Servidor Blade

Servidor blade Supermicro SBI-7228R-T2X, que contiene dos nodos de servidor de CPU dual

Computadora servidor que usa menos energía y espacio que un servidor convencional

Un servidor blade es una computadora servidor simplificada con un diseño modular optimizado para minimizar el uso de espacio físico y energía. A los servidores Blade se les quitan muchos componentes para ahorrar espacio, minimizar el consumo de energía y otras consideraciones, sin dejar de tener todos los componentes funcionales para ser considerados una computadora . ^[1] A diferencia de un servidor de montaje en bastidor , un servidor Blade cabe dentro de un gabinete Blade, que puede albergar varios servidores blade, proporcionando servicios como energía, refrigeración, redes, varias interconexiones y administración. Juntos, los blades y el gabinete del blade forman un sistema blade, que a su vez puede montarse en un bastidor. Los diferentes proveedores de palas tienen principios diferentes con respecto a lo que se debe incluir en la propia paleta y en el sistema de palas en su conjunto.

En una configuración de rack de servidor estándar , una unidad de rack o 1U —19 pulgadas (480 mm) de ancho y 1,75 pulgadas (44 mm) de alto— define el tamaño mínimo posible de cualquier equipo. El principal beneficio y justificación de la computación blade se relaciona con la eliminación de esta restricción para reducir los requisitos de tamaño. El factor de forma de rack de computadora más común es 42U de alto, lo que limita el número de dispositivos de computadora discretos que se pueden montar directamente en un rack a 42 componentes. Las cuchillas no tienen esta limitación. A partir de 2014 ^[actualizar], se pueden lograr densidades de hasta 180 servidores por sistema blade (o 1440 servidores por rack) con sistemas blade. ^[2]

Recinto de la cuchilla

El gabinete (o chasis) realiza muchos de los servicios informáticos no centrales que se encuentran en la mayoría de las computadoras. Los sistemas que no son blade suelen utilizar componentes voluminosos, calientes y con poco espacio, y pueden duplicarlos en muchas computadoras que pueden o no funcionar a su capacidad. Al ubicar estos servicios en un solo lugar y compartirlos entre las computadoras blade, la utilización general aumenta. Los detalles de los servicios que se brindan varían según el proveedor.

Gabinete HP BladeSystem c7000 (poblado con 16 blades), con dos unidades UPS de 3U debajo

Poder

Las computadoras funcionan en un rango de voltajes de CC, pero los servicios públicos suministran energía como CA y a voltajes más altos que los requeridos dentro de las computadoras. La conversión de esta corriente requiere una o más unidades de fuente de alimentación (o PSU). Para asegurarse de que la falla de una fuente de energía no afecte el funcionamiento de la computadora, incluso los servidores de nivel de entrada pueden tener fuentes de energía redundantes, lo que nuevamente aumenta la producción de calor y volumen del diseño.

La fuente de alimentación del gabinete del blade proporciona una única fuente de alimentación para todos los blades dentro del gabinete. Esta única fuente de alimentación puede venir como una fuente de alimentación en el gabinete o como una fuente de alimentación separada dedicada que suministra CC a varios gabinetes. ^{[3] [4]} Esta configuración reduce la cantidad de unidades de suministro de energía necesarias para proporcionar una fuente de alimentación resistente.

La popularidad de los servidores blade, y su propio apetito por la energía, ha llevado a un aumento en el número de unidades de suministro de energía ininterrumpida (o UPS) montables en rack , incluidas las unidades dirigidas específicamente a servidores blade (como BladeUPS ).

Enfriamiento

Durante el funcionamiento, los componentes eléctricos y mecánicos producen calor, que un sistema debe disipar para garantizar el correcto funcionamiento de sus componentes. La mayoría de los gabinetes blade, como la mayoría de los sistemas informáticos, eliminan el calor mediante ventiladores .

Un problema que se subestima con frecuencia al diseñar sistemas informáticos de alto rendimiento implica el conflicto entre la cantidad de calor que genera un sistema y la capacidad de sus ventiladores para eliminar el calor. La alimentación y el enfriamiento compartidos del blade significan que no genera tanto calor como los servidores tradicionales. Los ^[actualizar]gabinetes blade más nuevos cuentan con ventiladores de velocidad variable y lógica de control, o incluso sistemas de enfriamiento líquido ^{[5] [6]} que se ajustan para cumplir con los requisitos de enfriamiento del sistema.

Al mismo tiempo, el aumento de la densidad de las configuraciones de servidor blade aún puede resultar en mayores demandas generales de refrigeración con racks llenos a más del 50%. Esto es especialmente cierto con los blades de la primera generación. En términos absolutos, es probable que un bastidor de servidores blade completamente poblado requiera más capacidad de enfriamiento que un bastidor completamente poblado de servidores estándar de 1U. Esto se debe a que se pueden colocar hasta 128 servidores blade en el mismo bastidor que solo admitirá 42 servidores de montaje en bastidor de 1U. ^[7]

Redes

Los servidores Blade generalmente incluyen controladores de interfaz de red integrados u opcionales para Ethernet o adaptadores de host para sistemas de almacenamiento Fibre Channel o adaptadores de red convergentes para combinar almacenamiento y datos a través de una interfaz Fibre Channel sobre Ethernet . En muchos blades, al menos una interfaz está incrustada en la placa base y se pueden agregar interfaces adicionales mediante tarjetas intermedias .

Un gabinete blade puede proporcionar puertos externos individuales a los que se conectará cada interfaz de red en un blade. Alternativamente, un gabinete blade puede agregar interfaces de red en dispositivos de interconexión (como conmutadores) integrados en el gabinete blade o en blades de red . ^{[8] [9]}

Almacenamiento

Si bien las computadoras generalmente usan discos duros para almacenar sistemas operativos, aplicaciones y datos, estos no son necesariamente necesarios a nivel local. Muchos métodos de conexión de almacenamiento (por ejemplo , FireWire , SATA , E-SATA , SCSI , SAS DAS , FC e iSCSI ) se mueven fácilmente fuera del servidor, aunque no todos se utilizan en instalaciones de nivel empresarial. La implementación de estas interfaces de conexión dentro de la computadora presenta desafíos similares a las interfaces de red (de hecho, iSCSI se ejecuta a través de la interfaz de red), y de manera similar, estas pueden eliminarse del blade y presentarse individualmente o agregarse en el chasis oa través de otros blades..

La capacidad de iniciar el blade desde una red de área de almacenamiento (SAN) permite un blade completamente libre de disco, un ejemplo de cuya implementación es el sistema de servidor modular Intel .

Otras palas

Dado que los gabinetes blade proporcionan un método estándar para brindar servicios básicos a dispositivos informáticos, otros tipos de dispositivos también pueden utilizar gabinetes blade. Los blades que proporcionan conmutación, enrutamiento, almacenamiento, SAN y acceso a canal de fibra pueden insertarse en el gabinete para brindar estos servicios a todos los miembros del gabinete.

Los administradores de sistemas pueden utilizar blades de almacenamiento cuando exista un requisito de almacenamiento local adicional. ^{[10] [11] [12]}

Usos

Gabinete de supercomputadora Cray XC40 con 48 blades, cada uno con 4 nodos con 2 CPU cada uno

Los servidores Blade funcionan bien para propósitos específicos como alojamiento web , virtualización y computación en clúster . Las cuchillas individuales suelen ser intercambiables en caliente . A medida que los usuarios se enfrentan a cargas de trabajo más grandes y diversas, agregan más potencia de procesamiento, memoria y ancho de banda de E / S a los servidores blade. Aunque la tecnología de servidor blade en teoría permite sistemas abiertos de varios proveedores, la mayoría de los usuarios compran módulos, gabinetes, bastidores y herramientas de administración del mismo proveedor.

La estandarización eventual de la tecnología podría resultar en más opciones para los consumidores; ^{[13] [14] a} partir de 2009, ^[actualizar]un número creciente de proveedores de software de terceros ha comenzado a ingresar a este campo en crecimiento. ^[15]

Sin embargo, los servidores Blade no proporcionan la respuesta a todos los problemas informáticos. Uno puede verlos como una forma de granja de servidores productiva que toma prestado de la tecnología de empaquetado, enfriamiento y suministro de energía de mainframe . Las tareas informáticas muy grandes aún pueden requerir granjas de servidores de servidores blade y, debido a la alta densidad de potencia de los servidores blade, pueden sufrir aún más los problemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado que afectan a las grandes granjas de servidores convencionales.

Historia

Los desarrolladores colocaron por primera vez microcomputadoras completas en tarjetas y las empaquetaron en racks estándar de 19 pulgadas en la década de 1970, poco después de la introducción de los microprocesadores de 8 bits . Esta arquitectura se utilizó en la industria del control de procesos industriales como una alternativa a los sistemas de control basados ​​en miniordenadores . Los primeros modelos almacenaban programas en EPROM y estaban limitados a una sola función con un pequeño ejecutivo en tiempo real .

La arquitectura VMEbus ( c.  1981 ) definió una interfaz de computadora que incluía la implementación de una computadora a nivel de placa instalada en un panel posterior del chasis con múltiples ranuras para placas conectables para proporcionar E / S, memoria o computación adicional.

En la década de 1990, el PCI Industrial Computer Manufacturers Group PICMG desarrolló una estructura de chasis / blade para el entonces emergente bus de interconexión de componentes periféricos PCI llamado CompactPCI.. En realidad, CompactPCI fue inventado por Ziatech Corp de San Luis Obispo, CA y se convirtió en un estándar de la industria. Entre estas computadoras basadas en chasis, era común el hecho de que todo el chasis era un solo sistema. Si bien un chasis puede incluir varios elementos informáticos para proporcionar el nivel deseado de rendimiento y redundancia, siempre había una placa maestra a cargo o dos maestras de conmutación por error redundantes que coordinaban la operación de todo el sistema. Además, esta arquitectura de sistema proporcionó capacidades de administración que no están presentes en las computadoras típicas de montaje en rack, mucho más como en los sistemas de confiabilidad ultra alta, que administran fuentes de alimentación, ventiladores de refrigeración y monitorean el estado de otros componentes internos.

Demandas para administrar cientos y miles de servidores en los centros de datos de Internet emergentes, donde simplemente no existía la mano de obra para mantener el ritmo, se necesitaba una nueva arquitectura de servidor. En 1998 y 1999, esta nueva arquitectura de servidor Blade se desarrolló en Ziatech basada en su plataforma PCI compacta para albergar hasta 14 "servidores blade" en un chasis estándar montado en rack de 19 "9U de altura, lo que permite en esta configuración hasta 84 servicios en un rack estándar de 84 Rack Unit 19 ". Lo que esta nueva arquitectura trajo a la mesa fue un conjunto de nuevas interfaces para el hardware específicamente para proporcionar la capacidad de monitorear de forma remota el estado y el rendimiento de todos los principales módulos reemplazables que podrían cambiarse / reemplazarse mientras el sistema estaba en funcionamiento.La capacidad de cambiar / reemplazar o agregar módulos dentro del sistema mientras está en funcionamiento se conoce como Hot-Swap. Exclusivo de cualquier otro sistema de servidor, los servidores Ketris Blade enrutaron Ethernet a través del backplane (donde se conectarían los servidores blade) eliminando más de 160 cables en un solo rack de 19 "de 84 unidades de rack. Para un gran centro de datos, decenas de miles de Ethernet cables, propensos a fallar se eliminarían. Además, esta arquitectura proporcionó las capacidades para inventariar módulos instalados en el sistema de forma remota en cada chasis del sistema sin que los servidores blade estén operativos. Esta arquitectura permitió la capacidad de aprovisionar (encender, instalar sistemas operativos y software de aplicaciones ) (por ejemplo, un servidor web) de forma remota desde un centro de operaciones de red (NOC). La arquitectura del sistema cuando se anunció este sistema se llamaba Ketris,lleva el nombre de la espada Ketri, usada por los nómadas de tal manera que se dibuja muy rápidamente según sea necesario. Primero visualizado por Dave Bottom y desarrollado por un equipo de ingeniería en Ziatech Corp en 1999 y demostrado en la feria Networld + Interop en mayo de 2000. Se otorgaron patentes (patentes de sitio) para la arquitectura del servidor blade Ketris. En octubre de 2000, Intel Corp adquirió Ziatech y los sistemas Ketris Blade Server se convertirían en un producto del Intel Network Products Group.En octubre de 2000, Intel Corp adquirió Ziatech y los sistemas Ketris Blade Server se convertirían en un producto del Intel Network Products Group.En octubre de 2000, Intel Corp adquirió Ziatech y los sistemas Ketris Blade Server se convertirían en un producto del Intel Network Products Group.^{[ cita requerida ]}

PICMG amplió la especificación CompactPCI con el uso de conectividad Ethernet estándar entre placas en el backplane. La especificación del panel posterior de conmutación de paquetes CompactPCI PICMG 2.16 se adoptó en septiembre de 2001. ^[16] Esto proporcionó la primera arquitectura abierta para un chasis de varios servidores.

La segunda generación de Ketris se desarrollaría en Intel como una arquitectura para la industria de las telecomunicaciones para respaldar la construcción de servicios de telecomunicaciones de base IP y, en particular, la construcción de la red celular LTE (Long Term Evolution). PICMG siguió con esta especificación AdvancedTCA más grande y rica en funciones , dirigida a la necesidad de la industria de las telecomunicaciones de una plataforma de computación densa y de alta disponibilidad con una vida útil extendida del producto (más de 10 años). Si bien el sistema y las placas AdvancedTCA generalmente se venden a precios más altos que los servidores blade, el costo operativo (mano de obra para administrar y mantener) es dramáticamente más bajo, donde el costo operativo a menudo eclipsa el costo de adquisición de los servidores tradicionales. AdvancedTCA los promueve para las telecomunicacionesclientes, sin embargo, en la implementación del mundo real en centros de datos de Internet donde los costos térmicos y de mantenimiento y operación se habían vuelto prohibitivamente costosos, esta arquitectura de servidor blade con aprovisionamiento automatizado remoto, monitoreo y administración del rendimiento y el estado sería un costo operativo significativamente menos costoso . ^{[ aclaración necesaria ]}

La primera arquitectura de servidor blade comercializada ^{[ cita requerida ]} fue inventada por Christopher Hipp y David Kirkeby , y su patente ( US 6411506  ) fue asignada a RLX Technologies, con sede en Houston . ^[17] RLX, que estaba formado principalmente por ex empleados de Compaq Computer Corporation , incluidos Hipp y Kirkeby, envió su primer servidor blade comercial en 2001. ^[18] Hewlett Packard adquirió RLX en 2005. ^[19]

El nombre del servidor blade apareció cuando una tarjeta incluía el procesador, la memoria, las E / S y el almacenamiento de programas no volátiles ( memoria flash o discos duros pequeños ). Esto permitió a los fabricantes empaquetar un servidor completo, con su sistema operativo y aplicaciones, en una sola tarjeta / placa / blade. Estos blades podrían funcionar de forma independiente dentro de un chasis común, haciendo el trabajo de varias cajas de servidor independientes de manera más eficiente. Además del beneficio más obvio de este paquete (menos consumo de espacio), los beneficios de eficiencia adicionales se han vuelto evidentes en energía, enfriamiento, administración y redes debido a la combinación o el intercambio de infraestructura común para respaldar todo el chasis, en lugar de proporcionar cada uno. de estos por caja de servidor.

En 2011, la firma de investigación IDC identificó a los principales actores en el mercado de blades como HP , IBM , Cisco y Dell . ^[20] Otras empresas que venden servidores blade son Supermicro , Hitachi .

Modelos de cuchillas

Servidores blade de Cisco UCS en un chasis

Aunque los fabricantes de computadoras profesionales independientes como Supermicro ofrecen servidores blade, el mercado está dominado por grandes empresas públicas como Cisco Systems , que tuvo una participación del 40% en ingresos en América en el primer trimestre de 2014. ^[21] Las restantes marcas prominentes en el El mercado de servidores blade son HPE , Dell e IBM , aunque este último vendió su negocio de servidores x86 a Lenovo en 2014 después de vender su línea de PC de consumo a Lenovo en 2005. ^[22]

En 2009, Cisco anunció blades en su línea de productos Unified Computing System , que consta de chasis de 6U de altura, hasta 8 servidores blade en cada chasis. Tiene un conmutador Nexus 5K muy modificado , rebautizado como una interconexión de estructura , y un software de gestión para todo el sistema. ^[23] La línea de HP consta de dos modelos de chasis, el c3000 que admite hasta 8 blades de línea ProLiant de media altura (también disponible en forma de torre) y el c7000 ( 10U ) que admite hasta 16 blades ProLiant de media altura. El producto de Dell , el M1000e es un gabinete modular de 10U y admite hasta 16 PowerEdge de media altura servidores blade o 32 blades de un cuarto de altura.

Ver también

• Blade PC
• HP BladeSystem
• Módulo PCI Express móvil (MXM)
• Electrónica de caja modular
• Multibús
• Computadora servidor

Referencias

1. "Redes de centros de datos - Guía de diseño de topología y conectividad" (PDF) . Enterasys Networks, Inc. 2011. Archivado desde el original (PDF) el 5 de octubre de 2013 . Consultado el 5 de septiembre de 2013 .
2. "HP actualiza la plataforma del servidor Moonshot con hardware ARM y AMD Opteron" . Incisive Business Media Limited. 9 de diciembre de 2013. Archivado desde el original el 16 de abril de 2014 . Consultado el 25 de abril de 2014 .
3. "Infraestructura HP BladeSystem p-Class" . Archivado desde el original el 18 de mayo de 2006 . Consultado el 9 de junio de 2006 .
4. Sistema modular Sun Blade
5. Energía solar y enfriamiento
6. Tecnología HP Thermal Logic
7. "HP BL2x220c" . Archivado desde el original el 29 de agosto de 2008 . Consultado el 21 de agosto de 2008 .
8. E / S independiente del sol
9. HP Virtual Connect
10. IBM BladeCenter HS21 Archivado el 13 de octubre de 2007 en Wayback Machine.
11. "Hoja de almacenamiento HP" . Archivado desde el original el 30 de abril de 2007 . Consultado el 18 de abril de 2007 .
12. Hoja de almacenamiento 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 Archivado el 26 de diciembre de 2011 en la Wayback Machine.
15. https://www.theregister.co.uk/2009/04/07/ssi_blade_specs/ El registro
16. Especificaciones de PICMG Archivado el 9 de enero de 2007 en la Wayback Machine.
17. Patente estadounidense 6411506 , Christopher Hipp & David Kirkeby , "Sistema y método de chasis de servidor web de alta densidad", publicada el 25 de junio de 2002 , publicada el 25 de junio de 2002 , asignada a RLX Technologies 
18. "RLX ayuda a los centros de datos a cambiar a blades" . ARN. 8 de octubre de 2001 . Consultado el 30 de julio de 2011 .
19. "HP adquirirá RLX para reforzar las cuchillas" . www.informationweek.com. 3 de octubre de 2005. Archivado desde el original el 3 de enero de 2013 . Consultado el 24 de julio de 2009 .
20. "Los ingresos del mercado mundial de servidores aumentan un 12,1% en el primer trimestre a medida que la demanda del mercado continúa mejorando, según IDC" (Comunicado de prensa). IDC. 2011-05-24. Archivado desde el original el 26 de mayo de 2011 . Consultado el 20 de marzo de 2015 .
21. "Ventas superiores de HP de Cisco Q1 Blade Server en NA" .
22. "Transición de x86 a Lenovo" . IBM.com . Consultado el 27 de septiembre de 2014 .
23. "Cisco desata el poder de la virtualización con el primer sistema informático unificado de la industria" . Comunicado de prensa . 16 de marzo de 2009. Archivado desde el original el 21 de marzo de 2009 . Consultado el 27 de marzo de 2017 .

enlaces externos

Wikimedia Commons tiene medios relacionados con servidores Blade .

• Servidores blade BladeCenter: servidores basados ​​en procesadores x86