Blade servers: waarheen, waarvoor?

Blade servers hebben de afgelopen jaren een steeds grotere plaats ingenomen in de servermarkt. Wat maakt ze zo aantrekkelijk, welke voorwaarden stellen ze aan de infrastructuur en wat zijn de laatste ontwikkelingen?

Het grootste verschil tussen een blade server en een reguliere rackserver is dat een blade alleen de basisbeginselen bevat om nog door te kunnen gaan als zelfstandige computer (zoals processor en geheugen). Een blade server bevat geen voeding, koeling, knoppen en I/O poorten. Deze onderdelen zitten verwerkt in het chassis waar de blade servers ingeschoven worden. Hierdoor is de installatie van een blade server een fluitje van een cent, wordt de ruimte in het rack optimaal benut en blijft de kabelwirwar beperkt. Door de compacte omvang van blade servers is er meer processorkracht en geheugen beschikbaar per rack (en dus per vierkante meter).

Blades zijn ‘hot pluggable’, dus extra capaciteit kan eenvoudig worden ingezet. Zo lenen ze zich ook uitstekend voor virtualisatiedoeleinden, onder meer dankzij mogelijkheden voor load balancing. Vanwege de modulaire uitbreidingsmogelijkheden zijn blades ideaal voor datacenters waarvan verwacht wordt dat de behoefte aan rekenkracht en capaciteit op termijn zal toenemen.

Dankzij initiatieven als blade.org (IBM) zijn de specificaties van blade chassis vrijgegeven, waardoor derde partijen ook compatibele producten kunnen ontwikkelen (met uitzondering van concurrerende blade servers). Bovendien kunnen verschillende servers met afwijkende processors (Intel Itanium en Xeon, AMD Opteron, Sun UltraSparc, IBM Power 6 en Cell) en besturingssystemen (Windows 2003, Linux, Unix) gewoon naast elkaar gebruikt worden.

Als opslag een belangrijke rol speelt, kunnen blade servers eenvoudig gecombineerd worden met een storage attached network (san), op basis van een glasvezelverbinding. De opslagcapaciteit en ruimte wordt dan beter benut en is eenvoudig uit te breiden. Blades kunnen bovendien zonder eigen harde schijf opereren (headless). Ze kunnen daardoor ook goed dienst doen als web- of fileserver.

Minder kosten, minder ruimte

Dankzij fysieke consolidatie zijn de kosten voor blade servers over het algemeen lager in vergelijking met rackservers, terwijl de flexibiliteit en efficiëntie hoger zijn. Meer computers per vierkante meter betekent bovendien een aanzienlijke ruimtebesparing. Ook het beheer is relatief eenvoudiger omdat alle blades aan te sturen zijn via het chassis. Het beheer is bovendien centraal en op afstand beschikbaar, waardoor it’ers veel minder vaak in het datacenter zelf aanwezig hoeven te zijn. Voor de bouw van een nieuw datacenter is minder bekabeling en materiaal nodig, evenals utp- en energiepunten. Een kanttekening is dat blades weliswaar individueel beduidend goedkoper zijn dan rackservers, maar dat de investering in een blade chassis best pittig is.

Eind 2005 betrof slechts 7 procent van alle verkochte servers blades (met een omzet van 4 procent van de servermarkt). In 2010 zal dit percentage volgens Gartner op 20,7 procent liggen (12,5 procent van de omzet). Daarmee zijn blades de snelst groeiende server form factor. IDC is nog iets positiever en verwacht dat al in 2009 25 procent van alle servers, blades zullen zijn. De groei komt daarmee uit op circa 33 tot 38 procent per jaar.

Robert-Jan van Espelo, x64 product marketing manager bij Sun Microsystems, ziet dezelfde trend: “Het blade segment is duidelijk het snelst groeiende onderdeel van de x86/x64 markt. Eindgebruikers zien dat de oorspronkelijke problemen rondom de eerste generatie blades nu opgelost zijn en stappen steeds vaker over van zogenaamde rackmount servers naar de blade architectuur. Ik verwacht dat komend jaar 20 tot 30 procent van onze x64-omzet uit blades zal bestaan.”

Scepsis

Ondanks de groei van blade servers is Gartner niet geheel optimistisch. Volgens het onderzoeksbureau kunnen blades nog steeds niet gezien worden als volwaardige vervangers voor alle rackservers, vooral omdat ze nog niet kunnen tippen aan de belasting die rackservers aankunnen. Gartner erkent wel dat blades in 2008 wel voor verreweg de meeste servertaken kunnen worden ingezet. Volgens Gartner lenen blades zich vooral voor front-end webservers en als vervanging voor oude systemen die gebruikt worden in een parallelle computeromgeving. Wel raadt men aan om te letten op een korte return-on-investment (roi) van twee tot drie jaar, vooral omdat de ontwikkelingen nog zo snel gaan.

Een remmende factor voor de groei was tot voor kort het beperkte aanbod van I/O-modules. Bedrijven vereisen soms specifieke modules, of een netwerkarchitectuur van een bepaalde fabrikant. HP en IBM hebben dit probleem inmiddels opgelost met virtualisatie (met HP’s Virtual Connect en IBM’s Virtual Fabric Architecture). Dit maakt het mogelijk om I/O-producten van derden on-the-fly toe te voegen. Op die manier kunnen bestaande standaarden en vertrouwde merken, zoals Cisco, Brocade en Nortel, gebruikt worden. De onderdelen zijn hot-pluggable en kunnen ook in paren geïnstalleerd worden voor volledige redundancy.

HP’s Virtual Connect creëert bijvoorbeeld een abstracte laag tussen server, opslagapparatuur en netwerken. Dit maakt het mogelijk om een pool van 64 servers te maken, waarbij administrators zelf een I/O-verbinding kunnen definiëren en zo blades onafhankelijk van elkaar te managen. Verbindingen en configuraties tussen blades en het LAN of SAN kunnen met een klik op de knop worden uitgerold en gemigreerd worden naar andere servers. Sun Microsystems heeft het anders aangepakt door haar I/O volledig Industry Standard te maken.

Energie- en koelfaciliteiten

Er wordt wel beweerd dat blade servers de oorzaak zijn van energie- en koelproblemen in datacenters, maar volgens Van Espelo van Sun Microsystems zijn de warmteperikelen een probleem uit het verleden. “De eerste blades die op de markt kwamen, produceerden zoveel warmte in zo’n kleine ruimte dat de koeling het eenvoudigweg niet meer aan kon. Als gevolg zag je vaak een half leeg blade chassis om de hitteproductie binnen de perken te houden. Het is echter een hardnekkig misverstand dat een blade meer energie verbruikt dan een rackmount server. Het tegendeel is waar. Blades verbruiken naar schatting 20 tot 30 procent minder stroom dan vergelijkbare rackmount oplossingen. Het punt was echter dat deze blades veel dichter op elkaar zaten dan traditionele servers en dus lastiger te koelen waren. Dankzij grote vooruitgang in de ontwikkeling van chips is dit probleem al grotendeels verleden tijd. Zo verbruikt de UltraSPARC T1 chip op de Sun blade met haar acht rekencores toch slechts 80 Watt. Ten tweede hebben we bij het ontwikkelen zeer goed nagedacht over luchtstroomdynamica, wat erin geresulteerd heeft dat onze systemen veel slimmer gebruik maken van de aangevoerde koele lucht.”

Vanwege de hoge dichtheid van blades is een zogenaamde medium of high density-omgeving geen overbodige luxe. Een moderne serverruimte bestaat uit een warme en een koude gang. De voorkanten van de racks staan tegenover elkaar opgesteld en lucht komt uit een verhoogde vloer of koelunits die tussen de racks in staan. Een dergelijke omgeving kan in principe 10 kW per rack koelen.

Racks vol met blade servers zijn nog meer op hun plaats in een high density-omgeving. Dit is een afgesloten ruimte met een verlaagd plafond, waarbij warme of koude lucht geïsoleerd wordt. Voorbeelden hiervan zijn Hot Aisle-, Cold Corridor of Rack Air-Containment. Een dergelijke koelmethodiek kan circa 15 tot 25 kW per rack koelen en is daardoor voorbereid op high density-computing en toekomstige serveruitbreidingen.

Dick van Gaalen, program manager Adaptive Enterprise bij HP, adviseert bedrijven die een nieuw datacenter willen bouwen, moderne koeltechnologie in hun plannen mee te nemen. “Wie dat niet doet is de kluts kwijt.” HP en IBM geloven sterk in waterkoeling. Van Gaalen: “Een koelvorm als waterkoeling is ideaal om dure vierkante meters in datacenters te koelen. Het is immers altijd de doelstelling om zoveel mogelijk apparatuur op zo min mogelijk vierkante meters te plaatsen.“

Trends

Omdat de bladeservertechnologie relatief jong is, staan de ontwikkelingen niet stil. Zo verwacht Raymond Canninga, product advocate IBM System x & BladeCenter bij IBM, dat blade servers steeds meer ingezet zullen worden voor serverconsolidatie en virtualisatieoplossingen. Ook denkt hij dat blades steeds meer worden ingezet als een ‘appliance’. Canninga: “Industriestandaard blade servers lenen zich prima voor specifieke applicatieve oplossingen, zoals een ‘security-in-the-box’ of ‘retail-in-the-box’. Verder komen er blades voor specifieke taken zoals opslag en workloads. Ten slotte is er een trend gaande voor een hernieuwde invulling van het ‘thin client’-concept, waarbij gevirtualiseerde Windows Vista of Linux desktops of werkstations in het datacenter, op blades, komen te draaien.”

Van Gaalen noemt nog een andere ontwikkeling: “De infrastructuur om de blades heen, het chassis, wordt steeds slimmer. Een blade wordt een bouwsteen en de intelligentie verschuift steeds meer naar het chassis. Daardoor zullen steeds meer procedures geautomatiseerd worden, met minder onderhoud tot gevolg. In feite wordt de technologie ingewikkelder om het makkelijker te maken.”

Robert Blaas, senior brand manager Enterprise bij Dell, sluit daarop aan. “Aangezwengeld door de consolidatie- en virtualisatietrend, zullen blade chassis meer I/O-kaarten moeten ondersteunen. Niet alleen fysiek meer kaarten, maar ook verschillende technieken zoals 10G ethernet, Infiniband en Fiber Channel.”