Всего 30 лет назад мощные компьютеры занимали целые комнаты. В настоящее время такие груды «железа» встречаются редко. Большинство современных центров обработки данных состоит из стоек с серверами. Со временем размеры систем уменьшились настолько, что в одной стойке легко размещаются десятки серверов. Однако предприятиям по-прежнему приходится решать проблему увеличения вычислительной мощности и экономии площадей.
Компактные модульные серверы- «лезвия» (blade) — очередной шаг к миниатюризации аппаратных средств. Они похожи на персональный компьютер, но предназначены для установки в стойках. Несколько лет назад типичный сервер занимал в стойке два или три монтажных места — 2U (3,5 дюйма) или 3U (5,25 дюйма). В последнее время стали выпускаться системы, занимающие всего 1U (1,75 дюйма) в стойке. Таким образом, в стойке, рассчитанной на 9 или 10 серверов 2U, можно разместить 20 серверов.
Благодаря уменьшению габаритов серверов, упрощается управление системами, так как возможности центра обработки данных можно увеличить, не отводя для них дополнительных площадей. Новейшее усовершенствование — Web-модуль (Web blade). Web-модули устанавливаются в серверах-«лезвиях» и обеспечивают повышенную плотность серверов при уменьшении занимаемого пространства. Благодаря снижению числа компонентов, которые могут отказать, сокращаются затраты на обслуживание. Масштабируемые Web-модули идеальны для создания систем с балансировкой нагрузки Web-узлов, но плохо приспособлены, например, для кластерных решений. Однако поставщики стремятся к максимальной надежности и масштабируемости, соединяя масштабируемую архитектуру модульных Web-серверов с отказоустойчивой серверной архитектурой.
Web-модули
Несмотря на сравнительную новизну термина Web blade, некоторые компании, в частности Cubix, конструируют компактные модульные серверы уже в течение нескольких лет. Вместо того чтобы устанавливать отдельные системы горизонтально, как в обычной серверной стойке, каждый Web-модуль в сервере-«лезвии» размещают вертикально. В сущности, сервер-«лезвие» представляет собой объединительную плату, в которую вставляются Web-модули. Наряду с повышением плотности, уменьшением числа кабелей и общим питанием, несколько Web-модулей пользуются объединенным набором базовых компонентов (например, накопителем CD-ROM и DVD, источником питания, сетевыми платами) сервера-«лезвия». Благодаря обобщению ресурсов, снижается потребляемая мощность и сокращаются затраты на обслуживание.
Рынок модульных серверов быстро растет, и в 2003 г. появилось несколько новых моделей, в том числе PowerEdge 1655MC фирмы Dell, IBM eServer BladeCenter, ProLiant BL20p G2 компании Hewlett-Packard (HP). Однако некоторые поставщики продуктов для этого рынка имеют солидный стаж. Например, фирма Cubix выпускает компактные модульные серверы уже в течение 10 лет.
В новейшем продукте компании, BladeStation, до семи двухпроцессорных Web-модулей Intel Xeon устанавливаются в стойке размером 6U (10,5 дюйм).
К каждому Web-модулю подключается четыре накопителя SCSI с возможностью «горячей» замены. Благодаря масштабируемому массиву источников, снижаются требования к питанию набора 1U-серверов и обеспечивается избыточное питание систем. Стоимость набора Web-модулей примерно такая же, как у обычных серверов; начальная цена BladeStation — менее 3000 долларов.
Изготовители серверных модулей часто используют передовые технологии, и некоторые конструкции стоек для серверов-«лезвий» пригодны для установки только изделий данного поставщика. Поэтому среди ИТ-специалистов распространилось мнение, что серверы-«лезвия» не стандартизованы. Чтобы преодолеть это предубеждение, изготовители модульных серверов используют в своих конструкциях открытые архитектуры. Например, сервер XP4 фирмы Cubix располагает стандартным разъемом PCI, в который можно установить плату акселератора или такой продукт, как SlotServer фирмы 14 South Networks, который обеспечивает функции брандмауэра на серверном уровне.
Еще один специальный продукт 14 South Networks — PCI-плата SlotShield, которая освобождает процессор сервера-«лезвия» от функций брандмауэра и других задач по обеспечению безопасности. Например, для Web-хостинга и в тех случаях, когда нужно выделить один из модулей для обслуживания одного потребителя, с помощью платы SlotShield можно сделать серверный модуль автономным.
Управление модулями
Большинство Web-модулей поставляется со стандартной операционной системой, такой, как Windows 2000 Server, многие из них располагают встроенными сетевыми адаптерами и автоматической логикой обнаружения отказов для элементарной балансировки нагрузки. Базовую конфигурацию можно дополнить инструментами развертывания и управления, например Microsoft Application Center 2000.
Одно из достоинств архитектуры «лезвия» — удобство балансировки нагрузки. Благодаря возможности сгруппировать все модули, связанные с Web-узлом, в один сервер, задача управления упрощается. Каждым модулем можно управлять индивидуально, но чаще администраторы используют программы управления модулями.
Все серверы-«лезвия» поставляются с какими-нибудь программами управления, но для управления компонентами уникальных архитектур, как правило, требуется специализированное программное обеспечение. Во многих случаях администраторам необходимо индивидуально обращаться ко многим серверам (модулям) в каждом сервере-«лезвии». Управление этими модулями — одна из главных проблем при работе с серверами-«лезвиями».
Одна из специализированных программ балансировки нагрузки и обеспечения готовности для серверов- «лезвий» — BIG-IP Blade Controller фирмы F5 Networks. Начальная ее цена около 4000 долларов, но она легко может превысить и 15 тыс. долларов — программы управления недешевы. Фирма F5 Networks предлагает и сопутствующие продукты для интеграции модульных серверов с немодульными системами. Независимо от того, насколько удачны функции балансировки нагрузки и обнаружения отказов, эти программы управления не заменят функций отработки отказов и надежности кластеризованных серверов.
Отказоустойчивые серверы-«лезвия»
Некоторые поставщики разработали серверные продукты, обеспечивающие кластеризацию, и используют параллельную обработку для мгновенной передачи функций отказавшего устройства исправному. Управление кластеризацией организовано на аппаратном уровне, поэтому устраняются многие программные задержки, связанные с обнаружением и обработкой отказов.
Недавно компания NEC выпустила обновленный вариант отказоустойчивой системы Express5800/320Lb на базе процессоров Xeon. Архитектура новейшего продукта NEC более совместима с архитектурой стандартных серверов-«лезвий». Благодаря реализованной в Express5800/320Lb архитектуре «лезвие», габариты отказоустойчивых устройств NEC снижаются с 8U (14 дюйм) до 4U (7 дюйм), и системы становятся совместимыми с технологией Hyper-Threading Technology фирмы Intel.
Express5800/320Lb состоит из пары отказоустойчивых модулей, каждый из которых оснащается одним или двумя физическими процессорами.
В результате повышается производительность серверов Windows, так как один из мощных центральных процессоров создает два потока команд и функционирует как два логических процессора. Однако, в отличие от Web-модуля, для отказоустойчивой архитектуры требуется два типа модулей: один для ввода/вывода и дисковых операций, а другой для процессорных и серверных элементов.
Различия между модулями двух типов обусловлены отчасти тем обстоятельством, что, в отличие от традиционного масштабируемого Web-модуля, надежность решения NEC повышается через передачу функций отказавшего устройства исправному. На традиционных Web-модулях размещается несколько независимых серверов, а в отказоустойчивых архитектурах параллельно работают пары серверов. В результате отказоустойчивые системы более всего пригодны для серверов баз данных и почтовых серверов, которые совершают транзакции и не могут допускать перерывов в работе из-за отказа аппаратных средств. Максимальную защиту обеспечивают кластерные программы, охватывающие несколько отказоустойчивых пар; при этом повышается надежность как внутри каждого сервера, так и в традиционном кластере.
В случае отказа модуля техник просто заменяет неисправный компонент и устанавливает резервный — в работе системы не происходит никаких перерывов. Безусловно, за высокую надежность приходится платить. Двойные аппаратные средства и синхронизированное выполнение заданий повышают цену изделия почти до 30 тыс. долларов.
Выбор оптимального решения
Выбор сервера часто зависит от целей, для которых используются аппаратные средства. Если модульные серверы планируется задействовать для обслуживания Web-узлов, то лучше выбрать не отказоустойчивую, а традиционную архитектуру «лезвие». В процессе выбора следует обратить внимание на такие характеристики, как совместимость с PCI-платами или конкретной версией программы управления. Главное — точно сформулировать требования к аппаратным средствам, а затем выбрать наиболее подходящие из имеющихся вариантов.
Уильям Шелдон — старший инженер в компании InterKnowlogy. Имеет сертификаты MCSD и MCP+SiteBuilding. С ним можно связаться по адресу: bsheldon@interknowlogy.com.