Что такое Blade сервер и его преимущества

“Blade server” переводится как “сервер лезвие”. И это не просто красивое маркетинговое название, а довольно точное описание интересной инженерной идеи. Блейд-серверы задумывались и проектировались так, чтобы значительно сэкономить место под IT-инфраструктуру, что особенно важно для крупного бизнеса и ЦОДов. Поэтому их также называют серверами высокой плотности.

Не буду утомлять вас долгим вступлением. В этой статье мы пробежимся по лезвиям, как Харрисон Форд или Гослинг, заглянем в мир блейд серверов (blade server, лезвие), а также рассмотрим конкретные рекомендации по подбору таких серверов.

Что такое блейд сервер

Что такое блейд шасси

Пустое блейд-шасси HPE BladeSystem С7000 (без установленных блейд-серверов).

 
Блейд-шасси — это корпус с отсеками для блейд-серверов, то самое место, куда вынесли общие комплектующие: блоки питания, вентиляторы, сетевую плату с интерфейсами, коммутационную плата (backplane), соединяющую всё воедино. Это как центральное отопление в домах — всё топится на общей котельной, а не в каждой квартире по отдельности.

Иногда блейд-шасси содержат и СХД (систему хранения данных) с отсеками под накопители, например, в Dell VRTX. Про эту систему я писал отдельную статью.

Шасси Dell VRTX из которого достают 3 накопителя (справа сверху). Слева отсеки под блейд-серверы.

Что такое блейд система

Блейд-шасси HPE BladeSystem С7000 с установленными блейд-серверами HPE ProLiant BL460c. Вместе это называют блейд-системой.

Блейд-система — это полноценное инфраструктурное решение, которое выполняет бизнес-задачи, серверные роли и крутит приложения. Когда мы устанавливаем блейд-серверы в блейд-шасси, получаем блейд-систему. Важно, что не обязательно заполнять все отсеки для работы. Блейд-система может работать и с 1 блейд-сервером, хотя рассчитана, например, на 16. Другой вопрос, что такое решение нерентабельно. Но возможность есть.

Компоненты блейд-системы:

• Блейд-шасси (Blade Chassis): Это корзина или корпус, куда устанавливаются блейд-серверы, а иногда и накопители. Там же содержатся общие ресурсы — блоки питания, вентиляторы, коммутационные платы и т.д.

• Блейд-серверы (Blade Servers): Это компактные серверы для установки в блейд-шасси. Каждый блейд-сервер — это отдельный вычислительный узел, со своей материнской платой, процессорами, памятью и другими комплектующими.

• Коммутационная плата (Backplane): Плата внутри шасси, которая соединяет между собой все компоненты блейд-системы, распределяет питание и сеть между блейд-серверами.

• Сетевая плата (Network Board): Плата внутри шасси, у которой есть свои сетевые интерфейсы для связи блейд-серверов с внешней сетью.

• Блоки питания (Power Supplies): Устройства, которые питают всю блейд-систему. Обычно их несколько (2, 4 и более), чтобы сбой одного БП не остановил работу всей блейд-системы. Их можно менять на горячую — без остановки работы (но по очереди, а не все разом).

• Кулеры для охлаждения (Cooling Fans): Вентиляторы, как и в любых других серверах, прогоняют воздух внутри блейд-шасси, отводя тепло, вырабатываемое работающими компонентами.

Чем блейд-сервер отличается от обычного

Если классические серверы полностью самостоятельны, то блейд-серверы не могут работать без блейд-шасси. Но блейд-серверы намного компактнее — разница кратная. Это и есть основные отличия, но деталей намного больше.

Главный причина, почему выбирают блейд-системы — это недостаток пространства в серверной или в дата-центре. С точки зрения функционала разницы нет. И лезвия, и классические стоечные, и башенные серверы — все они могут выполнять одинаковые задачи.

Чтобы вам было легче разобраться, чем блейд-сервер отличается от обычного, я приведу простую аналогию из жизни.

Для лучшего понимания возьмём обычный коттедж (классический сервер).

Владелец сам оплачивает строительство, ремонт, облагораживание прилегающей территории, подключение коммуникаций и многое другое. Из общего между несколькими коттеджами — это населённый пункт (серверная стойка) и коммуникации (электричество, сеть). Такой подход сложнее и зачастую дороже, чем строительство многоквартирных домов и содержание общедомовой территории, если брать 1 кв. метр полезного пространства.

Но есть другой вид жилья — таунхаус (блейд-система).

Владельцев у такой недвижимости несколько, так как на одном фундаменте и под одной крышей может ютиться сразу несколько жилых помещений, но с индивидуальными входами, гаражами и т.д. Подобная застройка компактнее, требует меньше сил и затрат на обслуживание, но и ограничений у владельцев больше из-за тесного соседства.

В блейд-системах инженеры поступили аналогично:

1. Взяли классический сервер и вынесли за скобки всё, что может обеспечивать работу нескольких узлов: источники питания, охлаждение, сетевые интерфейсы, дисковую подсистему;

2. Нарастили производительность вынутых компонентов, чтобы они могли обслуживать сразу несколько серверов, и объединили их в специальной корзине (шасси);

3. Разделили шасси на отсеки, в которые можно вставлять блейд-серверы, словно лезвие меча в ножны, отсюда и название.

Такая хитрость позволила устанавливать больше серверов (процессоров, памяти и т.д.) на каждый юнит, чем в традиционных инфраструктурах, что особенно актуально в дата-центрах и небольших серверных, где нехватка места — острый вопрос.

Преимущества и недостатки блейд-серверов для бизнеса

Модульное шасси Dell VRTX, в которое можно установить до 4 двухпроцессорных серверов и до 25 SSF жестких дисков. Его размеры немногим больше, чем у системного блока ПК ATX.

Блейд-серверы можно использовать аналогично обычным стоечным или башенным серверам, но чаще всего лезвия выделяют для выполнения какой-то одной задачи или приложения, что даёт бóльший контроль над данными и процессами. Это позволяет отнести блейды к специализированным устройствам, что подразумевает некоторые преимущества в одном и недостатки в другом.

Преимущества blade платформы

Типичный блейд-сервер — внутри всё компактно и нет ничего лишнего

• Размеры. Этот пункт я затронул в самом начале статьи. Блейд-серверы экономят место в серверных помещениях (особенно по сравнению с башенными серверами), в чём и заключается одна из основных идей модульной технологии.

• Охлаждение и энергопотребление. Каждое лезвие охлаждается с помощью общих вентиляторов, а питание подаётся с общих БП. Общие узлы проще обслуживать и резервировать. Все общие комплектующие занимают меньше места в стойке и меньше расходуют электричества на единицу вычислительной мощности (отсюда меньше тепловыделение). Для ЦОДов — это важнейшие параметры.

• Удобство управления системой. Блейд-серверы — это самостоятельные единицы, но общее шасси позволяет легче настраивать и управлять узлами, например, через интерфейсы IPMI. Настройка и развертывание лезвий зачастую происходит автоматически, что ускоряет интеграцию новых серверов в вашей инфраструктуре. Мониторинг систем также происходит в автоматическом режиме.

• Удобное и бесшовное перемещение в рамках стойки или ЦОДа. Чтобы переместить классический сервер, нужно отключить все коммуникации, демонтировать его из стойки, вдвоём (по регламенту) перенести до нового места, установить в стойку и снова подключить все коммуникации. А блейд-сервер не нужно отключать от коммуникаций. Его может достать, перенести и установить в любое другое совместимое шасси всего 1 сисадмин.

• Упрощенная структурированная кабельная сеть (СКС). Так как все коммуникации подключают к единому шасси, а не к каждому серверу по отдельности, их количество кратно уменьшается, если речь о больших серверных или ЦОДах. Меньше патч-кордов — меньше затрат, проще понятнее СКС и т.д.

• Обслуживание. Блейд-серверы проще чистить, обслуживать и ремонтировать, чем стоечные серверы, так как их можно на горячую доставать по отдельности, не нарушая работу всей системы

• Вариативность. Все серверы в шасси работают как самостоятельные узлы, их можно гибко конфигурировать и настраивать: Intel или AMD, x86 или ARM, Windows или Linux и многое другое.

Недостатки blade серверов

Компактный корпус блейд-сервера M620 вмещает намного меньше, чем R730 в корпусе 2U

• Стоимость. Это, пожалуй, один из главных камней преткновения. Блейд-серверы вместе с шасси стоят дороже, чем традиционные серверы той же производительности. А если шасси заполнено лезвиями не полностью, то цена становится ещё выше.

• Самостоятельность и вариативность. Чтобы блейд-сервер работал, ему необходимо совместимое шасси. Без шасси он бесполезен. Поэтому у вас не получится просто достать лезвие и разместить его в другой серверной или ЦОДе, где нет совместимой инфраструктуры. Касаемо вариативности — вы можете выбрать между разным моделями лезвий, архитектурами и ОС, но в шасси от Dell не получится установить лезвие от HPE.

• Общие точки отказа. В блейд системах общие комплектующие дают много плюсов, но и привносят важный минус. Та же плата backplane — это общая точка отказа для всех блейдов. Если она выйдет из строя, то все серверы в шасси упадут.

• Новинки с опозданием. В первую очередь вендоры выпускают серверы новых поколений в классических форм-факторах (стоечные и башенные серверы). Если вам важно всегда находиться на острие технологий, то блейд системы — не лучший выбор.

• Ограниченное масштабирование лезвий. Из-за своей компактности блейд-серверы не могут похвастаться тем же потенциалом вертикального масштабирования, что и классические серверы. У вас не получится установить в лезвие 4 процессора, 24 локальных жестких диска, несколько сетевых карт и других плат расширения. Придётся искать другие пути масштабирования инфраструктуры.

• Не лучшее решение для малых инфраструктур. Небольшим компаниям зачастую хватает пары серверов. А шасси Dell PowerEdge M1000e вмещает в себя до 16 лезвий. Если компания не планирует значительно расширяться в ближайшее время, то лучше посмотреть в сторону классических серверов или компактных блейд систем Dell PowerEdge VRTX (до 4 серверов + СХД), у которых также хватает нюансов с совместимостью, расширяемостью и т.д.

Нужен ли вам блейд-сервер?

Блейд системы нужны не всем компаниям, поэтому перед покупкой ответьте на несколько вопросов, которые помогут принять решение:

• Вы ограничены в пространстве под IT-инфраструктуру?

• У вас больше 4-ёх двухпроцессорных или 2-ух четырёхпроцессорных серверов?

• Вы регулярно закупаете дополнительные серверы?

• Вы часто вынуждено или запланировано обслуживаете серверы?

• Вы наращивали IT-инфраструктуру годами, из-за чего она стала слишком фрагментированной и устаревшей (местами)?

• Вам не хватает системных администраторов или MH (man-hour) для обслуживания инфраструктуры?

• У вас сложная СКС, которую нужно пересмотреть?

• У вас большие расходы на электроэнергию и(или) охлаждение?

• У вас ещё нет никакой IT-инфраструктуры?

Если вы ответили “да” сразу на несколько вопросов, то рассмотрите покупку блейд-серверов, отталкиваясь от плюсов и минусов, которые я обсудил выше.

Как выбрать блейд-серверы и шасси

Слева — шасси Dell PowerEdge M1000e. Справа — шасси HP BladeSystem C7000.

Вы наверняка знаете, какой процессор или сколько оперативной памяти нужно для вашей задачи. Это указано либо в системных требованиях приложения, либо вы обновляете устаревшую IT-инфраструктур и знаете о её слабых местах.

В любом случае, не зная ваших условий, я не могу посоветовать конкретную модель CPU или накопителей. Но если вы опишите задачу нашим менеджерам на Servermall.ru, то в течение часа получите коммерческое предложение.

А теперь поговорим о вещах, которые помогут выбрать блейд-сервер.

Задачи blade сервера

Как я говорил выше, блейд-серверы зачастую выделяют под выполнения какой-то конкретной задачи или приложения, но это не отменяет их многофункциональности.

Чтобы не тратить деньги впустую и добиться максимальной эффективности, нужно в первую очередь определиться, подходят ли блейд системы под ваши задачи. Их может быть сотни, но я перечислю основные:

• Сложная обработка данных. Любое клиент-серверное взаимодействие подразумевает обработку данных. Но блейд-серверы вполне годятся для сложной обработки данных, например, для рендеринга или виртуализации рабочих мест.

DELL Equallogic M4110 Storage Array — консолидированное решение для хранения большого объема данных

• Хранение данных. Помимо вычислительных блоков в шасси можно установить блейд-массивы для хранения данных (как на картинке выше). Их удобно размещать, использовать и обслуживать, а высокая плотность позволяет хранить огромные массивы данных, занимая минимум места в ЦОДе.

• Обмен данными. Блейд-системы отлично подходят для передачи данных (включая потоковую передачу в режиме реального времени) между приложениями и любыми устройствами за счёт поддержки высокоскоростных интерфейсов и протоколов передачи данных (FCoE или Fibre Channel over Ethernet, CEE или Converged Enhanced Ethernet, SCSI и другие). Достигается это с помощью специальных модулей или встроенных в шасси плат.

HP VIRTUAL CONNECT FLEX 10/10D

• Балансировка нагрузки. Каждое лезвие — это отдельный сервер, но администратор может создавать отказоустойчивый кластер с балансировкой нагрузки.

• Удалённая инфраструктура. Блейд-серверы отлично подходят для создания облачной инфраструктуры и хостинга: виртуальные машины, дедики, облачные хранилища и т.д.

• Обслуживание и серверное кэширование веб-страниц. Лезвия часто используют как платформы для сайтов и интернет-ресурсов, чтобы быстро и надёжно предоставлять доступ к веб-страницам. Они отлично подходят как для полного кэширования страниц, так и для кэширования отдельных блоков, mysql, php, чтобы свести задержки к минимуму.

• Транскодирование. Например, преобразование кода и содержимого веб-страниц для оптимизации под разные типы устройств: смартфоны, планшеты, ноутбуки, ПК и т.д. Транскодирование в реальном времени — важное условие при большой фрагментации устройств в интернете.

Производители блейд серверов

Модульные системы развиваются достаточно давно. Первый патент №6411506 на "систему и метод шасси веб-сервера высокой плотности" был выдан американской компании RLX Technologies ещё в 2002 году. Уже через три года, увидев потенциал в модульной технологии, эту компанию поглотила Hewlett-Packard.

Праотец современных лезвий — Blade-сервер RLX ServerBlade 633

Сегодня у всех значимых (и не очень) игроков на рынке есть свои линейки модульных систем. Вендоров очень много, но традиционные лидеры, как и в других сегментах серверного оборудования — это Dell, HPE и Lenovo (IBM). Оборудование этих компаний проверено годами, надёжно и позволяет нам давать гарантию 5 лет на всё. Поэтому о них и поговорим.

Блейд-серверы Dell PowerEdge

Dell PowerEdge VRTX

Блейд-серверы Dell, начиная с 10-ого поколения, маркируются буквой M (Modular). Из ныне актуальных шасси: M1000e (10U) и VRTX (5U), последнее оснащено не только отсеками под серверы, но и полноценной дисковой корзиной на 25 SFF или 12 LFF накопителей. Однако важно учесть, что лезвие Dell M640, предназначенное для корзины M1000e, несовместимо с VRTX. Аналогично и с лезвиями 8-ого и 9-ого поколений.

Лезвия бывают нескольких форм-факторов: полуформатные и полноформатные, а также различаются по высоте. Размеры напрямую связаны с производительностью и запасом по вертикальному масштабированию. В M1000e можно установить до 16 и 8 лезвий и до 6 БП, а в VRTX до 4 и 2 лезвий и до 4 БП соответственно. Ознакомиться с ассортиментом можно на сайте dell.com.

Блейд-серверы HPE BladeSystem

HP BladeSystem C3000

Блейд-системы HPE (ранее HP) выходят под брендом BladeSystem. Начиная с 5-ого поколения, маркируются BL (Blade). Из ныне актуальных шасси: C7000 (10U) и C3000 (6U), последнее можно преобразовать в башню дополнительным комплектом колесиков.

Лезвия HPE Proliant бывают нескольких форм-факторов: полуформатные и полноформатные, а также различаются по высоте (single-wide, double-wide, quad-wide). В C7000 можно установить до 16 и 8 лезвий и до 6 БП, а в C3000 до 8 и 4 лезвий и до 6 БП соответственно. Ознакомиться с ассортиментом можно на сайте hpe.com.

Блейд-серверы Lenovo (IBM) BladeCenter

Шасси IBM BladeCenter E

IBM BladeCenter — это бывшая архитектура блейд-серверов IBM, которая вместе со всем подразделением x86 была продана компании Lenovo в 2014 году.

Есть несколько вариантов шасси:

• IBM BladeCenter серии E (7U) — до 14 лезвий;

• IBM BladeCenter T (8U) — до 16 лезвий.

• IBM BladeCenter серии H (9U) — до 14;

• IBM BladeCenter HT (12U) — до 12 лезвий.

• IBM BladeCenter серии S (7U) — до 6 лезвий.

Лезвия также бывают разные:

• Блейд-серверы (полуформатные или полноформатные);

• Модули управления сетью;

• Модули коммутаторов.

На смену BladeCenter пришла ныне актуальная линейка Flex System, которая и по сей день выпускается под брендом Lenovo.

Шасси Lenovo Flex System

Линейка Flex System представляет из себя следующее:

• Шасси Flex System;

• Полуформатные или полноформатные вычислительные узлы (ThinkSystem SN550, SN550 V2 и SN850);

• Модули управления сетями Ethernet, FCoE, FC и InfiniBand (коммутаторы, адаптеры и т.д.)

Изучить подробнее можно по ссылке здесь и здесь.

Будущее блейд-систем

Не смотря на распространённость блейд-серверов в бизнес сегменте, есть другие модульные системы, например, серверные картриджи или конвергентные системы, такие как линейка Dell PowerEdge FX.

Сложно давать прогнозы насчёт будущего уже существующих технологий и линеек, но однозначно можно сказать, что модульные системы будут развиваться дальше, так как увеличиваются энергопотребление, показатели TDP CPU и GPU, а также объем данных для обработки растёт в геометрической прогрессии. Бесконечно строить новые ЦОДы — невозможно. И вендоры отлично понимают это.