, Rackable/SGI, Verari Systems, Super Micro Computer, Inc, однако они занимают на рынке блейд-серверов долю в несколько десятых процента или даже менее.

Ссылки

• Blade серверы: их история, основные преимущества, современные системы
• Обзор сайта iXBT