Блейд-сервер

Немає перевірених версій цієї сторінки; ймовірно, її ще не перевіряли на відповідність правилам проекту.

Блейд-сервери (англ. blade — лезо) — це комп'ютерні сервери з компонентами, які встановлені у стійці для зменшення займаного простору.
Стійка (англ. enclosure) — шасі для блейд-серверів, що надає їм доступ до загальних компонентів, наприклад, блоків живлення та мережевих контролерів.

Блейд-сервери також називають ультракомпактними серверами.

Блейд-сервер являє собою "урізаний" сервер з модульною конструкцією. Це зводить до мінімуму використання фізичного простору і енергії. У блейд-сервері деякі компоненти відсутні для економії місця, що зводить до мінімуму споживання енергії. У той же час вони мають всі пристрої, щоб вважатися комп'ютером. Блейд-стійка, яка може містити кілька блейд-серверів, виконує такі функції, як електроживлення, охолодження, мережеві функції, функції різних з'єднань та управління. Різні виробники блейд-серверів мають різні думки на рахунок того, що включає в себе блейд-сервер і блейд-система в цілому.

Внутрішня структура

У блейд-сервері відсутні або винесені назовні деякі типові компоненти, традиційно присутні в комп'ютері. Функції живлення, охолодження, мережевого підключення, підключення жорстких дисків, міжсерверних з'єднань і управління можуть бути покладені на зовнішні пристрої. Разом з ними набір серверів утворює так звану блейд-систему.
Для обчислень комп'ютеру потрібні як мінімум наступні частини (машина Тьюрінга):

пам'ять, що містить вихідні дані;
процесор, який виконує команди;
пам'ять для запису результатів.

Інші компоненти, типові для комп'ютера, виконують допоміжні функції, такі як введення і виведення даних, забезпечення живлення. Всередині сервера вони являють собою додаткові споживачі енергії, джерела тепла, причини збоїв (особливо компоненти з рухомими частинами). Концепція блейд-сервера передбачає заміну їх зовнішніми пристроями (блоки живлення) або віртуалізацію (порти вводу-виводу, консолі управління), тим самим значно спрощуючи і полегшуючи сам сервер, а також роблячи його виробництво (теоретично) дешевшим.

Зовнішні модулі

Блейд-системи складаються з набору блейд-серверів та зовнішніх компонент, що забезпечують необчислювальні функції. Як правило, за межі серверної материнської плати виносять компоненти, що виробляють багато тепла, або займають багато місця, а також повторювані по функціях між серверами. Їх ресурси можуть бути розподілені між всім набором серверів. Поділ на вбудовані та зовнішні функції варіюється у різних виробників.

Джерела живлення

Перетворювач напруги живлення, як правило, є загальним для всієї блейд-системи. Він може бути як вмонтований в середину неї, так і винесений в окремий блок. У порівнянні з сумою окремих блоків живлення, необхідних серверам формату 1U, єдиний джерело живлення блейд-систем - це один з найвагоміших джерел економії простору, енергоспоживання і числа електронних компонентів.

Охолодження

Традиційний дизайн серверів намагається збалансувати щільність розміщення електронних компонент і можливість циркуляції охолоджувального повітря між ними. У блейд-конструкціях кількість виступаючих і великих частин зведено до мінімуму, що покращує охолодження модулів.

Мережеве підключення

Сучасні мережеві інтерфейси розраховані на надзвичайно великі швидкості передачі даних через струмопровідні та оптичні кабелі. Така апаратура дорога і займає місце в конструкції сервера. Частий випадок - надмірна пропускна здатність мережевих інтерфейсів, можливості яких виявляються не потрібні на практичних завданнях. Об'єднання мережевих інтерфейсів в один пристрій або використання спеціальних блейд-слотів, зайнятих виключно роботою з мережею, дозволяє скоротити кількість роз'ємів і знизити вартість кожного з підключень.

Дискові накопичувачі

Хоча для зберігання обсягів даних і програм необхідні значні об'єми пам'яті, їм не обов'язково розміщуватися локально. Такі інтерфейси, як FireWire, SATA, SCSI, DAS, Fibre Channel та iSCSI дозволяють підключити накопичувачі на значній відстані від процесорів. За аналогією з мережевими підключеннями (інтерфейс iSCSI базується на них) відповідні пристрої можуть бути розміщені в корпусі блейд-системи або змонтовані на виділених блейд-слотах. Спеціальне рішення у вигляді блейд-системи, що завантажує через мережу зберігання даних (SAN), дозволяє створити виключно надійну і компактну серверну систему.

Спеціальні блейд-слоти

Стандартизація інтерфейсу блейд-слота дозволяє створювати пристрої, здатні не тільки проводити обчислення, але й надавати інші сервіси, наприклад, функції мережевого світча, роутера, швидкого підключення до локальної мережі або оптоволокна. Ці ресурси можуть використовуватися іншими блейд-слотами.

Області застосування

У стандартних серверних стійках мінімальний розмір сервера прийнято називати 1U або 1 юніт (19 дюймів в ширину х 1,75 дюйма у висоту). Як правило, такі стійки вміщають 42 юніта обладнання, тобто максимум 42 сервера. Використання блейд-серверів дозволяє обійти це обмеження не виходячи за розміри стандартів стійки і розмістити до 100 серверів в кожній. Блейд-сервери особливо ефективні для вирішення специфічних завдань: вебхостингу, організації кластерів. Сервери у стійці, як правило, підтримують гарячу заміну. Хоча технологія побудови блейд-систем не є закритою (не належить якійсь одній компанії), при використанні компонентів одного виробника виникає менше проблем з інсталяцією та налаштуванням. Стандартизація сполучень могла б зробити технологію доступнішою для користувача і розширити вибір постачальників. При всіх перевагах, цю технологію можна вважати рішенням всіх серверних проблем. Великі завдання вимагають все ж застосування масштабніших систем для свого рішення, таких як мейнфрейми і кластери. Також можуть бути використані кластери, що складаються з блейд-серверів. Така структура особливо схильна до проблеми перегрівання, зважаючи на щільні компоновки електроніки в кожному з них.

Історія

Мікрокомп'ютери, які вміщувалися в 1 слот стандартної 19-дюймової стійки, стали використовувати ще в 1970-их роках, незабаром після розробки 8-бітних мікропроцесорів. Набори таких слотів використовували в управлінні промисловими об'єктами, замінюючи мінікомп'ютери. Програми записувалися в електрично програмовану пам'ять (EPROM) на слоті, їх функціональність обмежувалася однією нескладною операцією, виконуваної в реальному часі. Назву Blade-сервер почали використовувати по відношенню до систем з встановленими жорсткими дисками або флеш-пам'яттю. Завдяки цьому з'явилася можливість виконувати на слоті повноцінну операційну систему. Технологія запозичує деякі риси мейнфреймів. Однак, коректніше розглядати групу Blade-слотів як кластер незалежних серверів, можливо і активне використання віртуалізації ресурсів і тісної інтеграції з операційною системою, що додатково збільшує продуктивність і стабільність. Першим виробником Blade-систем вважається RLX Technologies (Х'юстон, США), заснована вихідцями з компанії Compaq. Компанія була куплена Hewlett-Packard в 2005 році. Станом на другу половину 2000-х років лідером у виробництві Blade-систем була компанія Hewlett-Packard, частка якої за 2008 рік на міжнародному ринку по виручці від продажу і кількості вироблених і поставлених одиниць обладнання склала відповідно 54,0% і 50,6 %, що вдвічі більше частки компанії № 2, IBM (23,9% і 25,9%). Інші великі учасники ринку: Dell (частки на світовому ринку 8,1% і 9,5% відповідно), Fujitsu Siemens Computers (3,5% і 2,1%), Sun (4,1% і 4,0%) , Hitachi (1,0% і 0,6%) і NEC (1,6% / 1,2%). Blade-сервери виробляють з різним успіхом і інші компанії, наприклад Appro, Intel, Rackable (SGI), Verari, Supermicro, проте вони займають на ринку Blade-серверів частку в кілька десятих відсотка або навіть менше.

Побудова ЦОД

Блейд системи — це новий щабель у розвитку індустрії побудови не тільки центрів обробки даних (ЦОД) великих організацій, але й невеликих обчислювальних центрів компаній середнього бізнесу що розвиваються.

Майже кожна організація при побудові ЦОД стикається з такими проблемами, як:

Недостатньо місця в серверній і висока вартість оренди офісних площ;
Обмеження по енергопостачанню, що особливо стосується ЦОД в офісних центрах;
Складнощі із забезпеченням необхідного рівня охолодження середніх і великих ЦОД у офісних центрах;
Високі витрати на оплату електрики для забезпечення електроживлення та охолодження ЦОД;
Відсутність кваліфікованих кадрів для управління ІТ-інфраструктурою;
Складність інфраструктури ЦОД;
Проблема забезпечення захисту від збоїв критичних бізнес-процесів компанії;
Неефективне використання дискового простору серверів.

Блейд-системи вирішують ці проблеми, пропонуючи переваги:

Оптимізація використання простору та енергетичних ресурсів.
Зменшення витрат на охолодження та електроенергію.
Спрощення управління ІТ-інфраструктурою.
Покращення ефективності використання обчислювальних ресурсів.

Недоліки блейд-систем:

Вартість впровадження та підтримки.
Прив'язка до постачальника
Вертикальна масштабованість обмежена шасі.
Зазвичай значний дисковий простір потребує використовувати SAN.
- Існують блейд-сервера які мають значний дисковий простір, а також програмні рішення як VmWare vSAN^[en], які дозволяють об'єднувати дисковий простір з різних блейдів в шасі, і робити його доступним для віртуальних машин, так і фізичних серверів в як межах шасі.

Приклади обладнання

Dell PowerEdge MX7000
HPE BladeSystem^[en]
IBM BladeCenter
Cisco Unified Computing System^[en]
Supermicro SuperBlade

Посилання

CNET [Архівовано 26 грудня 2011 у Wayback Machine.]
Блейд-сервери, їх історія, основні переваги, сучасні системи [Архівовано 26 лютого 2009 у Wayback Machine.]
Огляд сайту iXBT [Архівовано 14 листопада 2006 у Wayback Machine.]
Blade-сервери [Архівовано 30 березня 2015 у Wayback Machine.]