Вычислительные ресурсы ИТ-инфраструктуры, как правило, сосредоточены в совокупности серверных решений центра обработки данных (ЦОД), и именно к ним начинают предъявляться требования динамической конфигурации ресурсов, переноса ресурсов при сбое на резервные серверы, горизонтального и вертикального масштабирования при росте нагрузки.
По данным IDC, из-за того, что многие вычислительные системы ЦОД предприятий в недалеком прошлом создавались на основе сложных и недостаточно гибких платформ, требовавших от персонала специальных знаний и навыков управления, большую часть (до 60-70%) всех затрат на серверные решения составляли затраты на их обслуживание в течение всего срока жизни. Стремление производителей снизить совокупную стоимость владения такими решениями привело к использованию новых подходов к проектированию серверов, в результате чего на рынке появился новый сегмент блейд-серверов (blade-servers - серверов-"лезвий"), впервые выпущенных на рынок компанией Compaq в январе 2002 г.
Немного истории
Серия серверов-"лезвий" Compaq ProLiant BL включала три типа серверов "сверхплотного" монтажа различной производительности. Объединяло все эти серверы одно: их конструкция предусматривала вертикальную установку "лезвий" в специальные корпуса-шасси, подобно тому как ставятся книги на книжные полки. В свою очередь, такие шасси с блейд-серверами могли устанавливаться в стандартные серверные стойки. Благодаря высокой плотности монтажа серверов в одной стойке можно было разместить до 280 однопроцессорных серверов-"лезвий" начального уровня BL 10e, чем достигалась ранее недоступная плотность вычислительных ресурсов. Кроме этих серверов, в серии ProLiant BL планировался выпуск еще двух моделей блейд-серверов: двухпроцессорных и четырехпроцессорных систем более высокого уровня производительности, которые могли применяться как серверы приложений и серверы баз данных.
В серверах-"лезвиях" ProLiant BL был применен ряд конструктивных особенностей, которые впоследствии стали общими для большинства блейд-серверов других производителей. Во-первых, любой блейд-сервер мог быть в режиме "горячей замены" установлен, изъят из шасси и заменен без какого-то ни было влияния на функционирование остальных серверов в стойке и во всей системе. Во-вторых, хотя каждый из блейд-серверов ProLiant BL был оснащен сетевым адаптером, все связи между блейд-серверами и с внешней средой осуществлялись через общий сетевой коммутатор полки, что давало возможность предельно сократить число кабелей внутри стойки без снижения скорости обмена данными с сетевой средой. И, наконец, в полках для блейд-серверов ProLiant BL использовалась единая плата интегрированного модуля администрирования, которая являлась общей защищенной "точкой последовательного доступа" для контроля за состоянием серверов в полках и их локального и удаленного мониторинга и администрирования.
В 2002 г. вслед за Compaq свои модели блейд-серверов выпустили Dell и IBM. Причем всего год спустя после вывода на рынок первых моделей своих блейд-серверов серии BladeCenter (декабрь 2002 г.) IBM заявила о том, что их объем поставок на мировой рынок составил более 42 тыс. штук. Ее главный конкурент Hewlett-Packard после слияния с Compaq продолжила развитие семейства ProLiant BL. По данным IDC, к концу 2003 г. НР продала более 50 тыс. этих блейд-серверов. Наряду с НР и IBM на рынке появились блейд-серверы, выпускаемые Fujitsu, Sun Microsystems и рядом других производителей, активно включившихся в разработку и производство нового типа серверов. И в то время как во всем мире средние темпы прироста продаж серверов традиционного стоечного и напольного дизайна не превосходили 5-10%, поставки блейд-серверов, по данным аналитиков, росли существенно быстрее. Так, в конце 2003 г. IDC оценивала средний ежеквартальный темп прироста продаж на мировом рынке как 51%. Hewlett-Packard смогла значительно превысить и эту величину - в IV квартале 2003 г. в регионе ЕМЕА рост продаж блейд-серверов HP ProLiant BL составил 95,7%. Такие значительные показатели развития этого сегмента серверного рынка позволили аналитикам выделить его как наиболее быстро растущий и предсказать его блестящее будущее.
В настоящее время НР поставляет на рынок четыре модели блейд-серверов cерии НР ProLiant BL, все на основе процессоров Intel. НР планирует выпустить до конца года ряд новых моделей блейд-серверов на базе процессоров AMD Opteron. IBM имеет несколько моделей блейд-серверов на базе процессоров Intel Xeon, а также системы eServer BladeCenter JS20, которые используют процессоры POWER с тактовой частотой 2,2 ГГц. Если Intel-архитектура серверов HS20 позволяет использовать их в средах Windows и Linux в качестве серверов приложений, то "лезвия" BladeCenter JS20 могут применяться для построения высокопроизводительных решений с среде AIX 5L и Linux.
Конструктивная гибкость
Быстрый рост популярности блейд-серверов на рынке корпоративных заказчиков объясняется целым рядом причин. Среди них стоит выделить возможность гибкого конфигурирования и использования серверов этого типа, экономичность, улучшенные условия управления массивом серверов-"лезвий", существенно более низкие затраты на внедрение, развертывание, обслуживание и модернизацию серверных решений, основанных на применении блейд-серверов, по сравнению с традиционными стоечными серверами.
Как уже указывалось, в настоящее время практически все известные производители использовали общий подход для создания своих блейд-серверов - в шасси определенной конструкции для монтажа в стойку устанавливается некоторое количество серверов-"лезвий". При этом каждый из таких блейд-серверов представляет собой независимый сервер, имеющий один или несколько процессоров, оперативную память, дисковую подсистему, сетевые контроллеры. На таком сервере под управлением конкретной ОС работают приложения пользователя.
В портфеле предложений вендоров, как правило, есть несколько серий блейд-серверов различной производительности, что позволяет использовать их для решения широкого круга задач клиентов: организации файловых серверов, межсетевых экранов, серверов виртуальных частных сетей, почтовых и Web-серверов, услуг размещения веб-сайтов, систем электронной коммерции. При этом нужно указать, что различные по производительности модели блейд-серверов одного производителя, ориентированные на решение определенных задач, могут использоваться совместно, то есть в одной стойке можно разместить набор разных серверов-"лезвий", обрабатывающих различные приложения клиента. В то же время у заказчика появляются широкие возможности по масштабированию подобной системы - установив первоначально минимальное количество серверов, при возрастании нагрузки он может дополнять имеющуюся систему новыми "лезвиями", увеличивая ресурсы и производительность до необходимого уровня. И главное - при этом нет нужды перестраивать созданную ранее серверную инфраструктуру. Ведь при установке в шасси каждый новый блейд-сервер подключается к общим коммутаторам Ethernet и Fibre Channel и панели управления, а также начинает совместно с другими "лезвиями" использовать такие компоненты шасси и стойки, как блоки питания, вентиляторы, системные порты, устройства чтения компакт-дисков и накопители на гибких магнитных дисках.
В случае, когда необходимо создать высокопроизводительную и высоконадежную подсистему обработки данных, включающую серверы приложений и баз данных, на основе блейд-серверов могут быть созданы вычислительные кластеры и вычислительные сети, полностью покрывающие потребности в вычислительной мощности. Кроме того, практически все современные серверы-"лезвия" имеют интегрированные средства доступа (коммутаторы и порты Gigabit Ethernet, FibreChannel, Infiniband) для прямого подключения к сетям хранения данных в архитектуре SAN, что существенно расширяет возможности создаваемой на базе блейд-серверов инфраструктуры ИТ в ЦОД.
На сегодня наиболее ярким примером высокопроизводительной системы, которая может быть построена с использованием "лезвий", является анонсированный IBM в ноябре самый мощный суперкомпьютер в Европе MareNostrum, предназначенный для проведения широкого круга научных исследований в барселонском Политехническом университете в Испании. Эта система создана в виде кластера на основе 2282 блейд-серверов BladeCenter JS20 на базе процессоров POWER. И хотя в ней пока установлено всего 3564 процессора POWER из 4564, которые вычислительная система должна иметь в полной конфигурации, под управлением ОС Linux в тесте LINPACK она достигла уровня производительности 20,53 терафлоп, что позволило ей занять пятое место среди самых мощных суперкомпьютеров мира.
Экономичность
Особенности конструкций блейд-серверов обеспечивают их высокую экономичность. Во-первых, сверхплотная конструкция серверов-"лезвий" позволяет существенно сократить площади ЦОД, отводимые для серверных массивов, по сравнению с использованием серверов традиционной стоечной конструкции. Например, в шасси высотой 6U (10,5 дюйма) может быть установлено до 16 двухпроцессорных блейд-серверов HP ProLiant BL20p G2 или HP ProLiant BL30p, в то время как в этом же пространстве стойки может быть размещено не более 6 двухпроцессорных "узких" стоечных серверов высотой 1U. А общее количество процессоров в стойке стандартного размера, целиком заполненной серверами BL20p G2 или BL30p, может достигать 192 штук. При использовании такого же количества серверов традиционной конструкции в зале ЦОД потребовалось бы установить не менее трех стоек.
Во-вторых, за счет более низкого энергопотребления блейд-серверов заказчики получают возможность снизить затраты на электроэнергию. Сокращаются также расходы на кондиционирование и вентиляцию, поскольку в конструкциях шасси и серверов-"лезвий" производители применяют самые совершенные технологии, позволяющие еще более уплотнять мощность на единицу объема при общем снижении уровня выделяемого тепла. В частности, в системе BladeCenter IBM применила новую систему охлаждения Calibrated Vectored Cooling, которая обеспечивает оптимальное движение потока охлажденного воздуха внутри системы и позволяет разместить в одном корпусе большее количество серверов.
Легкость и удобство консолидации серверов и приложений, интеграции компонентов ИТ-инфраструктуры, таких как кабельные системы, коммутаторы ЛВС и систем хранения данных, являются безусловными преимуществами использования серверов-"лезвий". Стоит также отметить, что использование блейд-серверов позволяет создавать более экономичные серверные системы повышенной готовности за счет резервирования по принципу "N+1", в отличие от использования стоечных серверов, где для достижения максимальной надежности, как правило, применяются системы с двойным резервированием и избыточностью "1+1". В результате внедрение серверов-"лезвий" позволяет снизить единовременные затраты почти на 100% при построении отказоустойчивой серверной системы. Кроме того, автоматизированные средства управления переназначением серверов и перераспределением нагрузки сокращают до минимума время простоев при отказе одного из серверов и возможных аппаратных и программных сбоях.
Упрощение администрирования и инсталляции
Третье важное преимущество серверов-"лезвий" - улучшенные условия управления и существенно более низкие затраты на внедрение, развертывание. Производители поставляют свои блейд-серверы в комплекте со специализированным ПО, обеспечивающим автоматизацию их внедрения в ИТ-инфраструктуру ЦОД, мониторинга и управления.
Еще разрабатывая первые модели серверов-"лезвий" ProLiant BL, Compaq сосредоточила большие усилия на разработке ПО Essentials Pack, которое, по замыслу его создателей, должно было реализовать ряд наиболее совершенных технологий автоматизированного контроля и развертывания систем, динамического масштабирования и обеспечения гарантированно высокого качества и надежности при внедрении этих блейд-серверов. Сейчас Hewlett-Packard предлагает компаниям, закупающим блейд-серверы НР ProLiant BL пакет НР ProLiant Essentials Foundation Pack. Этот пакет, в частности, включает систему Insight Manager 7 SP1, которая обеспечивает полный комплекс работ по мониторингу и управлению блейд-серверами НР ProLiant BL. Она использует технологию интегрированных в блейд-серверы агентов Lights-out (iLO) Advanced, и потому у администратора ЦОД появляется возможность удаленного контроля, визуального мониторинга состояния каждого из установленных блейд-серверов, включая детальную информацию об их отказах и их производительности, а также управления ими.
Для первоначального запуска вновь устанавливаемых "лезвий" НР ProLiant BL производитель предлагает ПО SmartStart, позволяющее вручную осуществить инсталляцию и настройку отдельного сервера. Однако когда производится инсталляция множества серверов и применение "ручного" метода становится обременительным, администраторы могут воспользоваться НР Rapid Deployment Pack, который осуществляет в автоматизированном режиме быстрое централизованное развертывание мультисерверной инфраструктуры, включая настройку аппаратной части блейд-серверов, инсталляцию ОС и всех необходимых прикладных программ, сокращая время развертывания системы с долгих часов работы до 15-30 минут. При такой массовой инсталляции "лезвий" создаются "образы" сконфигурированных для решения определенных задач серверов, их ОС и приложений, а затем с помощью скриптов в автоматическом режиме производится массовая настройка серверов-"лезвий". Более того, каждый отсек шасси для установки блейд-сервера может быть заранее сконфигурирован для работы с определенным приложением, и при установке в него нового "лезвия" или замене отказавшего новый сервер не только автоматически распознается, но и конфигурируется в соответствии с его будущим предназначением.
Аналогичными возможностями обладает ПО IBM Director, которое при инсталляции "лезвий" BladeCenter обеспечивает автоматическое обнаружение шасси и блейд-серверов и позволяет осуществлять многоадресное конфигурирование сотен таких серверов, развертывание на них образов ПО, включая ОС и приложения, восстановление ПО и автоматическое обновление системы. Кроме того, для слежения за состоянием и использованием ресурсов блейд-серверов IBM предлагает в рамках IBM Director систему Capacity Manager, которая работает как удаленный менеджер ресурсов. Подобная автоматизация управления упрощает администрирование множеством "лезвий" BladeCenter и добавляет новые возможности ЦОД без повышения сложности их инфраструктуры.
Как отмечают аналитики, наличие подобных развитых автоматизированных инструментов управления серверами-"лезвиями" позволяет системным администраторам ЦОД обслуживать почти вдвое большее число серверов, чем при использовании серверов традиционной стоечной конструкции. Помимо перечисленных, это достигается за счет нескольких важных черт:
- возможности быстрого переноса ресурсов с одного блейд-сервера на другой;
- возможности переноса ресурсов при сбое на резервные серверы;
- динамической реконфигурации ресурсов "лезвий".
Безусловно, аналогичные функции есть и в ПО, которое работает с традиционными стоечными серверами, но в блейд-варианте эти возможности достигают максимума.
