То, что вендор прописал

Усложнение процессов управления ИТ-ресурсами — один из самых болезненных синдромов для развивающихся телекоммуникационных компаний

Консилиум производителей компьютерной техники выписывает им рецепт: «Серверы-лезвия — лучшее средство от болезней роста ИТ-инфраструктуры!» В нем есть лишь одна оговорка — «проверено на зарубежных заказчиках», но при детальном рассмотрении оказывается, что это модное лекарство дает побочные эффекты и имеет противопоказания.

Показания к применению

По данным российского отделения IDC, в 2004 году в нашей стране было продано 1134 blade-сервера на сумму 4,67 млн долл. В четверку крупнейших поставщиков входят IBM, HP, Fujitsu-Siemens Computers (FSC) и Sun Microsystems. Ряд российских производителей компьютерной техники также освоили выпуск серверов-лезвий. В их числе — компании DEPO Computers, Inforser, Krafway, K-Systems, R-Style и Team Computers, чья продукция базируется на промышленных платформах Intel, IBM и некоторых других мировых производителей компонентной базы.

Так, лидер серверного рынка России фирма Krafway использует в производстве blade-систем серверные модули и шасси, разработанные совместно Intel и IBM, внутренние коммутаторы Intel (Gigabit Ethernet), QLogic (Fibre channel), Brocade (Fibre channel) и управляющее ПО Intel Deployment Manager (IDM) by Veritas OpForce. Продукция R-Style также базируется на blade-платформах Intel. Таким образом, идеи, дизайн и конструкторская мысль сосредотачиваются в инженерных центрах глобальных корпораций, а российские компании применяют при сборке готовых изделий созданные ими полуфабрикаты.

В телекоммуникационных компаниях blade-серверы могут служить для решения множества задач, начиная с предоставления услуг выделенного хостинга, сервисов VPN, SMS, MMS и заканчивая поддержкой внутрикорпоративных бизнес-процессов. «Лезвия» обеспечивают компьютерную телефонию, функционирование приложений CRM, центров обработки вызовов и IVR, биллинговых систем, решений для управления сетями и других информационных систем, требующих оперативного роста производительности вычислений. «Наибольшая эффективность от использования blade-систем достижима для масштабируемых телекоммуникационных приложений», — резюмирует менеджер по продуктам подразделения серверов стандартной архитектуры российского офиса НР Сергей Члек. А основным мотивом внедрения blade-систем считают потребность в оптимизации ИТ-инфраструктуры предприятия.

Однако применение серверов-лезвий в отечественной отрасли телекоммуникаций пока нельзя назвать массовым. Например, в I квартале 2005 года компания HP продала в России несколько сотен blade-серверов, из которых на предприятия телекоммуникационной сферы пришлось лишь 10%. Низкий спрос на такие продукты констатируют большинство производителей, а продажи российских фирм носят спорадический характер и чаще всего бывают единичными. Многие телекоммуникационные операторы и сервис-провайдеры пока воздерживаются от приобретения blade-систем. Например, как утверждают представители «Голден Телеком», «Эквант» и WideXs, их компании не используют серверы-лезвия, поскольку со всеми актуальными задачами справляются и обычные серверы.

Лекарственная формула

В общем виде blade-система представляет собой совокупность аппаратных серверов, матрицы коммутации, элементов подачи и распределения электропитания, стека программных решений, а также специальных практик и методик, которые позволяют эффективно использовать весь этот комплекс. Основой системы является шасси, в которое устанавливаются тонкие процессорные модули с поддержкой «горячей» замены, так называемые лезвия (blades).

Модули бывают двух типов — серверные и функциональные. Серверный модуль — это, по сути, независимый сервер с одним или несколькими процессорами, оперативной памятью, дисковой подсистемой и сетевыми контроллерами. На нем работают операционная система и программные приложения. Серверный модуль подключается к объединительной панели для совместного использования компонентов поддерживающей инфраструктуры, таких как блоки питания, внешние вентиляторы, устройство чтения компакт-дисков, накопитель на гибких магнитных дисках.

Объединительная панель — важнейший элемент blade-системы, который интегрирует все ее компоненты. Эта панель находится внутри шасси и представляет собой специальную плату с отсеками для системных модулей. Она может быть полностью пассивной (концептуальный подход HP) либо содержать активные элементы (подход, отстаиваемый IBM).

Функциональные модули используются совместно с серверными модулями и отвечают за интеграцию blade-серверов в ИТ-инфраструктуру предприятия. Например, они служат для коммутации с системами хранения SAN через порты Fibre Channel или с локальными сетями через интерфейс Ethernet. Набор внешних интерфейсов определяется конкретным производителем.

В частности, blade-серверы HP содержат коммутационные модули двух типов. Первый — патч-панель, которая перенаправляет сигналы Ethernet в инфраструктуру сетей LAN или SAN. Она очень экономична, полностью пассивна и не требует программного обеспечения или средств управления. Второй вид коммутационных модулей — полнофункциональные сетевые коммутаторы, которые консолидируют сигналы Ethernet от blade-серверов и конвертируют их в более компактные протоколы медных или оптоволоконных каналов связи. Эти модули полностью совместимы с протоколами VLAN и позволяют сократить объем кабельных сетевых подключений. Производители blade-систем используют в своих изделиях коммутаторы ведущих сетевых вендоров, таких как Cisco и Nortel.

Поскольку blade-система представляет собой консолидированный вычислительный комплекс, предусматриваются определенные требования к системе охлаждения. Она функционирует при помощи вентиляторов, интегрированных в серверные модули, либо общих вентиляторов, обслуживающих шасси в целом. Силовые компоненты blade-систем, как правило, устанавливаются в специальные отсеки шасси или стойки. Скажем, резервированные блоки питания с возможностью «горячей» замены в blade-системах HP размещаются на специальной полке, которая монтируются внизу серверной стойки. При этом доступ администратора к блокам питания осуществляется с фронтальной стороны стойки. А в решениях IBM блоки питания размещены с тыльной стороны на самом шасси.

В каждый серверный модуль и в шасси интегрированы сервисные процессоры. С их помощью в каждом вычислительном модуле реализуется отдельная точка входа для администрирования из любого места локальной или распределенной сети. При возникновении сбоя сервисный процессор уведомляет об этом управляющее системное ПО, которое выполняет заранее определенные администратором действия, связанные с запуском процедур диагностики и восстановлением работоспособности системы.

Фармакологическое действие

Рассмотрим преимущества blade-систем. При установке обычного сервера в стойку сначала требуется провести монтажные работы, подключить нужные кабели и при необходимости переконфигурировать иерархию консольных коммутаторов и блоков распределения питания. Это — достаточно трудоемкий процесс, в котором задействуются несколько специалистов. Дизайн blade-систем предполагает развертывание сервера путем механической установки модулей в шасси (plug&play). А все рутинные операции, связанные с настройкой нового сервера-лезвия, осуществляются практически без вмешательства человека.

Сервер автоматически подключается к действующей инфраструктуре без использования каких-либо кабелей (электропитания, внешней дисковой подсистемы, локальной сети). Согласно данным исследовательской компании Giga Group, четверть рабочего времени сетевого администратора затрачивается на управление кабельными подключениями. Добавим, что причиной простоев серверного оборудования, как правило, являются сбои в кабельных подключениях. В blade-системах, благодаря применению интегрированных коммутаторов VLAN, многочисленные кабели подключения к локальной сети консолидируются в нескольких uplink-портах. Кроме того, исчезает потребность в реконфигурировании физических кабелей, соединяющих серверные модули между собой.

В blade-системах отпадает необходимость и в использовании внешних коммутаторов и KVM-переключателей. Все это, как подсчитали в HP, позволяет экономить до 25 тыс. долл. в пересчете на каждую стойку, целиком заполненную обычными серверами высотой 1U. Упрощение процедур подключения, управления, ремонта и замены серверов приводит к уменьшению числа ошибок обслуживающего персонала. Соответственно, можно поручить часть работ по эксплуатации вычислительной системы менее квалифицированным специалистам, а потому снижаются затраты на их содержание.

«Blade-система отличается от набора обычных серверов тем, что представляет собой готовую интеллектуальную инфраструктуру. В ней каждый незанятый отсек являет собой отдельный управляемый элемент, «видимый» из любой точки сети (в отличие от пучка проводов, заготовленного для подключения в стойку нового сервера традиционного формфактора)», — говорит Члек. И это дает дополнительные преимущества при подготовке проектов. Заказчик может заранее спланировать установку серверного модуля в каждый отсек шасси и подготовить образ программного обеспечения, «привязав» его к свободному отсеку. Как только сервер вставляется в отсек, на нем автоматически, без вмешательства администратора, разворачивается ПО в соответствии с заданным образом.

Итак, в отличие от стоечных или настольных многопроцессорных серверов, обеспечивающих вертикальное масштабирование, blade-системы за счет своей модульной архитектуры ориентированы на более эффективную горизонтальную масштабируемость. Правда, до сих пор не написано «волшебного» ПО, которое позволяет изъять один сервер из отсека шасси и тут же получить его восстановленный образ на соседнем «лезвии». Два сервера в соседних отсеках blade-платформы, по сути, не отличаются от серверов, смонтированных в телекоммуникационном шкафу: хотя путь их взаимодействия несколько короче (благодаря объединительной панели), между собой они все равно «общаются» через стандартный порт Ethernet и TCP/IP-стек.

Для обычного сервера характерно применение в рамках одной системы процессоров и вычислительных архитектур одного типа. Для blade-системы таких ограничений нет. В одном шасси могут мирно сосуществовать модули с разными типами процессоров, с разным их количеством и даже с различными архитектурами. Такая аппаратная гибкость помогает защитить инвестиции заказчика в процессе развития его корпоративной инфраструктуры. Универсальность архитектуры позволяет консолидировать рабочую нагрузку в одном шасси, независимо от используемых аппаратной платформы, операционной системы и приложений blade-серверов. А тем самым исключается необходимость в инсталляции отдельных платформ для выполнения разных задач.

Бесспорным преимуществом blade-систем является то, что, по сравнению с традиционными серверами, они обеспечивают увеличение плотности вычислительных ресурсов. По мере роста информационных потребностей предприятия увеличивается и площадь его центра обработки данных. Применение blade-архитектуры позволяет высвободить до 24% полезного пространства информационного центра, разместив до 48 blade-систем на той же площади, которую ранее занимали 30 стоечных серверов с коммутаторами. Например, в лезвийной системе HP ProLiant BL30p могут размещаться до 192 процессоров (в стандартной стойке).

Правда, повышение плотности вычислительной мощности перестает быть достоинством, если один отказавший компонент способен вывести из строя шасси с несколькими десятками процессоров. Надежность и максимальное время безотказной работы blade-систем, упрощение диагностики, уменьшение времени обслуживания и ремонта достигаются за счет резервирования и применения компонентов с поддержкой «горячей» замены. Данное свойство характерно для всех компонентов — серверных модулей, блоков питания, вентиляторов и встроенных коммутаторов. Кроме того, в больших центрах обработки данных, использующих обычные серверы (каждый со своими вентиляторами, блоками питания, кабелями и т.п.) ежедневно происходит несколько отказов компонентов. В blade-системах благодаря уменьшению числа компонентов существенно снижается вероятность сбоев и сокращается время простоев вычислительного комплекса.

Сегодня многие информационные центры в России не имеют достаточного оснащения для энергообеспечения больших групп серверов. Blade-системы (за счет исключения множества избыточных компонентов) могли бы обеспечить снижение потребляемой мощности и требований к системам охлаждения. В той же корпорации HP подсчитали, что blade-системы потребляют электроэнергии в среднем на 27% меньше, чем серверы традиционной архитектуры.

Преимущества blade-систем не ограничиваются экономией рабочей площади, электроэнергии или повышением надежности. Установив на каждый сервер blade-системы специализированное ПО (например, VMWare ESX Server), запускающее на нем несколько виртуальных машин с копиями операционных систем и приложений, можно существенно повысить «утилизацию» вычислительных ресурсов предприятия. В частности, blade-системы позволяют развернуть образ 24-процессорного сервера на базе 12 двухпроцессорных серверов или консолидировать несколько приложений на одном сервере при коллективном использовании других ресурсов. Схожие процедуры реализуются и на обычных серверах, но blade-системы с большей эффективностью задействуют механизмы виртуализации за счет комбинации вычислительных ресурсов, автоматического мониторинга приложений, динамического масштабирования и возможностей штатного (нередко бесплатного) ПО.

В конечном счете, экономия от использования blade-серверов имеет синергетический характер. Действительно, уменьшаются энергопотребление и «климатические» требования, занимаемые площади и вероятность ошибочных действий персонала, возрастают потенциал развития компании, надежность сервисов и т. д.

Взаимодействие с другими лекарственными средствами

Производители blade-систем условно делятся на тех, кто активно тиражируют свои платформы на открытом рынке, и тех, кто сфокусирован на самостоятельном производстве и продвижении изделий под собственной маркой. Каждый вендор воспроизводит в своих продуктах собственную технологическую экосистему или «стек» решений, включающий в себя шасси, серверные модули, модули-коммутаторы, управляющее ПО, модели применения и методики внедрения. «Если такой экосистемы нет, преимущества blade-серверов сводятся к нулю», — считают специалисты FSC. Но в действительности совместимость компонентов чаще всего не обеспечивается ни на одном из уровней экосистемы: серверные модули производителя «A» не работают в шасси производителя «B», а великолепные возможности решения производителя «С» реализуются только с помощью его фирменного ПО.

Частичное открытие компанией IBM спецификаций платформы eServer BladeCenter в сентябре 2004 года позволило независимым поставщикам аппаратных и программных инфраструктурных решений интегрировать свои компоненты в архитектуру, предлагаемую Голубым гигантом. Свыше 150 компаний подписали соглашения о разработке компонентов для системы IBM eServer BladeCenter, в том числе модулей коммутации, плат расширения и специализированных процессорных модулей для выполнения определенных задач (таких как межсетевые экраны или серверы кэширования). Как признают специалисты FSC, де-факто существуют кое-какие стандарты, но они представляют собой скорее результат рыночного доминирования определенного поставщика, нежели совместно разработанную оптимальную технологию. Того же мнения придерживаются в HP: можно следовать существующим стандартам или предложить собственное решение в качестве стандарта, причем во втором случае важно, сколько рыночных игроков с вами согласятся.

Вместе с тем понятно, что каждый производитель использует в своих blade-серверах и подлинно стандартные компоненты — процессоры, модули памяти, сетевые интерфейсы. И нигде не указано, что следование индустриальным стандартам при производстве серверов должно распространяться и на дизайн шасси.

Противопоказания и побочные действия

Не секрет, что стандартизация является одним из ключевых стимулов к распространению новых технологий. Отсутствие стандартов, напротив, препятствует массовому внедрению передовых решений и снижает их эффективность. Но существуют и другие барьеры для массового внедрения blade-серверов, связанные со спецификой отрасли телекоммуникаций. По мнению специалистов HP и Sun, «узким местом» серверов-лезвий является невозможность устанавливать в них дополнительные платы расширения. Множество отраслевых приложений задействуют дополнительные инфраструктурные компоненты, для подключения которых к материнской плате могут потребоваться дополнительные разъемы. А blade-системы страдают недостаточностью числа свободных разъемов ISA или PCI. Кроме того, заявил директор по развитию продуктов Kraftway Павел Левченко, заказчиков не всегда удовлетворяют объем дискового пространства серверных модулей и возможности модернизации лезвийных систем в целом.

Применение blade-серверов существенно ограничивается экономическими аспектами. Левченко убежден, что на предприятиях экономически оправданно лишь массовое применение blade-серверов, что возможно либо при полной замене серверного парка либо при открытии нового филиала.

Во-первых, «лезвия» намного дороже традиционных серверов. Так, в компании «Аквариус» пока не считают актуальным выпуск blade-серверов для российского рынка. По мнению Андрея Состина, технического директора «Аквариуса», blade-шасси высотой 7-8 U с 10-12 двухпроцессорными серверными модулями, оснащенными сравнительно медленными 2,5-дюймовыми HDD, пока существенно дороже «стопки» двухпроцессорных серверов высотой 1U со скоростными жесткими дисками. Кроме того, Состин убежден, что blade-серверы представляют собой нишевое решение, ориентированное на операторов связи и другие компании, стремящиеся консолидировать и «виртуализировать» вычислительные ресурсы. Однако это возможно только при использовании добавочного ПО виртуализации (например, VMWare, Radia, Citrix), цена которого намного выше стоимости аппаратной части.

Серверный модуль HS20 для blade-платформы IBM eServer BladeCenter

Во-вторых, в российских условиях преимущества от экономии площади, электроэнергии и фонда заработной платы администраторов значительно девальвированы. Данные статьи затрат составляют львиную долю TCO (совокупной стоимости владения) в США и Западной Европе, а в России — гораздо меньшую. Правда, в последние годы стоимость электроэнергии, заработная плата инженеров и стоимость аренды помещений стабильно растут, и в недалеком будущем оценка экономического эффекта от использования blade-серверов в отечественных условиях, вероятно, станет иной.

Наконец, мы говорим о blade-системах как о лекарстве от болезней роста компаний. В сущности, заказчик приобретает не комплект blade-серверов и даже не установленные на них приложения, а средство для разрешения насущных бизнес-проблем. А потому эффект от его внедрения может оказаться намного большим, чем стоимость самой blade-системы.