Товарное предложение на рынке модульных серверов

Дмитрий Шульгин,

старший эксперт ITResearch

Стремление производителей увеличить плотность серверной инфраструктуры давным-давно привело к созданию blade-систем. Так родился метод кассетной компоновки и понятие серверного модуля, вставляемого в общее шасси, оснащенное средствами питания и охлаждения. Но у классических лезвийных решений есть и своя специфика, и свои ограничения. Это в среднем слабая расширяемость модулей, однозначная необходимость использования внешних СХД, фирменные особенности разделяемой между модулями коммутирующей сетевой инфраструктуры. А главное — стоимость была и остается немалой.

Многие заказчики предпочитали оставаться все же в рамках привычных рэковых серверов. При этом потребность в дополнительных серверных ресурсах росла астрономическими темпами. Как и расходы дата-центров на закупку оборудования, электроэнергию и, наконец, физическое пространство под размещение. Индустрия стала искать оптимальный путь для упрощения процесса масштабирования серверного пула и снижения удельной стоимости эксплуатации. И тут конструктивный принцип, привнесенный лезвийными решениями, пришелся как нельзя кстати. Так родились skinless — бескорпусные серверы.

От blade-решений здесь был взят принцип установки нескольких модулей в единое шасси с обобщенными блоками питания и вентиляторами — кассетная компоновка. При этом у каждого сервера остались свои порты подключения к ЛВС, свой канал управления, зачастую имеется свое, относительно объемное дисковое пространство, слоты для карт расширения. Объединительной платы, как в случае с blade-решениями, здесь нет.

Классические skinless

Такие системы, как правило, обладают двойной плотностью компоновки — на 1U в стойке здесь приходится в два раза больше процессорных ядер и портов подключения, чем в случае с обычными рэковыми серверами. Вендоры, зачастую, по этой особенности их и классифицируют, называя в каталогах «сверхплотными серверами».

И это не единственное отличительное свойство таких систем. Бескорпусные решения позволяют значительно снизить энергозатраты за счет использования объединенных подсистем питания и охлаждения.

Но главное, сами модули относительно дешевы. Базовый принцип электронной промышленности — чем компактнее, тем дороже — в данном случае нарушается. И это понятно, ведь себестоимость таких модулей действительно ниже за счет отсутствия собственного внешнего покрытия корпуса, БП, задних вентиляторов.

Табл. 1. Серверные модули.

Ведущие вендоры сформировали первичное предложение таких систем несколько лет назад. Но далее пошло развитие в направлении создания комплексной модульной инфраструктуры, позволяющей из отдельных стандартных блоков создавать законченное решение в рамках единого шасси. Используется все тот же принцип кассетной компоновки, но применительно уже ко всем составляющим аппаратного стека. То есть добавляются модульные подсистемы хранения данных и блоки сетевой коммутации.

Такие решения обычно называют конвергентными инфраструктурами, и мы отметим их ниже, хотя это уже, конечно, не классические skinless.

Еще одно направление, которое имеет прямое отношение к конструктивному принципу модульности — это платформы микросерверов, в том числе на базе мобильных чипов. Мы также рассмотрим и этот предмет. Но сначала обратимся к наиболее массовым модульным решениям.

Самое главное архитектурное преимущество skinless-сред — уникальная горизонтальная расширяемость пула серверов по количеству серверных модулей. Такие системы, собственно, и именуют scale-out или hyperscale. Они, как правило, имеют возможность горячего подключения модулей. Системы сверхбыстрого развертывания — это про них.

Появились и сверхмасштабные модели уровня полной стойки 42U. К ним можно отнести, например, такие решения, как HP Appolo 8000 или Huawei X8000. Правда, мы не стали добавлять их в таблицы как системы все-таки иного класса, но упомянуть их стоит, просто как квинтэссенцию подхода.

Со временем в сфере классических skinless-систем определилось два основных конструктивных типа. Их базовое различие состоит в принципе организации дискового пространства. Первый вариант — очевидный: каждый модуль имеет свой набор накопителей. Во втором случае отсеки для накопителей встраиваются в шасси, и общий дисковый пул разделяется между модулями.

Некоторые системы первого типа имеют несколько вариантов модулей с разными свойствами.

В случае задач, требующих большей внутренней емкости при относительно меньшей вычислительной нагрузке, в шасси устанавливаются модули большего размера c дополнительными отсеками под накопители, скажем HP SL250s или Dell С8220X. У Dell также имеется специальный разделяемый модуль СХД под C8000, что позволяет классифицировать эту систему как конвергентное решение.

А в случае задач типа научных расчетов используются модули HP SL270 SE или вариант Dell C8220X с возможностями установки GPU уровня nVidia Tesla или математических сопроцессоров Intel Xeon Phi.

У IBM всё похоже, только компания предпочитает использовать с едиными сервером nx360 специальные модули расширения Expanition Tray размерностью в один слот с HDD или слотами PCIe соответственно. (По конструктивной аналогии с модулями расширения памяти MAX5 в стандартных рэковых или blade-системах IBM.)

Подобный тройственный подход применим и к задачам больших данных, но для реально крупных наборов накопителей конструктивно он, конечно, решается по-иному. Речь идет о системе HP ProLiant SL4500. Здесь в конструктив 4,3U можно установить либо один серверный модуль и общий пул накопителей к нему на 60 HDD, и тогда получается универсальная система хранения. Либо два модуля под задачи, требующие иного соотношения процессорной мощности и размера внешней памяти, в этом случае на каждый модуль придется по 25 HDD. Это, например, поддержка больших серверов электронной почты или задачи бизнес-аналитики. Наконец, можно создать систему из трех серверов по 15 дисков на каждый, и это уже будут задачи с распределением вычислительных нагрузок и относительно большим параллелизмом, типа Apache Hadoop.

И здесь возникает повод говорить о том, что skinless-системы представляют собой не просто конструктивное решение, оптимальное для динамично расширяющихся пулов. Пожалуй, здесь кроется намек на изменение самой стилистики серверостроения. Мы получаем сверхплотную инфраструктуру, включающую набор модулей различной направленности, но имеющих общую конструкцию. Что оптимально для построения заточенных под конкретные задачи комплексов, составляемых из набора дешевых однотипных блоков. Таким образом, эти системы становятся задачно-ориентированными.

Конвергентные решения

Эти решения уже больше напоминают blade-системы. Они являются хорошей основой для интегрированных стеков, где под каждое приложение из стандартных блоков собирается своя система быстрого развертывания согласно отработанным шаблонам. Собственно, у IBM система Flex System и является базовой платформы ее интегрированных стеков Pure Systems. «Голубой гигант» под это дело решил создать отдельную аппаратную инфраструктуру серверных нодов и СХД кассетной компоновки высотой 10U. (У HP в данном случае иной подход — ее стеки HP ConvergatedSystem в зависимости от задачи используют стандартные рэковые или blade-серверы ProLiant, или даже HP Moonshot, а также стандартные же NAS и сетевые коммутаторы HP.) Правда, главное в решениях для интегрированных стеков — это вовсе не конструкция, а единая система сквозного управления и возможность интеллектуальной шаблонной настройки под широкий набор распространенных приложений — SAP, Oracle, Microsoft и многие другие.

Решение AMD SeaMicro предполагает установку в шасси различных СХД и до 64 серверных модулей на базе процессоров как самой AMD, так и Intel. Принципиальным является объединение в единую систему действительно обширного дискового пула и громадного числа однопроцессорных серверов. Ранее мы классифицировали систему SeaMicro SM15000 как платформу микросерверов. Но акцент на включение мощной подсистемы хранения заставляет нас переопределить ее как конвергентное решение. (Кроме того, ранее на сайте компании значились модули на базе Atom, сегодня в ассортименте присутствуют только традиционные серверные процессоры.) Здесь применена собственная фирменная технология межкомпонентных соединений. Для реализации совместной работы большого числа нодов понадобилось создать свои коммутационные решения, выходящие за рамки стандартного сетевого I/O. Серверные картриджи подключены к общей сетевой коммутационной системе, отдельная фабрика выделена под поддержку внешних накопителей, которых, с учетом дополнительно подключаемых полок HDD, может быть просто запредельное число. Общий объем хранения может достигать 5 Пбайт.

Компания Dell недавно выпустила систему PowerEdge FX2. Это, конечно, система иного класса, чем описанные выше, но принцип стекируемости в рамках одного шасси здесь присутствует (как и в уже давно поставляемой системе PowerEdge C8000). Любопытным является встраиваемый в FX2 микросерверный модуль FM120×4 под четыре сервера на Atom. Своего рода кассета в кассете. Нестандартно реализовано здесь и подключение PCI-расширений — они вынесены на уровень шасси.

Микросерверы

Инфраструктура микросерверов предполагает установку множества односокетных серверов, причем совсем необязательно это классические серверные процессоры.

Систему, наиболее похожую на классический skinless, можно увидеть у Dell — это PowerEdge C5000. Здесь в общий корпус можно установить до 12 однопроцессорных серверов Xeon E3. Подобная система может решать множество задач и прекрасно масштабируется.

Однако это еще не совсем то, что понимается под микросерверами. Под этим термином принято обозначать системы кассетной компоновки различных модулей на базе самых разных процессоров, вплоть до мобильных. Компонентные вендоры уже подготовили серверные версии энергоэффективных чипов для этой темы. О разработке систем на этой базе в прошлом шло много разговоров, но пока вживую мы увидели лишь один крупный проект, который стабильно развивается — HP Moonshot.

Табл. 2. Шасси для модульных серверов.

В целом можно отметить, что тема систем кассетной компоновки привнесла в серверный мир сверхплотное исполнение, непревзойденную горизонтальную масштабируемость серверного пула и удельную экономичность в расчете на ядро. То есть поначалу явилась новацией чисто эксплуатационного характера. Skinless-серверы в большинстве случаев — обычные универсальные двухпроцессорные модули. Но изначально чисто конструктивная концепция затем легла в основу систем нового типа, таких, как конвергентные решения или микросерверные системы. То есть вещей, уже меняющих сам подход к развитию инфраструктуры ИТ.

Полная электронная версия этой статьи доступна только для подписчиков. Для получения полной электронной версии статьи сейчас Вы можете оформить запрос.