Модульные серверы сейчас находятся на пике популярности. Они считаются неотъемлемым элементом консолидированной инфраструктуры ИТ. Во времена ограниченных бюджетов модульные структуры демонстрируют множество преимуществ по сравнению с традиционными стоечными серверами. Однако у них имеется и ряд недостатков, которые необходимо принимать во внимание.
Данные аналитического агентства IDC говорят сами за себя: в 2007 г. оборот мирового рынка модульных серверов вырос на 48,3% по сравнению с годом предшествующим и достиг уровня в 1,3 млрд долларов. В I квартале 2008 г. поставки модульных серверов (в заводских ценах) выросли, согласно сведениям IDC (IDC’s Worldwide Quarterly Server Tracker, август 2008 г.), на 30,3%, и на их долю пришлось 9,5% всего мирового рынка серверов. Причина успеха в том, что традиционные серверные решения достигли пределов своих возможностей. Управлять все возрастающим количеством гетерогенных систем становится просто-напросто дорого. Следует учесть и расходы на электроэнергию. Модульные серверы способствуют эффективной централизации и консолидации обширных и порой необозримых серверных ландшафтов. Именно в этом кроется причина их привлекательности, объясняющая такой быстрый рыночный рост.
Так, при использовании в качестве платформы для консолидации модульным серверам требуется значительно меньше места в стойке и в ЦОД по сравнению с традиционными серверами. Для десяти модульных систем необходимо не 10-20U в стойке, а, в зависимости от концепции, не более семи единиц. В то время как глубина стандартных серверных шкафов составляет метр и более, для модульных шасси это значение, как правило, не превышает 80 см. Однако подобные системы не стоит размещать слишком плотно, иначе не избежать проблем с отводом выделяемого тепла.
Значительной избыточности и экономии можно добиться и в таких жизненно важных компонентах, как вентиляторы и блоки питания. К примеру, шасси модульных серверов вместе со всеми содержащимися там системами снабжают электроэнергией всего два блока питания. Даже при двойной избыточности, когда в модульном шасси используются четыре блока вместо двух, удается сэкономить на их количестве по сравнению с полностью оснащенной традиционной серверной стойкой. Ведь каждый стандартный сервер в стоечном исполнении имеет собственный блок питания (или два — из соображений избыточности). Выигрыш от компактного электроснабжения очевиден: до 20% экономии энергии.
БОЛЬШЕ ИЗБЫТОЧНОСТИ ПРИ МЕНЬШЕМ КОЛИЧЕСТВЕ КОМПОНЕНТОВ
Аналогичные преимущества выявляются и в отношении вентиляторов: оптимизированные более крупные, по сравнению с традиционными, агрегаты, отвечающие сразу за несколько модульных серверов, имеют лопасти большего размера, что, согласно принципам аэродинамики, приводит к усилению проточной мощности при меньшем количестве оборотов, а значит, снижению вероятности отказов. Поскольку меньшее количество медленнее вращающихся вентиляторов потребляет меньше электроэнергии, то и здесь модульные архитектуры позволяют сэкономить дополнительные 10-13% от расхода электричества. Вентиляторы в традиционных серверных стойках, как правило, меньше по размеру, а значит, менее эффективны, вращаются быстрее и чаще выходят из строя. Если
в потоке воздуха по горизонтали располагается по два вентилятора, то тем самым обеспечивается избыточность, а значит, более высокая надежность при эксплуатации. В отличие от стоечных серверов, в модульных шасси администратор может заменять все активные компоненты без прерывания работы. Это касается как серверных модулей с внешней стороны шасси, так и модулей с блоками питания, коммутаторами или управлением на обратной стороне шасси.
КОРОЛЕВСКИЙ ПУТЬ: ВИРТУАЛИЗАЦИЯ
Модульные системы особенно выигрывают при их использовании совместно с технологиями виртуализации на базе гипервизоров. Это касается, в первую очередь, самих серверов. Сегодня вполне достижима степень консолидации 10:1, а иногда и выше. Второй этап виртуализации охватывает интерфейсы ввода/вывода, общие для серверов в модульном шасси. Для каждого сервера администратор задает на платах управления виртуальные адреса MAC и WWN (Word Wide Names), не совпадающие с адресом физического модуля. Последний, в свою очередь, инкапсулируется. Сервер лицензий ссылается не на адреса физических систем, а на виртуальные адреса MAC и WWN. Для последних выделяются отдельные адресные пространства, так что в целом систематика не нарушается.
Благодаря этому администрирование инфраструктуры существенно упрощается. Администратор может в любое время заменить аппаратное обеспечение, поскольку данное действие не оказывает прямого влияния на администрирование соединений локальной сети/сети хранения, на распределение памяти или на лицензии. Именно новое задание или перераспределение адресов всегда было делом проблематичным, трудоемким и ведущим к ошибкам. Изменение адресов при замене серверного аппаратного обеспечения требует тесного взаимодействия специалистов, ответственных за серверы, и администраторов локальных сетей и систем хранения. При виртуализации интерфейсов ввода/вывода после первичной настройки все ответственные лица получают необходимые адреса MAC и WWN, которые уже никогда не меняются, даже в случае многократной замены аппаратного обеспечения. Сферы администрирования вновь становятся независимыми друг от друга, чем экономится время выполнения рутинной работы и исчезают поводы для разногласий. Создание новых серверов осуществляется с помощью записи загрузочных образов из серверных библиотек на аппаратное обеспечение.
Третья возможность — соотнесение виртуализации в модульных архитектурах с вышележащими процессами, к примеру, с рабочей нагрузкой. Тогда серверы, в зависимости от их производительности и нагрузок, «привязываются» к определенным заданиям. Благодаря этому ресурсы больше не простаивают, в то время как они могут срочно потребоваться для других приложений инфраструктуры. Такие производители, как Fujitsu Siemens Computers, предлагают широкую палитру модульных решений, сочетающих различные мощности процессоров и ресурсов хранения. К примеру, пользователи могут интегрировать в свои системы серверы Primergy в соответствии с индивидуальными требованиями к производительности, ресурсам хранения или процессорной мощности. В результате формируется серверная архитектура, состоящая из нескольких, как правило, двух, классов, в рамках которой возникающие нагрузки распределяются в зависимости от потребнос-тей отдельных приложений. Во избежание возникновения тепловых очагов (Hotspot) в случае системных конфигураций, нуждающихся в больших ресурсах хранения, у модульных шасси предусмотрена вдвое большая площадь для забора воздуха, чем у традиционных систем, что способствует эффективному охлаждению.
ЛОЖКА ДЕГТЯ В БОЧКЕ МЕДА
Несмотря на множество достоинств, современные модульные решения имеют ряд недостатков. Так, соединительная плата (Midplane), со всеми ее новыми функциями для решения актуальных задач, чрезвычайно уязвима: обладая активными функциями, она превращается в систему, которая может дать сбой, а при системном отказе парализовать функционирование всего шасси, поэтому следует предусмотреть ее двойное исполнение или иной способ обеспечения избыточности.
Другая сложность кроется в высокой плотности модульных систем: их энергопотребление и тепловыделение на единицу площади превышают показатели традиционных серверов, что приводит к необходимости переоснащения пользователями установок для энергоснабжения, охлаждения и климатизации. Из-за повышения тарифов на электроэнергию этот вопрос приобретает особую значимость, ведь часто более половины всех эксплуатационных расходов, связанных с ЦОД, приходится не на осуществление вычислений, а на энергоснабжение. Для отвода выделяемого тепла эффективными могут оказаться несколько общепризнанных методов. Важнейшим этапом становится тщательный анализ всей среды и проведение измерений на местах. К числу хорошо зарекомендовавших себя мер относятся разделение «горячих» и «холодных» коридоров, обустройство крышы над ними, а также закрытие заглушками свободных разъемов, дабы поток воздуха следовал по заданному маршруту. Свободное охлаждение, то есть подача наружного воздуха для охлаждения ЦОД, тоже способствует сокращению затрат на электроэнергию. Тем временем наблюдается тенденция к распространению систем, компоненты которых автоматически выключаются, если не используются.
Кроме того, необходимо учитывать следующее: модульные системы хоть и базируются на архитектуре х86, но не обладают характерной для нее совместимостью. Модульные серверы производителя А не подойдут к шасси производителя Б, несов-местимыми окажутся и их функции управления и соединительные платы. В отличие от тех, кто применяет традиционные серверы х86 в стоечном исполнении, выбор в пользу какой-либо модульной системы привязывает пользователей к конкретному производителю. До сих пор не существует стандартов, определяющих формат вставных элементов, конфигурацию коммутаторов или функции и конструкцию объединительной панели (Backplane). Работы в этом направлении только начинаются. Тем не менее пользователи модульных серверов уже могут обратиться к глубоко проработанным комплексным решениям, чтобы в полной мере использовать достоинства монолитных решений, таких как однородное администрирование всей серверной среды.
Коринна Лауденбах отвечает за развитие серверных бизнес-решений в Fujitsu Siemens Computers.