Блейд-сервер - Blade server

Блейд-сервер Supermicro SBI-7228R-T2X, содержащий два двухпроцессорных серверных узла

А блейд-сервер урезанный серверный компьютер с Модульная конструкция оптимизирован для минимизации использования физического пространства и энергии. Многие компоненты блейд-серверов удалены для экономии места, минимизации энергопотребления и других соображений, при этом все функциональные компоненты должны считаться компьютер.[1] В отличие от монтаж в стойку сервер, блейд-сервер помещается в корпус лезвия, который может содержать несколько блейд-серверов, предоставляя такие услуги, как питание, охлаждение, сеть, различные межсоединения и управление. Вместе лезвия и корпус лезвия образуют систему лезвий, которая сама может быть установлена ​​в стойку. У разных поставщиков блейд-серверов разные принципы в отношении того, что включать в сам блейд-сервер и в блейд-систему в целом.

В стандарт конфигурация серверная стойка, одна стойка или 1U —19 дюймов (480 мм) в ширину и 1,75 дюйма (44 мм) в высоту - определяет минимально возможный размер любого оборудования. Основное преимущество и обоснование блейд-вычислений связано с снятием этого ограничения с целью снижения требований к размеру. Самая обычная компьютерная стойка фактор формы имеет высоту 42U, что ограничивает количество дискретных компьютерных устройств, непосредственно устанавливаемых в стойку, до 42 компонентов. Лезвия не имеют этого ограничения. По состоянию на 2014 г.с помощью блейд-систем можно достичь плотности до 180 серверов на блейд-систему (или 1440 серверов на стойку).[2]

Корпус Blade

Корпус (или шасси) выполняет многие из неосновных вычислительных услуг, имеющихся в большинстве компьютеров. В неблейд-системах обычно используются громоздкие, горячие и неэффективные компоненты, которые могут дублировать их на многих компьютерах, которые могут работать или не работать на полную мощность. Благодаря размещению этих служб в одном месте и их совместному использованию между блейд-компьютерами общее использование становится выше. Специфика предоставляемых услуг зависит от поставщика.

HP Корпус BladeSystem c7000 (с 16 блейд-модулями) с двумя ИБП 3U внизу

Мощность

Компьютеры работают в диапазоне напряжений постоянного тока, но энергоснабжения AC и при более высоких напряжениях, чем требуется в компьютерах. Преобразование этого тока требует одного или нескольких блоки питания (или БП). Чтобы отказ одного источника питания не повлиял на работу компьютера, даже серверы начального уровня могут иметь резервные источники питания, что опять же увеличивает объем и тепловыделение конструкции.

Блок питания корпуса блейд-серверов обеспечивает единый источник питания для всех блейд-серверов в корпусе. Этот единый источник питания может поставляться как блок питания в корпусе или как отдельный отдельный блок питания, обеспечивающий постоянным током несколько корпусов.[3][4] Такая установка уменьшает количество блоков питания, необходимых для обеспечения отказоустойчивого источника питания.

Популярность блейд-серверов и их собственная потребность в мощности привели к увеличению количества монтируемых в стойку бесперебойный источник питания (или ИБП), включая блоки, специально предназначенные для блейд-серверов (например, BladeUPS ).

Охлаждение

Во время работы электрические и механические компоненты выделяют тепло, которое система должна рассеивать, чтобы обеспечить надлежащее функционирование ее компонентов. Большинство корпусов для блейд-серверов, как и большинство вычислительных систем, отводят тепло с помощью поклонники.

Проблема, которую часто недооценивают при разработке высокопроизводительных компьютерных систем, заключается в конфликте между количеством тепла, выделяемым системой, и способностью ее вентиляторов отводить тепло. Совместное питание и охлаждение блейд-сервера означает, что он не выделяет столько тепла, как традиционные серверы. Новее блейд-корпуса оснащены вентиляторами с регулируемой скоростью и логикой управления, или даже системы жидкостного охлаждения[5][6] которые регулируются в соответствии с требованиями системы к охлаждению.

В то же время повышенная плотность конфигураций блейд-серверов может по-прежнему приводить к более высоким общим требованиям к охлаждению со стойками, заполненными более чем на 50%. Это особенно актуально для лезвий раннего поколения. В абсолютном выражении для полностью заполненной стойки блейд-серверов, вероятно, потребуется больше охлаждающей способности, чем для полностью заполненной стойки стандартных серверов 1U. Это связано с тем, что в одной стойке можно разместить до 128 блейд-серверов, в которые поместятся только 42 стоечных сервера высотой 1U.[7]

Сети

Блейд-серверы обычно включают в себя встроенные или дополнительные контроллеры сетевого интерфейса за Ethernet или же хост-адаптеры за Fibre Channel системы хранения или конвергентный сетевой адаптер объединить хранилище и данные в одном Fibre Channel через Ethernet интерфейс. Во многих блейд-модулях по крайней мере один интерфейс встроен в материнскую плату, и дополнительные интерфейсы могут быть добавлены с помощью мезонинные карты.

Корпус блейд-сервера может предоставлять отдельные внешние порты, к которым будет подключаться каждый сетевой интерфейс блейд-сервера. В качестве альтернативы корпус блейд-сервера может объединять сетевые интерфейсы в соединительные устройства (например, коммутаторы), встроенные в корпус блейд-сервера или в сетевые лезвия.[8][9]

Место хранения

Хотя компьютеры обычно используют жесткие диски для хранения операционных систем, приложений и данных, они не обязательно требуются локально. Многие методы подключения к хранилищу (например, FireWire, SATA, E-SATA, SCSI, SAS DAS, FC и iSCSI ) легко перемещаются за пределы сервера, хотя не все из них используются в установках корпоративного уровня. Реализация этих интерфейсов подключения на компьютере представляет аналогичные проблемы для сетевых интерфейсов (действительно, iSCSI работает через сетевой интерфейс), и аналогичным образом они могут быть удалены с блейд-сервера и представлены индивидуально или объединены либо на шасси, либо через другие лезвия.

Возможность загрузки клинка из сеть хранения данных (SAN) позволяет использовать blade-сервер без дисков, примером реализации которого является Модульная серверная система Intel.

Другие лезвия

Поскольку корпуса для блейд-серверов обеспечивают стандартный метод предоставления базовых услуг компьютерным устройствам, другие типы устройств также могут использовать корпуса для блейд-серверов. Блейд-серверы, обеспечивающие коммутацию, маршрутизацию, хранение, SAN и доступ к оптоволоконным каналам, могут вставляться в корпус для предоставления этих услуг всем его элементам.

Системные администраторы могут использовать блейд-модули хранения там, где требуется дополнительное локальное хранилище.[10][11][12]

Использует

Cray XC40 шкаф суперкомпьютера на 48 блейд-серверов, каждый из которых содержит 4 узла по 2 ЦП

Блейд-серверы хорошо работают для определенных целей, таких как веб хостинг, виртуализация, и кластерные вычисления. Индивидуальные лезвия обычно с возможностью горячей замены. Поскольку пользователи имеют дело с более крупными и разнообразными рабочими нагрузками, они добавляют блейд-серверам больше вычислительной мощности, памяти и пропускной способности ввода-вывода. Хотя технология блейд-серверов теоретически позволяет создавать открытые системы, работающие от разных поставщиков, большинство пользователей покупают модули, корпуса и т. Д. стойки и инструменты управления от того же производителя.

Возможная стандартизация технологии может привести к большему выбору для потребителей;[13][14] по состоянию на 2009 год все большее количество сторонних поставщиков программного обеспечения начали входить в эту растущую область.[15]

Однако блейд-серверы не решают всех вычислительных проблем. Их можно рассматривать как форму производимых серверная ферма что заимствует из мэйнфрейм упаковка, охлаждение и технология электропитания. Очень большие вычислительные задачи могут по-прежнему требовать серверных ферм из блейд-серверов, а из-за высокой плотности мощности блейд-серверов могут еще больше пострадать от отопление, вентиляция, кондиционирование проблемы, влияющие на большие обычные серверные фермы.

История

Разработчики заняли первое место микрокомпьютеры на карточках и упакованы в стандартные 19-дюймовые стойки в 1970-х, вскоре после появления 8-битной микропроцессоры. Эта архитектура использовалась в промышленном контроль над процессом промышленность как альтернатива миникомпьютер -системы управления. Ранние модели сохраняли программы в EPROM и были ограничены одной функцией с небольшим руководитель в реальном времени.

В VMEbus архитектура (c. 1981) определил компьютерный интерфейс, который включал в себя реализацию бортового компьютера, установленного на объединительной плате шасси, с несколькими слотами для сменных плат для обеспечения ввода-вывода, памяти или дополнительных вычислений.

В 1990-х годах Группа производителей промышленных компьютеров PCI PICMG разработала структуру шасси / блейд-сервера для появляющейся тогда шины Peripheral Component Interconnect PCI называется CompactPCI. CompactPCI был изобретен Ziatech Corp из Сан-Луис-Обиспо, Калифорния, и превратился в промышленный стандарт. Общим для этих компьютеров на базе шасси было то, что все шасси было единой системой. Хотя шасси могло включать в себя несколько вычислительных элементов для обеспечения желаемого уровня производительности и резервирования, всегда была одна ответственная главная плата или два резервных мастера переключения при отказе, координирующие работу всей системы. Более того, эта системная архитектура обеспечивала возможности управления, отсутствующие в типичных компьютерах для монтажа в стойку, гораздо больше, чем в системах сверхвысокой надежности, управление источниками питания, охлаждающими вентиляторами, а также мониторинг состояния других внутренних компонентов.

Требования к управлению сотнями и тысячами серверов в формирующихся Интернет-центрах обработки данных, где просто не хватало рабочей силы, чтобы успевать за новой серверной архитектурой. В 1998 и 1999 годах эта новая архитектура блейд-серверов была разработана в Ziatech на основе их платформы Compact PCI для размещения до 14 «блейд-серверов» в стандартном 19-дюймовом корпусе высотой 9U, установленном в стойку, что позволяет в этой конфигурации обслуживать до 84 серверов. стандартная 19-дюймовая стойка 84 Rack Unit. Эта новая архитектура представила набор новых интерфейсов к оборудованию, специально предназначенных для обеспечения возможности удаленного мониторинга работоспособности и производительности всех основных заменяемых модулей, которые можно было менять / заменять во время работы системы. Возможность изменять / заменять или добавлять модули в системе во время ее работы называется «горячей заменой». Уникальные для любой другой серверной системы серверы Ketris Blade проложили Ethernet через объединительную плату (к которой подключались блейд-серверы), устраняя более 160 кабелей в одной стойке 84 Rack Unit высотой 19 дюймов. Для крупного центра обработки данных десятки тысяч Ethernet кабели, подверженные сбоям, будут исключены. Кроме того, эта архитектура обеспечивала возможность удаленной инвентаризации модулей, установленных в системе, в каждом системном шасси без работы блейд-серверов. Эта архитектура позволяла обеспечивать (включение питания, установку операционных систем и программного обеспечения приложений) ) (например, веб-серверы) удаленно из Центра управления сетью (NOC). Архитектура системы, когда было объявлено об этой системе, называлась Кетрис, названная в честь Меча Кетри, который носили кочевники таким образом, чтобы при необходимости рисовать очень быстро. . Впервые задумано Дейвом Боттомом и разработано группой инженеров Ziatech Corp в 1999 г. и продемонстрировано на выставке Networld + Interop в мае 2000 г. Патенты (сайт p atents) были награждены за архитектуру блейд-сервера Ketris. В октябре 2000 года Ziatech была приобретена Intel Corp, и системы Ketris Blade Server стали продуктом Intel Network Products Group.[нужна цитата ]

PICMG расширила спецификацию CompactPCI за счет использования стандартного соединения Ethernet между платами на объединительной плате. Спецификация объединительной платы с коммутацией пакетов CompactPCI PICMG 2.16 была принята в сентябре 2001 года.[16] Это обеспечило первое открытая архитектура для мультисерверного шасси.

Второе поколение Ketris будет разработано в Intel в качестве архитектуры для телекоммуникационной отрасли для поддержки построения базовых IP-услуг связи и, в частности, построения сотовой сети LTE (Long Term Evolution). PICMG последовал за этим более крупным и многофункциональным AdvancedTCA спецификация, ориентированная на потребность телекоммуникационной отрасли в высокая доступность и плотная вычислительная платформа с увеличенным сроком службы продукта (10+ лет). Хотя система и платы AdvancedTCA обычно продаются по более высокой цене, чем блейд-серверы, эксплуатационные расходы (рабочая сила для управления и обслуживания) значительно ниже, а эксплуатационные расходы часто превосходят стоимость приобретения традиционных серверов. AdvancedTCA продвигает их за телекоммуникации заказчики, однако в реальной реализации в Интернет-центрах обработки данных, где тепловые, а также другие расходы на обслуживание и эксплуатацию стали непомерно дорогими, эта архитектура блейд-сервера с удаленным автоматическим выделением ресурсов, мониторингом работоспособности и производительности и управлением будет значительно дешевле. .[требуется разъяснение ]

Первая коммерческая архитектура blade-серверов[нужна цитата ] был изобретен Кристофер Хипп и Дэвид Киркеби, и их патент (США 6411506 ) был назначен в Хьюстон RLX Technologies.[17] RLX, состоящий в основном из бывших Compaq Computer Corporation сотрудники, включая Хиппа и Киркеби, отгрузили свой первый коммерческий блейд-сервер в 2001 году.[18] RLX был приобретен Hewlett Packard в 2005 году.[19]

Название блейд-сервер появился, когда карта включала в себя процессор, память, ввод-вывод и энергонезависимую память программ (флэш-память или маленький жесткий диск (s)). Это позволило производителям упаковать полный сервер с его операционной системой и приложениями на одной карте / плате / блейд-сервере. Затем эти блейд-серверы могут работать независимо в общем шасси, более эффективно выполняя работу нескольких отдельных серверных блоков. В дополнение к наиболее очевидному преимуществу этой упаковки (меньшее потребление места) стали очевидны дополнительные преимущества эффективности в отношении питания, охлаждения, управления и сети благодаря объединению или совместному использованию общей инфраструктуры для поддержки всего шасси, а не предоставления каждого из них для каждой серверной коробки.

В 2011 году исследовательская фирма IDC определили основных игроков на рынке лезвий как HP, IBM, Cisco, и Dell.[20] Другие компании, продающие блейд-серверы, включают: Супермикро, Hitachi.

Модели клинков

Блейд-серверы Cisco UCS в шасси

Хотя независимые профессиональные производители компьютеров, такие как Супермикро предлагают блейд-серверы, на рынке доминируют крупные публичные компании, такие как Cisco Systems, на долю которого приходилось 40% доход в Америка в первом квартале 2014 года.[21] Остальные известные бренды на рынке блейд-серверов: HPE, Dell и IBM, хотя последний продал x86 серверный бизнес Lenovo в 2014 году после продажи своей линейки потребительских ПК Lenovo в 2005 году.[22]

В 2009 году Cisco анонсировала блейд-серверы в своем Единая вычислительная система линейка продуктов, состоящая из шасси высотой 6U, до 8 блейд-серверов в каждом шасси. Он сильно модифицирован Nexus 5K переключатель, переименованный в ткань межсоединение и программное обеспечение для управления всей системой.[23]Линия HP состоит из двух моделей шасси, c3000 вмещает до 8 половинной высоты. ProLiant линейные ножи (также доступны в форме башни) и c7000 (10U ), который вмещает до 16 лезвий ProLiant половинной высоты. Dell продукт, M1000e представляет собой модульный корпус высотой 10U, вмещающий до 16 половинной высоты PowerEdge блейд-серверы или 32 блейд-сервера четверти высоты.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Сеть центра обработки данных - Руководство по проектированию подключения и топологии» (PDF). Enterasys Networks, Inc. 2011. Архивировано с оригинал (PDF) на 2013-10-05. Получено 2013-09-05.
  2. ^ «HP обновляет серверную платформу Moonshot с помощью оборудования ARM и AMD Opteron». www.v3.co.uk. 9 декабря 2013 г.. Получено 2014-04-25.
  3. ^ «Инфраструктура HP BladeSystem p-Class». Архивировано из оригинал на 2006-05-18. Получено 2006-06-09.
  4. ^ Модульная система Sun Blade
  5. ^ Солнечная энергия и охлаждение
  6. ^ Технология HP Thermal Logic
  7. ^ «HP BL2x220c». Архивировано из оригинал на 2008-08-29. Получено 2008-08-21.
  8. ^ Независимый ввод / вывод Sun
  9. ^ HP Virtual Connect
  10. ^ IBM BladeCenter HS21 В архиве 13 октября 2007 г. Wayback Machine
  11. ^ "Блейд-хранилище HP". Архивировано из оригинал на 2007-04-30. Получено 2007-04-18.
  12. ^ Лезвие для хранения Verari
  13. ^ http://www.techspot.com/news/26376-intel-endorses-industrystandard-blade-design.html TechSpot
  14. ^ http://news.cnet.com/2100-1010_3-5072603.htmlCNET В архиве 2011-12-26 на Wayback Machine
  15. ^ https://www.theregister.co.uk/2009/04/07/ssi_blade_specs/ Реестр
  16. ^ Технические характеристики PICMG В архиве 2007-01-09 на Wayback Machine
  17. ^ Патент США 6411506, Кристофер Хипп & Дэвид Киркеби, "Система и метод шасси веб-сервера высокой плотности", опубликовано 25 июня 2002 г., опубликовано 25 июня 2002 г., передано RLX Technologies 
  18. ^ «RLX помогает центрам обработки данных перейти на блейд-серверы». ARN. 8 октября 2001 г.. Получено 2011-07-30.
  19. ^ «HP приобретет RLX для поддержки лезвий». www.informationweek.com. 3 октября 2005 г. Архивировано с оригинал 3 января 2013 г.. Получено 2009-07-24.
  20. ^ «Доходы мирового рынка серверов увеличились на 12,1% в первом квартале, поскольку рыночный спрос продолжает улучшаться, согласно IDC» (Пресс-релиз). IDC. 2011-05-24. Архивировано из оригинал на 2011-05-26. Получено 2015-03-20.
  21. ^ «Лучшая компания HP по продажам блейд-серверов Cisco Q1 в Северной Америке».
  22. ^ «Переход с x86 на Lenovo». IBM.com. Получено 27 сентября 2014.
  23. ^ «Cisco раскрывает возможности виртуализации с помощью первой в отрасли унифицированной вычислительной системы». пресс-релиз. 16 марта 2009 г. Архивировано с оригинал 21 марта 2009 г.. Получено 27 марта, 2017.

внешняя ссылка