РЕШЕНИЯ

Недавно компания IBM расширила семейство блейд-серверов eServer BladeCenter, выпустив новое "лезвие" JS20. Казалось бы, событие не столь уж и знаменательное, но в результате у IBM формируется одна из самых гибких в отрасли линеек серверных решений.

Шасси

Как и любой другой блейд-сервер, JS20 не может работать, если его не установить в шасси. Шасси IBM BladeCenter монтируется в стандартную 19-дюймовую стойку, где занимает высоту 7U, и вмещает до 14 "лезвий"; так что в стандартный шкаф высотой 42U войдет до 84 "лезвий" со 168 процессорами.

Шасси BladeCenter имеет несколько интересных особенностей и заслуживает отдельного рассказа.

Вид передней панели шасси BladeCenter. Вверху

видны совместно используемые "лезвиями"

Вначале несколько слов о функциях, без которых устройство такого класса не обойдется. Здесь имеются два блока вентиляторов, до четырех блоков питания и до двух модулей управления и контроля BladeCenter. Все отмеченные компоненты можно заменять в "горячем" режиме, причем для нормальной работы достаточно половины из всего перечисленного оборудования, а блоки питания и вентиляторы еще и поддерживают режим балансировки нагрузки. В верхней части шасси расположены дисковод для флоппи-дисков и накопитель CD-ROM, а также USB-порт. Эти периферийные устройства, равно как и подключаемые к модулю управления VGA-монитор, клавиатура и мышь, подключаются к требуемому модулю-"лезвию" простым нажатием кнопки на нем.

В шасси есть установочные места для четырех коммутирующих модулей, связывающих "лезвия" между собой и с внешним миром. Два таких места предназначены для используемых в большинстве конфигураций модулей технологии Gigabit Ethernet. Еще два установочных места оставлено для необязательных коммутирующих модулей, обслуживающих дополнительные порты ввода-вывода "лезвий" (появляющиеся при подключении к блейд-серверам специальных интерфейсных модулей). На сегодня доступны интерфейсные модули, позволяющие использовать технологии Gigabit Ethernet, Fibre Channel и Myrinet.

Таким образом, всего к одному "лезвию" может быть подключено до четырех высокоскоростных (не менее 1 Гбит/с каждый) интерфейсов, причем их можно легко сконфигурировать для работы в избыточном режиме.

Первый взгляд на JS20

Внешне JS20 ничем не отличается от своего "старшего брата", HS20, использующего процессоры Xeon. Перед нами все та же узкая железная "плита" с минимальным количеством внешних элементов, так что глазу просто не на чем остановиться. Взгляд привлекают лишь мощные ручки-домкраты системы установки, несколько светодиодов-индикаторов и две кнопки, позволяющие подключить к данному экземпляру разделяемые между всеми "лезвиями" консоль (монитор с клавиатурой и мышью) и периферийный блок (флоппи-диск, CD-ROM и порт USB).

Однако внутри JS20 оказывается гораздо интереснее, ведь перед нами - первый в мире блейд-сервер на базе двух 64-разрядных процессоров. Кроме процессоров IBM PowerPC 970 (одного или двух) с частотой 1,6 ГГц, здесь размещается до 4 Гб DDR-памяти с коррекцией ошибок, до двух монтируемых в само "лезвие" IDE-дисков объемом по 40 Гб, интегрированный двухпортовый контроллер Gigabit Ethernet, разъем для дополнительного адаптера ввода-вывода и подсистема контроля состояния блейд-сервера. Устройство работает под управлением одного из 64-разрядных диалектов Linux (в настоящий момент - SuSE Linux Enterprise Server 8 или Turbolinux Enterprise Server 8).

Выпущенные несколько раньше "лезвия" HS20 также снабжены двумя процессорами, но совершенно другой архитектуры - Intel Xeon с частотой 2,8; 3,06 или 3,2 ГГц и системной шиной 533 МГц. Intel’овские блейд-серверы несколько более расширяемы по сравнению с JS20 и могут снабжаться уже 8 Гб DDR-памяти с коррекцией ошибок, а кроме двух встроенных IDE-дисков - использовать и внешние SCSI-диски. Всего к каждому "лезвию" можно подключить до двух SCSI-дисков максимальном объемом 150 Гб каждый; правда, в такой конфигурации количество блейд-серверов в шасси уменьшается вдвое из-за подключенных к каждому "лезвию" внешнего модуля SCSI Expansion Unit с контроллером Ultra320 SCSI и гнездами hot-swap для дисков. Наиболее естественной ОС для HS20 является Windows 2000 Server, хотя допустимо использование и Linux (Red Hat или SuSE).

В остальном же JS20 и HS20 очень и очень похожи, хотя список совместимого с ними дополнительного оборудования слегка различается (впрочем, к моменту начала продаж JS20 в первом квартале 2004 г. многие из этих отличий могут и исчезнуть). Схожесть моделей идет так далеко, что в одном шасси могут работать как JS20, так и HS20.

Два порта Gigabit Ethernet, которыми снабжены все "лезвия", смотрят в сторону шасси; для их обслуживания используются коммутирующие модули Gigabit Ethernet. Каждый такой модуль имеет 14 внутренних портов (по одному на "лезвие") и четыре внешних порта. При установке в шасси пары таких коммутирующих модулей появляется возможность создания высоконадежных резервируемых конфигураций.

Если в разъем каждого "лезвия" в шасси установить по дополнительному адаптеру ввода-вывода (физически занимающего место одного из встраиваемых жестких дисков), то у сервера появляется до двух дополнительных высокопроизводительных портов. Один из самых естественных вариантов - дополнительный адаптер Gigabit Ethernet, позволяющий эффективно использовать "лезвия" в высоконадежных сетевых системах с массированным трафиком. Другой интересный вариант - адаптеры 2 Гбит/с Fibre Channel, с помощью которых "лезвия" включаются в конфигурации с сетями SAN. Наконец, можно использовать адаптеры Myrinet, широко применяемые в кластерных HPC-системах (HPC - High Performance Computing).

Во всех этих случаях вам, кроме устанавливаемых в каждое из "лезвий" адаптеров ввода-вывода, придется добавить в шасси и дополнительные коммутирующие модули. Как и в первом случае, при установке пары таких модулей получается высоконадежная конфигурация с резервированием. Коммутирующий модуль 2 Гбит/с Fibre Channel кроме 14 внутренних портов снабжен двумя внешними. Имеется также модуль для подключения к сетям Myrinet.

Рыночные ниши "лезвий" IBM

Любопытно, как IBM "разводит" два "лезвия" BladeCenter по разным рыночным нишам. С этой точки зрения ключевыми особенностями HS20 являются его совместимость с Windows (включая Windows 2003 Server), больший объем оперативной памяти и возможность работы с внешними SCSI-дисками, в том числе и объединенными в реализуемый на аппаратном уровне массив RAID 1.

JS20 имеет другие преимущества, связанные в основном с архитектурой процессора PowerPC 970: 64-разрядность, существенно большая по сравнению с Xeon производительность блока арифметики с плавающей запятой и наличие чрезвычайно эффективного модуля SIMD VMX, способного на порядок увеличить скорость работы хорошо векторизуемых задач. Кроме того, JS20 обладает гораздо более быстрой системной шиной, что также благотворно влияет на многие задачи вычислительного типа.

Внешне JS20 от HS20 практически не отличается, а вот

внутренности у этих "лезвий" принципиально разные

Исходя из этого ясно, что для создания высокопроизводительных вычислительных систем HPC естественно будет выбрать "лезвие" JS20. Еще один неплохой вариант использования этой модели - сложный с точки зрения бизнес-логики Web-сервер. Очень неплохо она покажет себя и в качестве вещательного сервера, или сервера обработки цифрового контента.

Блейд-сервер HS20 лучше применять там, где нагрузка на процессор меньше, а роль дисковой подсистемы - существеннее. Одна из самых распространенных областей - работа HS20 в качестве терминального сервера под управлением Windows 2000 Server (или Windows 2003 Server). Неплохо эти "лезвия" проявляют себя и в случае создания на его базе корпоративного Web-сервера. Наконец, при подключении внешних SCSI-дисков они прекрасно справляются и с не слишком большими базами данных.

По сравнению с "оптимизированными для стоек" серверами системы на базе BladeCenter почти всегда способны обеспечить более высокою плотность вычислительной мощности при такой же или несколько меньшей плотности хранения данных. При этом составленные из них комплекты обычно неэнергоемки и выделяют меньше тепла.

У блейд-серверов перед "оптимизированными для стоек" системами есть и еще одно существенное преимущество - способность обеспечить более плавное наращивание вычислительных возможностей системы, без долговременного замораживания купленных "про запас" процессорных мощностей и дисковых объемов. Ведь само шасси BladeCenter стоит не столь уж дорого, а "лезвия" без проблем докупаются по мере необходимости.

Задняя панель BladeCenter. Слева - четыре коммутирующих

модуля и два блока питания, справа - два модуля управления

и еще два блока питания, по центру - два блока вентиляторов

Как видим, семейство BladeCenter в разных конфигурациях заполняет заметную часть серверного рынка. Свободными остаются только сектора, связанные с высокопроизводительными вычислениями специального вида, плохо подходящими для кластеризации (скажем, прогнозирование погоды), и задачами сложной обработки очень больших объемов данных (например, OLAP-приложений или систем Data Warehouse).

Расширяющийся ареал

Заявление о столь широкой применимости комплексов на базе "лезвий" IBM может показаться слишком сильным, поэтому мы позволим себе привести пару примеров их масштабирования в результате установки дополнительных коммутирующих модулей.

Предположим, перед вами стоит классическая HPC-задача, но вас не устраивает вычислительная мощность одного шасси. В этом случае используют дополнительные коммутирующие модули Gigabit Ethernet. Вы легко увеличите скорость обмена данными между модулями одного шасси и между разными шасси, обеспечив очень неплохую масштабируемость при сохранении относительно небольшого уровня затрат.

Если ваша вычислительная задача требует интенсивного обмена между "лезвиями" (а таких "нелокальных" задач в мире очень много), - можно попробовать перейти с Gigabit Ethernet на технологию компании Myrinet, являющуюся сегодня классическим решением для создания высокопроизводительных кластеров. Правда, для совсем уж "нелокальных" задач многопроцессорные некластерные решения все же предпочтительны...

Ну а что делать, когда вычислительная мощность BladeCenter вас устраивает, но не хватает объема встроенных жестких дисков? Вы просто переходите на другие коммутирующие модули и строите при помощи Fibre Channel сеть хранения данных Storage Area Network (SAN), скажем, на базе устройств IBM семейства TotalStorage.

Применяется в блейд-серверах IBM и не слишком распространенная в мире "лезвий" технология. Речь идет о коммутирующих модулях Gigabit Ethernet, поддерживающих коммутацию уровней выше второго (3-7) компании Nortel. Каждый такой модуль подключается к каждому "лезвию" шасси одним гигабитным каналом и, кроме того, имеет четыре внешних порта 1000Base-T. И хотя при применении Nortel Networks Layer 2-7 Gigabit Ethernet Switch Module стоимость каждого BladeCenter несколько повышается, функциональность и надежность сетевой системы комплекса резко возрастает. Перечислим лишь самые очевидные преимущества таких конфигураций.

Прежде всего они резко упрощают развертывание виртуальных рабочих групп. Далее, возникает простой механизм гибкого управления приоритетом трафика в зависимости от типа передаваемых данных и адресов пользователя и сервера. Можно вводить и еще более гибкие политики запретов и приоритетов - благо технологии Nortel Networks входят в число самых передовых на рынке, а также управлять маршрутизацией трафика, перенаправляя трафик на нужный сервер приложений без дополнительного сетевого оборудования. Подчеркнем лишь, что встраивание функций маршрутизации в блейд-сервер позволяет создавать и "виртуальные маршрутизаторы", сохраняющие нормальную работу системы в целом даже в случае выхода из строя всего шасси с "лезвиями".

Шасси IBM BladeCenter в минимальной конфигурации (с двумя блоками питания, одним модулем коммутации второго уровня для Gigabit Ethernet и одним модулем управления) в США обойдется заказчику в 5988 долл. Однопроцессорные "лезвия" HS20 без жестких дисков в зависимости от конфигурации стоят от 2009 до 3979 долл. (Xeon 2,6 ГГц с 512 Мб ОЗУ и Xeon 3,2 ГГц с 1024 Мб ОЗУ соответственно). Точные цены и конфигурации JS20 будут известны ближе к началу поставок, пока же заявлена цена начальной конфигурации - 2699 долл.