Блейд-сервер

Блейд-сервер, блэйд-сервер (от англ. blade — «лезвие» и server — сервер) — компьютерный сервер с компонентами, вынесенными и обобщёнными в корзине для уменьшения занимаемого пространства.

«Корзина» (англ. blade enclosure) — шасси для блейд-серверов, предоставляющая им доступ к общим компонентам, например, блокам питания и сетевым контроллерам. Блейд-серверы называют также ультракомпактными серверами.

Блейд-серверы экономят место, электроэнергию и стоят дешевле такого же комплекта отдельных серверов (как установочные, так и эксплуатационные расходы у них ниже), однако блейд-системы имеют мало возможностей для их расширения^[1].

Особенности блейд систем

В сравнении с отдельными серверами блейд-системы обладают следующими преимуществами^[1]:

меньшая стоимость;
более высокая надежность систем питания и охлаждения;
меньшее количества коммутационных проводов;
удобство управления системой;
меньший требуемый объём;
меньшее энергопотребление и тепловыделение;
высокая масштабируемость и гибкость.

У такой компактной архитектуры со своей стороны есть и недостатки:

ограниченность расширения подсистем, в том числе апгрейда^[1];
перегрев всей корзины при интенсивной нагрузке высокопроизводительных процессоров;
наличие единых точек отказа в шасси, которые могут привести к неработоспособности всех лезвий.

Внутренняя структура

В блейд-сервере отсутствуют или вынесены наружу некоторые типичные компоненты, традиционно присутствующие в компьютере^[2]. Функции питания, охлаждения, сетевого подключения, подключения жёстких дисков, межсерверных соединений и управления могут быть возложены на внешние агрегаты. Вместе с ними набор серверов образует так называемую блейд-систему.

Обязательно должны быть размещены в блейд-сервере процессор и оперативная память, остальные компоненты принципиально могут быть вынесены в корзину; концепция блейд-сервера предусматривает замену части остальных компонентов внешними агрегатами (блоки питания) или их виртуализацию (порты ввода-вывода, консоли управления), тем самым значительно упрощая и облегчая сам сервер.

Внешние подключаемые блоки

Стопка блейд-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

Блейд-системы состоят из набора блейд-серверов и внешних компонентов, обеспечивающих периферийные 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

Подсистема электропитания, как правило, является общей для всей блейд-системы^[3]. Блоки питания могут быть как вмонтированы внутрь её корпуса, так и вынесены в отдельный корпус. По сравнению с суммой отдельных блоков питания, необходимых серверам формата 1U, единый источник питания блейд-систем — один из самых весомых источников экономии пространства, энергопотребления и числа электронных компонентов.

Охлаждение

Традиционная конструкция серверов пытается сбалансировать плотность размещения электронных компонентов и возможность циркуляции охлаждающего воздуха между ними. В блейд-конструкциях количество выступающих и крупных частей сведено к улучшающему охлаждение модулей минимуму.

Сетевые подключения

Современные сетевые интерфейсы рассчитаны на чрезвычайно большие скорости передачи данных через токопроводящие и оптические кабели. Такая аппаратура дорога́ и занимает место в конструкции сервера. Частый случай — чрезмерная пропускная способность сетевых интерфейсов, чьи возможности оказываются не востребованы в практических задачах^{[источник не указан 482 дня]}. Объединение сетевых интерфейсов в одно устройство или использование специальных блейд-слотов, занятых исключительно работой с сетью, позволяет сократить количество разъемов и снизить стоимость каждого из подключений.

Использование дисковых накопителей

Хотя для хранения объёмов данных и программ необходимы значительные ёмкости, 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 блейд-системы или смонтированы на выделенных блейд-слотах.

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

Специализированные блейд-слоты

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

Области применения

В стандартных серверных стойках минимальный размер сервера — 1 юнит, как правило, такие стойки вмещают 42 юнита оборудования, то есть максимум 42 сервера при размещении без корзин. Использование блейд-серверов позволяет обойти это ограничение не выходя за размеры стандартной стойки и разместить до 100 серверов в каждой.

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

Хотя технология построения блейд-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 блейд-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 ещё в 1970-е годы, вскоре после разработки 8-битных микропроцессоров. Наборы таких слотов использовали в управлении промышленными объектами, заменяя мини-компьютеры. Программы записывались в электрически программируемую память (EPROM) на слоте, их функциональность ограничивалась одной несложной операцией, выполняемой в реальном времени.

Название «блейд-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. Однако, корректнее рассматривать группу блейд-слотов как кластер независимых серверов, возможно и активное использование виртуализации ресурсов и тесной интеграции с операционной системой, что дополнительно увеличивает производительность и стабильность.

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

По состоянию на вторую половину 2000-х годов лидером в производстве блейд-систем являлась компания Hewlett-Packard, доля которой за 2008 год на международном рынке по выручке от продаж и количеству произведённых и поставленных единиц оборудования составила соответственно 54,0 % и 50,6 %, что вдвое больше доли компании № 2, IBM (23,9 % и 25,9 %). Другие крупные участники рынка: Dell (доли на мировом рынке 8,1 % и 9,5 % соответственно), Fujitsu Siemens Computers (3,5 % и 2,1 %), Sun (4,1 % и 4,0 %), Hitachi (1,0 % и 0,6 %) и NEC (1,6 % / 1,2 %).

Блейд-серверы производят с различным успехом и другие компании, например Appro, Intel, Rackable (SGI), Verari, Supermicro, однако они занимают на рынке блейд-серверов долю в несколько десятых процента или даже менее.

В 2009 году на форуме Server Systems Infrastructure (SSI) была предпринята попытка стандартизировать конструкцию блейд-серверов^[4].

Примечания

↑ ¹ ² ³ Калугин, 2009.
↑ Ilya Krutov, Alexander Grechnev. IBM BladeCenter Products and Technology (англ.). — IBM RedBooks, 2014. — P. 40. Архивировано 2 октября 2022 года.
↑ BladeCenter S Product Guide (англ.). lenovopress.lenovo.com. Lenovo (25 июня 2014).
↑ Morgan, 2009.

Ссылки

Калугин, М. 1. Для чего служат blade-серверы?. — В: Blade серверы: их история, основные преимущества, современные системы : [арх. 26 февраля 2009] // HardwarePortal.ru. — 2009. — 24 февраля.
Калугин, М. 2. Чем blade-серверы отличаются от привычных стоечных серверов?. — В: Blade серверы: их история, основные преимущества, современные системы : [арх. 21 мая 2012] // HardwarePortal.ru. — 2009. — 24 февраля.
Калугин, М. 3. Эволюция blade-серверов. — В: Blade серверы: их история, основные преимущества, современные системы : [арх. 12 мая 2012] // HardwarePortal.ru. — 2009. — 24 февраля.
Калугин, М. 4. Эволюция blade-серверов. — В: Blade серверы: их история, основные преимущества, современные системы : [арх. 12 мая 2012] // HardwarePortal.ru. — 2009. — 24 февраля.
Калугин, М. 5. Образцы современных blade-серверов. — В: Blade серверы: их история, основные преимущества, современные системы : [арх. 15 августа 2013] // HardwarePortal.ru. — 2009. — 24 февраля.
Кочетков, К. Блейд-серверы как основа динамичных центров обработки данных : [арх. 14 ноября 2006] // iXBT. — 2005. — 17 февраля.
Morgan, T. P. Blade server standards coming this year : But who will adopt them? : [англ.] // The Register. — 2009. — 7 April.
Enterasys Design Center Networking – Connectivity and Topology Design Guide : [англ.] : [арх. 5 октября 2013]. — Enterasys Networks, 2013.

См. также

[_e0dcb3954866ccdf-1] ¹ ² ³ Калугин, 2009.

[2] Ilya Krutov, Alexander Grechnev. IBM BladeCenter Products and Technology (англ.). — IBM RedBooks, 2014. — P. 40. Архивировано 2 октября 2022 года.

[3] BladeCenter S Product Guide (англ.). lenovopress.lenovo.com. Lenovo (25 июня 2014).

[_85e524d21e9a0c82-4] Morgan, 2009.

[1]

[2]

[3]

[4]