блейд шасси что это
Что такое blade server?
Блейд-сервер или blade server (от англ. blade — «лезвие») – это современное решение в серверной архитектуре, возможность значительно уменьшить объём оборудования без ущерба производительности. Такой подход имеет ряд достоинств и недостатков, о которых мы расскажем ниже. Но начнём с того – в чём суть проблемы, что заставило разработчиков переходить на «лезвийную» архитектуру.
Причины появления blade server
Закономерная тенденция развития серверных систем – это постоянный рост мощности оборудования. Это новые процессоры, память, системы хранения, коммуникационные шины. В тоже время, постоянный рост требований приводит к необходимости расширения оборудования, использованию всё большего количества площадей. При этом большинство серверов не загружено и на 50% а три четверти администраторов заняты исключительно поддержкой работы установленного оборудования. Поэтому современные системы нуждаются в повышении эффективности работы.
Можно просто увеличить количество серверов в стойках. Но пропорционально увеличивается тепловая отдача, количество коммуникационных кабелей, потребляемая энергия и, что особо важно, требуется больше места. Без появления новых революционных технологий это является закономерным результатом увеличения мощности, но есть возможность оптимизировать и улучшить эффективность работы оборудования, минимизировать требования к площади, стоимость аренды которой является одной из основных статей расходов для владельцев серверов. Хорошие возможности для решения этих задач предоставляют блейд-серверы.
Особенности конструкции
Если рассматривать сугубо с точки зрения используемых компонентов, то блейд сервер не демонстрирует никаких прорывных технологий. Его достоинства в другом – компактности их размещения, высокой концентрации компонентов на единицу площади. Для этого потребовалась длительная разработка и оптимизация решений, а итогом стала сравнительно простая, но интересная конструкция блейд-сервера.
Основные компоненты:
Корпус, в котором размещаются «лезвия» blade server. По сути, это шасси под унифицированные модули, которые можно быстро заменить, в том числе и «горячим» способом.
Модули-лезвия. Фактически это обычные серверы, размещенные в специальных корпусах, что позволило значительно уменьшить их размер.
Блоки питания, соединения и другие дополнительные модули.
Особенность конструкции является размещение всех дополнительных систем за пределами коробки. Это охлаждение, питание, жесткий диск и др. В самом корпусе блейд-сервера обязательно должен быть только процессор и оперативная память, всё остальное может быть вынесено за его пределы. Такая архитектура обеспечивает эффективную работу в массиве, но неприемлема в качестве одиночной системы.
В итоге, все объёмные, занимающие много места, элементы с избыточным выделением тепла расположены за пределами блейд-модулей. При этом их мощность можно распределить между «лезвиями». Кроме того, можно «виртуализировать» отдельные элементы, создать отдельные консоли управления, распределить входные и выходные порты и т. д. Всё это обеспечивает компактность, позволяет получить максимальную отдачу с минимума площади. Но при этом требуется решение нетривиальных задач, что предъявляет высокие требования к компетенции монтажников. Дороже и стоимость блейд-сервера в сравнении с аналогичным по мощности оборудованием с обычной архитектурой. Но это вполне разумные инвестиции, которые окупаются плотностью размещения и уменьшением расходов на обслуживание инфраструктуры.
Сравнение блейд-серверных платформ HP, IBM, Cisco и Hitachi, часть первая: аппаратная конструкция, охлаждение, питание
В этом посте, разбитом для удобства на несколько частей, я проведу сравнение блейд-серверных платформ от четырех наиболее успешных в этом сегменте производителей. Сравнение не претендует на истину в последней инстанции и не является исчерпывающим – предметом рассмотрения станут наиболее важные параметры, а именно аппаратная конструкция, сетевая инфраструктура, особенности, общая стоимость системы и совокупная стоимость владения. Для сравнения используются открытые данные. Выводы о расстановке мест в сравнении будут приведены в последней части сравнения.
В материал включены платформы
Cisco Unified Computing System (UCS)
HP BladeSystem c7000
IBM BladeCenter H
Hitachi Compute Blade 2000
Аппаратная конструкция
Cisco Unified Computing System (UCS)
Шасси с серверами занимает в стойке 6U, при этом под центральный коммутатор требуется 1 или 2U. В единую систему можно объединить до 20 Шасси. На центральный коммутатор фабрики (Fabric Interconnect) возложены функции коммутации и управления распределенной системой. Серверы внутри шасси являются блоками масштабирования, не являются ни управляемыми, ни коммутирующими доменами. Количество серверов в шасси – 4 или 8, в зависимости от форм-фактора конкретной модели.
HP BladeSystem c7000
Шасси с серверами занимает в стойке 10U. Блейд-инфраструктура традиционная, коммутация осуществляется на уровне шасси. Количество серверов в шасси – до 16, в зависимости от форм-фактора конкретной модели.
IBM BladeCenter H
Шасси с серверами занимает в стойке 9U. Блейд-инфраструктура традиционная, коммутация осуществляется на уровне шасси. Количество серверов в шасси – до 14, в зависимости от форм-фактора конкретной модели.
Hitachi Compute Blade 2000
Шасси с серверами занимает в стойке 10U. Количество серверов в шасси – до 8, в зависимости от форм-фактора конкретной модели.
Охлаждение
Cisco Unified Computing System (UCS)
В UCS отсутствуют управляющие и коммутирующие компоненты, что позволяет организовать каналы для прохождения потока воздуха напротив серверных слотов. За охлаждение отвечают 8 блоков вентиляторов, нагрузка может перераспределяться между ними в зависимости от интенсивности работы конкретных серверов. Система охлаждения шасси в целом хорошо продумана, при высокой плотности конструкции эффективно охлаждаются самые производительные серверы.
HP BladeSystem c7000
В шасси устанавливается до 2 модулей управления и до 8 модулей коммутации, так что доступная для обдува площадь поверхность шасси серьезно снижается. Однако для прохождения потоков воздуха предусмотрены воздуховоды сложной конфигурации. Задачи эффективного продува воздуха по ним возложены на 10 блоков вентиляции с перераспределением нагрузки.
IBM BladeCenter H
В IBM BladeCenter Н устанавливаются до 2 модулей управления и до 10 модулей коммутации. У этого шасси также сплошной бэкплейн сравнительно небольшой площади, поэтому охлаждающие потоки воздуха проходят сквозь него по сложным траекториям. От других рассматриваемых блейд-платформ IBM BladeCenter отличается наличием двух основных вентиляторов большого диаметра. Такое решение, с одной стороны, позволяет снизить скорость вращения, но с другой – не допускает гибкого перераспределения нагрузки в зависимости от тепловыделения тех или иных серверов. Установка высокопроизводительных серверов может привести к необходимости оставлять пустые слоты для лучшего охлаждения и соответствующей потере плотности.
Hitachi Compute Blade 2000
К сожалению, в открытых источниках подробного описания подсистемы охлаждения этого шасси нет. Внешний вид шасси позволяет с определенной долей вероятности сделать вывод о том, что решение должно быть близко к HP BladeSystem с7000, включая несколько блоков вентиляторов и закрытую заднюю часть шасси. Плотность размещения элементов у этого шасси ниже, чем у других, и за счет этого оно способно охлаждать более производительные серверы с топовыми процессорами.
Питание
Cisco UCS
В шасси используется 4 блока питания, подключенные к общей шине, питающей все активные элементы шасси, включая серверы и вентиляторы. Резервирование реализовано по схеме N+N, то есть, каждый второй блок является резервным. Имеется возможность перераспределения нагрузки для повышения общей эффективности системы питания. Система питания в целом представляется сбалансированной.
HP BladeSystem c7000
Схема питания в HP BladeSystem c7000 в целом схожа с таковой у Cisco UCS, однако ее главное отличие состоит в количестве блоков питания – их 6. При этом плотность системы примерно в два раза выше, что говорит о несколько меньшем уровне запаса энергобюджета для питания высокопроизводительных серверове. Но дополнительным подспорьем здесь выступает фирменная технология балансировки нагрузки, она распределяется на каждый блок до тех пор, пока не потребуется подключения нового, то есть, уровень загрузки каждого блока в выбранный момент времени близок к 100%.
IBM BladeCenter Н
Питание IBM BladeCenter Н осуществляется по зонной схеме – каждая из двух зон в шасси питается двумя собственными блоками питания. В зону входит несколько серверных и коммутационных блоков, что повышает риски — если оба блока оказываются в одной зоне при отказе, может возникнуть сбой.
Hitachi Compute Blade 2000
Наиболее информационно закрытая блейд-архитектура остается темной лошадкой при использовании открытых источников. Однако, судя по заявленному максимальному энергопотреблению в 9,6 кВт, шасси имеет очень неплохой запас прочности. С другой стороны, из этих цифр можно сделать вывод о недостаточной энергоэффективности – в сравнении с другими платформами цифра крайне велика.
Для наглядности результаты сведем в таблицы:
Что такое Blade серверы и для чего нужны?
В начале 2000-х годов корпорация RLX Technologies разработала систему, вмещающую в 3U сразу 24 лезвия. Позднее устройство было выкуплено «монстром” серверного оборудования Hewlett-Packard (НР) для удовлетворения бизнес-потребностей малого и среднего звена. Эта система представляет собой компактные корпусы для блейд-серверов, которые позволяют обеспечить гибкую платформу для построения нужной инфраструктуры, и называется блейд шасси.
Возможности и основы выбора блейд-шасси
Сейчас производством блейд-шасси занимаются многие известные производители, при этом оборудование остаётся не унифицированным. К сильным сторонам такой разработки относят:
минимизацию кабелей за счет интегрирования средств коммутации в блейд-шасси;
минимальное потребление энергии благодаря общим блокам питания и системе охлаждения, вмонтированной в приспособление;
компактность, которая обеспечивает возможность свободной установки блейд-шасси на рабочем столе и предполагает дальнейшую возможность его расширения;
наличие управляющих модулей, разгружающих рабочее пространство от периферийных устройств, подключенных к серверу;
встроенные средства резервирования аналогичные конфигурации N+1.
Потеря данных в случае использования установки возможна только при физическом вмешательстве. Возможность контроля питания, средств оперативного развертывания системы и коммутации модулей возможна в штатном и удаленном режиме за счет интеллектуального управления.
Где купить блейд-шасси по минимальной цене
Оптимальным вариантом покупки оборудования и комплектующих для серверов является продукция, бывшая в употреблении. Подобрать модель, подходящую для конкретных нагрузок и задач, можно с учетом общих рекомендаций. Так, блейд-шасси НР BL c7000 Chassis подходит для средних и крупных корпораций с необходимостью в высокой производительности. Системы вмещает до 16 блейд-моделей серверов или модулей хранения данных, и оснащена 6 блоками питания.
Мелким компаниям, нуждающихся в консолидации вычислительных мощностей, подойдет модель НР BLc3000, лезвия в которой устанавливаются горизонтально, а питание осуществляется от стандартного напряжения в сети. Максимальная комплектация предусматривает одновременное использование до 6 блоков питания. Есть 6 встроенных вентиляторов с централизованным управлением.
Более подробную информацию о представленных моделях блейд-шасси можно получить у консультанта.
Что мы знаем о серверах высокой плотности
Комментарии к некоторым постам хабра заставили задуматься, есть ли понимание у народа о серверах высокой плотности и их возможностях. Целью написания данного поста является внесение определенности по этому вопросу. Также планируется, что этот пост станет первым в череде статей на тему HPC (high performance computing, высокопроизводительные вычисления).
Сервера высокой плотности наиболее востребованы в технологиях построения суперкомпьютеров кластерного типа, систем виртуализации и организации облаков, систем параллельного доступа к системам хранения, систем аналитических расчётов, поисковых системах и др. Их применение обусловлено, прежде всего, невозможностью выполнить все предъявляемые требования, используя иные технологии. Рассмотрим варианты решений, их плюсы и минусы.
Блейд-сервера (Blade)
На Западе мест размещения серверов в ЦОД’ах уже давно не хватает. Поэтому неудивительно, что сервера высокой плотности впервые появились там. Пионером была компания RLX Technologies, которая в 2000 году разработала систему, умещающую в 3U 24 лезвия. Основные заказчики этих первых Blade-серверов были вояки и NASA. Далее этот startup был куплен HP. Но самое главное было сделано — был создан сервер высокой плотности.
За пионерами последовали и гиганты: Intel, IBM, HP. Далее — DELL, SUN, Supermicro, Fujitsu, Cisco, HDS и др.
Основные отличия Blade-систем от RACK-серверов, помимо высокой плотности, заключается в интеграции серверов с сопутствующей инфраструктурой: сети, мониторинг, управление, охлаждение и электропитание. Всё это расположено в одной коробке и по возможности обладает элементами отказоустойчивости. Объединяющим элементом является BackPlane – системная плата, обычно пассивная. К ней подключаются все элементы Blade-системы. Место, занимаемое в шкафу, варьируется от 3U до 10U. Самыми высокоплотными решениями являются HP Blade и DELL PowerEdge – 3,2 сервера на 1U. Практически все производители делают сервера только на процессорах семейства x86/x64. Но существуют также и решения на RISC, MIPS и ARM процессорах.
Кстати, в решении RLX Technologies плотность серверов была выше. Это обусловлено тем, что в нем использовались одноядерные процессора Celeron, которые сейчас используются в основном только лишь для настольных тонких клиентов. Понятно, что тепловыделение современных процессоров гораздо выше, и именно это пока не позволяет увеличивать плотность в современных решениях.
Сервера-лезвия могут иметь от двух до четырёх процессоров. В зависимости от количества и типа процессоров в одно шасси можно установить от 8 до 32 лезвий-серверов. Каждое лезвие-сервер может иметь интерфейсы 1GbE, 10GbE, 8Gb/s FC, IB DSR, DDR, QDR, FDR. Базово имеются порты 1GbE.
В зависимости от размера лезвий, количество устанавливаемых мезонинных модулей интерфейсов может быть один или два. Каждый из мезонинных модулей может иметь четыре порта 1GbE или два порта любых других интерфейсов.
Одним из вариантов загрузки, является загрузка с SD карточки. Таких карточек в лезвии можно установить две и иметь возможность загружаться с любой. Так же возможно их объединить в зеркало.
Единственным модулем, не имеющий резервирования, является модуль KVM. Но отказ этого модуля не отменяет возможности подключения и управления через сеть.
При использовании лезвий M420 плотность серверов на 1U равна 3,2 сервера.
TWIN-сервера
Альтернативой по плотности существующим Blade-системам являются их младшие братья – TWIN. Данная технология была разработана в компании Intel и для продвижения на рынок передана компании Supermicro в 2006 году. Первые TWIN-сервера появились в 2007 году. Это был 1U’шный двухсерверный конструктив с одним блоком питания, где все коммутационные разъёмы были выведены на тыловую часть серверов.
Данная компоновка за эти шесть лет получила признание, и линейка сильно расширилась. Сейчас доступны 1U, 2U и 4U TWIN-сервера с возможностью установки от 2-х до 8-ми двухсокетных серверов. У некоторых производителей появились варианты с размещением вместо двух двухсокетных серверов одного четырёхсокетного. Основные плюсы и минусы перечислю ниже.
Одними из ярких представителей TWIN-серверов являются серверы Dell С6000 серии. Они представляют собой 2U’шный конструктив с двумя БП и возможностью установить два, три или четыре модуля-сервера. В каждый сервер можно установить две или три платы расширения с интерфейсом PCI-e.
Микросервера
Наш рассказ будет не полным, если мы не расскажем о последних веяниях конструктивов серверов для ЦОД’ов. Речь пойдет о микросерверах. Это односокетные сервера с минимизацией размеров и электропотребления. Рассчитывать на серьёзные характеристики по производительности не стоит. Одним из представителей этого вида серверов является сервер компании Supermicro, представленный на рисунке.
Как видно из рисунка, плотность данного решения равна уже 4 сервера на 1U. Возникновение данного класса серверов продиктовано невысокими требованиями к серверам для большинства приложений, используемых клиентами. Микросервера могут быть применимы в качестве альтернативы виртуализации. Когда какое-либо приложение не рекомендуется виртуализовывать по тем или иным причинам. Небольшие микросервера также подойдут для типовых невысоконагруженных офисных задач.
Вывод
Я постарался не углубляться в детали каждого отдельно взятого производителя. Эти детали можно изучить непосредственно на сайтах этих производителей.
Сделать однозначный вывод о том, какое из описанных выше решений подойдет наилучшим образом для конкретного заказчика, сложно. Так, например, плотность блейд-серверов гораздо выше, чем у TWIN-серверов, что позволяет разместить большее количество серверов на минимуме места. С другой стороны латентность модулей 10GbE для блейд-корзины может быть выше, чем латентность PCIe карточки 10GbE для TWIN-серверов. Или, пиковая производительность процессоров в высокоплотных Blade-серверах ниже, чем у процессоров в TWIN решениях. Но утверждать о преимуществах одного высокоплотного решения над другим можно только исходя из конкретной задачи. Готовы поделиться своим мнением с интересующимися, рассматривая их конкретные задачи.
Blade серверы: их история, основные преимущества, современные системы
Для чего служат Blade-серверы?
В настоящее время существует большой класс задач, требующих высокой концентрации вычислительных средств. К ним могут относиться как сложные ресурсоемкие вычисления (научные задачи, математическое моделирование, вычислительный поиск), так и обслуживание большого числа пользователей (распределенные базы данных, Интернет-сервисы и хостинг, серверы приложений).
Мощность вычислительного центра можно сделать больше, увеличив производительность отдельных вычислительных модулей или их количество. В настоящее время преобладает вторая тенденция, и усилия разработчиков направлены, прежде всего, на внедрение параллельных вычислений.
Это связано с тем, что поскольку сейчас производительность центрального процессора очень высока при относительно низкой стоимости, рациональнее использовать для решения большинства задач кластерные конфигурации, а не сложные многопроцессорные системы. В будущем, скорее всего, эта тенденция сохранится (надеяться на это позволяет появление многоядерных центральных процессоров, еще более сокращающих разрыв в вычислительной мощности между специализированными решениями и простыми серверами с двумя — четырьмя центральными процессорами).
Увеличение числа вычислительных модулей в вычислительном центре требует новых подходов к размещению серверов. Применение кластерных решений приводит к росту затрат на помещения для центров обработки данных, их охлаждение и обслуживание.
Фактически блейд система состоит из следующих компонентов
Вместо обычных PCI(PCI-E, PCI-X) плат в сервер вставляются мезонинные карты, которые позволяют использовать интерфейсы FC, Infiniband, SAS, или дополнительные порты Ethernet, при наличии в шасси соответствующего внешнего коммутационного модуля.
Тем не менее, по данным аналитиков, повышенная плотность лезвий сейчас отходит на второй план и их главным преимуществом для корпоративного сектора становится улучшение управляемости серверов с более высокой степенью автоматизации их обслуживания. Переход к серверной инфраструктуре, построенной из лезвий, позволяет реализовать интегрированное управление системы и отойти от прежней схемы работы Intel-серверов, когда каждому приложению выделялась отдельная машина. На практике это означает значительно более рациональное использование серверных ресурсов, уменьшение числа рутинных процедур (таких, как подключение кабелей), которые должен выполнять системный администратор, и экономию его рабочего времени.
Типичное 10U шасси для 10 Blade-серверов
Кроме того, Blade-серверы намного проще обслуживать, чем обычные стоечные серверы, — например, при выходе машины из строя системный администратор просто заменяет лезвие на новое и затем в дистанционном режиме инсталлирует на него ОС и прикладное ПО. В настоящее время разработчики пакетов для управления Blade-серверами реализуют в своих продуктах не только возможности автоматического развертывания на новых серверах ОС и приложений, но и функции быстрого обновления установленного ПО или инсталляции программных “заплаток”.
Blade-серверы являются крайне эффективным решением для экономии пространства в центрах обработки данных (ЦОД), а также с точки зрения их консолидации и перехода к централизованному управлению серверным парком. Например, системный администратор может управлять шасси с лезвиями как одним объектом и по мере роста нагрузок увеличивать его вычислительную мощность, добавляя новые лезвия. Кроме того, поскольку обычно в шасси предусмотрена возможность установки сетевых коммутаторов, эта опция позволяет провести и консолидацию сетевых ресурсов ЦОД.
Помимо уменьшения занимаемой площади в ЦОД, экономический эффект от перехода на лезвия имеет еще несколько составляющих. Поскольку в них входит меньше компонентов, чем в обычные стоечные серверы, и они часто используют низковольтные модели процессоров, то сокращаются требования к энергообеспечению и охлаждению машин. Как уже говорилось выше, экономится рабочее время администратора, который в результате успевает обслуживать больше объектов, и поэтому при росте серверного парка, предприятию не обязательно нанимать еще одного администратора. Наконец, хотя при переходе к архитектуре Blade-серверов вместе с самими лезвиями нужно приобретать и шасси, благодаря совместному использованию его компонентов дальнейшее масштабирование Blade-системы требует меньше затрат, чем системы из стоечных серверов, и шасси с пятью — десятью лезвиями обходится дешевле аналогичного числа обычных стоечных машин.
Преимущества использования Blade-серверов можно выразить следующим списком:
Разумеется «Blade» имеют и недостатки:
В целом, внедрение Blade-серверов приносит больше положительного эффекта, оно экономически выгодно. Однако, традиционно, введению новшества сопротивляется человек. Большинство компаний опасается приобретать Blade-системы, предпочитая проверенные временем стоечные или башенные серверы. Но с каждым годом объём продаж Blade-серверов растёт, появляется всё больше решений на их основе.