Un servidor blade es un servidor de computadora simplificado con un diseño modular optimizado para minimizar el uso de espacio físico y energía. A los servidores blade se les han quitado muchos componentes para ahorrar espacio, minimizar el consumo de energía y otras consideraciones, mientras que aún tienen todos los componentes funcionales para ser considerados una computadora . [1] A diferencia de un servidor montado 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 blade forman un sistema blade, que puede montarse en bastidor. Diferentes proveedores de blades tienen diferentes principios con respecto a qué incluir en el blade en sí y en el sistema blade en su conjunto.
En una configuración estándar de bastidor de servidor, una unidad de bastidor 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 bastidor de computadora más común es 42U de alto, lo que limita la cantidad de dispositivos informáticos discretos que se pueden montar directamente en un bastidor a 42 componentes. Los blades no tienen esta limitación. A partir de 2014 [actualizar], se pueden lograr densidades de hasta 180 servidores por sistema blade (o 1440 servidores por bastidor) con sistemas blade. [2]
El gabinete (o chasis) realiza muchos de los servicios informáticos no esenciales que se encuentran en la mayoría de las computadoras. Los sistemas que no son blade suelen utilizar componentes voluminosos, calientes y que no ocupan mucho espacio, y pueden duplicarlos en muchas computadoras que pueden o no funcionar a plena 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.
Las computadoras funcionan en un rango de voltajes de CC, pero las empresas de servicios públicos suministran energía como CA y a voltajes más altos que los requeridos dentro de las computadoras. Convertir esta corriente requiere una o más unidades de suministro de energía (o PSU). Para garantizar que la falla de una fuente de energía no afecte el funcionamiento de la computadora, incluso los servidores de nivel básico suelen tener fuentes de alimentación redundantes, lo que nuevamente aumenta el volumen y la producción de calor del diseño.
La fuente de alimentación del gabinete de blades 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 dentro del gabinete o como una fuente de alimentación independiente dedicada que suministra CC a múltiples gabinetes. [3] [4] Esta configuración reduce la cantidad de fuentes de alimentación 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 bastidor , incluidas unidades dirigidas específicamente a los servidores blade (como BladeUPS ).
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, al igual que la mayoría de los sistemas informáticos, eliminan el calor mediante ventiladores .
Un problema que se suele subestimar al diseñar sistemas informáticos de alto rendimiento es el conflicto entre la cantidad de calor que genera un sistema y la capacidad de sus ventiladores para eliminarlo. La alimentación y la refrigeración compartidas de los servidores blade hacen que no generen tanto calor como los servidores tradicionales. [actualizar]Los gabinetes de los servidores blade más nuevos cuentan con ventiladores de velocidad variable y lógica de control, o incluso sistemas de refrigeración líquida [5] [6] que se ajustan para cumplir con los requisitos de refrigeración del sistema.
Al mismo tiempo, la mayor densidad de configuraciones de servidores blade puede generar mayores demandas generales de refrigeración con racks ocupados a más del 50 % de su capacidad. Esto es especialmente cierto con los blades de primera generación. En términos absolutos, es probable que un rack completamente ocupado de servidores blade requiera más capacidad de refrigeración que un rack completamente ocupado de servidores estándar de 1U. Esto se debe a que se pueden colocar hasta 128 servidores blade en el mismo rack que solo albergará 42 servidores montados en rack de 1U. [7]
Los servidores blade generalmente incluyen controladores de interfaz de red integrados u opcionales para Ethernet o adaptadores de host para sistemas de almacenamiento de canal de fibra o adaptador de red convergente para combinar almacenamiento y datos a través de una interfaz de canal de fibra sobre Ethernet . En muchos servidores blade, al menos una interfaz está integrada en la placa base y se pueden agregar interfaces adicionales mediante tarjetas intermedias .
Un gabinete de blade puede proporcionar puertos externos individuales a los que se conectará cada interfaz de red de un blade. Alternativamente, un gabinete de blade puede agregar interfaces de red en dispositivos de interconexión (como conmutadores) integrados en el gabinete de blade o en blades de red. [8] [9]
Si bien las computadoras suelen utilizar 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 pueden trasladar 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 sobre la interfaz de red) y, de manera similar, estas se pueden quitar del blade y presentarse individualmente o agregadas en el chasis o a través de otros blades .
La capacidad de arrancar el blade desde una red de área de almacenamiento (SAN) permite tener un blade completamente libre de discos, un ejemplo de cuya implementación es el Intel Modular Server System .
Dado que los gabinetes blade proporcionan un método estándar para brindar servicios básicos a los dispositivos informáticos, otros tipos de dispositivos también pueden utilizar gabinetes blade. Los gabinetes blade que brindan conmutación, enrutamiento, almacenamiento, SAN y acceso por 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 existe un requisito de almacenamiento local adicional. [10] [11] [12]
Los servidores blade funcionan bien para propósitos específicos, como alojamiento web , virtualización y computación en clúster . Los servidores blade individuales suelen ser intercambiables en caliente . A medida que los usuarios manejan 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 servidores blade en teoría permite sistemas abiertos y de varios proveedores, la mayoría de los usuarios compran módulos, gabinetes, bastidores y herramientas de administración del mismo proveedor.
La estandarización final de la tecnología podría resultar en más opciones para los consumidores; [13] [14] a partir de 2009, [actualizar]un número cada vez mayor de proveedores de software de terceros han comenzado a ingresar a este campo en crecimiento. [15]
Sin embargo, los servidores blade no son la solución a todos los problemas informáticos. Se los puede considerar como una especie de granja de servidores industrializada que toma prestado de la tecnología de empaquetado, refrigeración y suministro de energía de los mainframes . Las tareas informáticas de gran envergadura pueden seguir requiriendo granjas de servidores blade y, debido a la alta densidad de potencia de estos últimos, pueden sufrir aún más los problemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado que afectan a las grandes granjas de servidores convencionales.
Los desarrolladores colocaron por primera vez microcomputadoras completas en tarjetas y las empaquetaron en bastidores 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 minicomputadoras . Los primeros modelos almacenaban programas en EPROM y se limitaban 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 una placa base de chasis con múltiples ranuras para placas enchufables para proporcionar E/S, memoria o computación adicional.
En la década de 1990, el grupo de fabricantes de computadoras industriales PCI PICMG desarrolló una estructura de chasis/blade para el bus de interconexión de componentes periféricos PCI, que estaba surgiendo, llamado CompactPCI . CompactPCI fue inventado por Ziatech Corp de San Luis Obispo, California, y se convirtió en un estándar de la industria. Lo común entre estas computadoras basadas en chasis era el hecho de que todo el chasis era un solo sistema. Si bien un chasis podía incluir múltiples elementos informáticos para proporcionar el nivel deseado de rendimiento y redundancia, siempre había una placa maestra a cargo, o dos maestros redundantes de conmutación por error que coordinaban el funcionamiento de todo el sistema. Además, esta arquitectura de sistema proporcionaba capacidades de gestión que no estaban presentes en las computadoras típicas de montaje en bastidor, mucho más parecidas a los sistemas de confiabilidad ultraalta, que administraban fuentes de alimentación, ventiladores de refrigeración y monitoreaban el estado de otros componentes internos.
Las demandas de gestión de cientos y miles de servidores en los emergentes centros de datos de Internet, donde simplemente no existía la mano de obra para mantener el ritmo, hicieron necesaria una nueva arquitectura de servidores. En 1998 y 1999, Ziatech desarrolló esta nueva arquitectura de servidores blade basada en su plataforma PCI compacta para alojar hasta 14 "servidores blade" en un chasis estándar de 19" montado en un bastidor de 9U de alto, lo que permite en esta configuración hasta 84 servidores en un bastidor estándar de 19" con 84 unidades de bastidor. Lo que trajo esta nueva arquitectura 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 módulos reemplazables principales que se podían cambiar o reemplazar mientras el sistema estaba en funcionamiento. La capacidad de cambiar, reemplazar o agregar módulos dentro del sistema mientras está en funcionamiento se conoce como intercambio en caliente. Único en comparación con cualquier otro sistema de servidor, los servidores Blade Ketris enrutaban Ethernet a través del backplane (donde se enchufarían los servidores blade) eliminando más de 160 cables en un solo rack de 19" de alto y 84 unidades de rack. Para un gran centro de datos, se eliminarían decenas de miles de cables Ethernet propensos a fallar. Además, esta arquitectura proporcionó la capacidad de inventariar módulos instalados en el sistema de forma remota en cada chasis del sistema sin que los servidores blade estuvieran en funcionamiento. Esta arquitectura permitió la capacidad de aprovisionar (encender, instalar sistemas operativos y software de aplicaciones) (por ejemplo, servidores web) de forma remota desde un centro de operaciones de red (NOC). La arquitectura del sistema cuando se anunció este sistema se llamaba Ketris, en honor a la espada Ketri , que usaban los nómadas de tal manera que se podía sacar muy rápidamente cuando era necesario. Concebida por primera vez por Dave Bottom y desarrollada por un equipo de ingeniería de Ziatech Corp en 1999, se demostró en la feria Networld+Interop en mayo de 2000. Se otorgaron patentes para la arquitectura del servidor blade Ketris [ cita requerida ] . En octubre de 2000, Ziatech fue adquirida por Intel Corp y los sistemas Ketris Blade Server pasaron a ser un producto de Intel Network Products Group. [ cita requerida ]
PICMG amplió la especificación CompactPCI con el uso de conectividad Ethernet estándar entre placas a través de la placa base. La especificación PICMG 2.16 CompactPCI Packet Switching Backplane se adoptó en septiembre de 2001. [16] Esto proporcionó la primera arquitectura abierta para un chasis multiservidor.
La segunda generación de Ketris se desarrollaría en Intel como una arquitectura para la industria de las telecomunicaciones para respaldar la creación de servicios de telecomunicaciones basados en IP y, en particular, la creación de redes celulares LTE (Long Term Evolution). PICMG siguió con esta especificación AdvancedTCA más grande y con más funciones , que apuntaba a la necesidad de la industria de las telecomunicaciones de una plataforma informática densa y de alta disponibilidad con una vida útil del producto extendida (más de 10 años). Si bien el sistema y las placas AdvancedTCA suelen venderse a precios más altos que los servidores blade, el costo operativo (mano de obra para administrar y mantener) es drásticamente menor, donde el costo operativo a menudo eclipsa el costo de adquisición de los servidores tradicionales. AdvancedTCA los promociona para clientes de telecomunicaciones , 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 caros, esta arquitectura de servidor blade con aprovisionamiento automatizado remoto, monitoreo y administración del estado y el rendimiento 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 fue asignada a RLX Technologies , con sede en Houston . [17] RLX, que consistía principalmente de ex empleados de Compaq Computer Corporation , incluidos Hipp y Kirkeby, envió su primer servidor blade comercial en 2001. [18] RLX fue adquirida por Hewlett-Packard en 2005. [19]
El nombre de servidor blade surgió cuando una tarjeta incluía el procesador, la memoria, la E/S y el almacenamiento no volátil de programas ( memoria flash o pequeños discos duros ). Esto permitió a los fabricantes empaquetar un servidor completo, con su sistema operativo y aplicaciones, en una única tarjeta/placa/blade. Estos servidores blade podían entonces funcionar de forma independiente dentro de un chasis común, haciendo el trabajo de varias cajas de servidores independientes de forma más eficiente. Además del beneficio más obvio de este empaquetado (menor consumo de espacio), se han hecho evidentes beneficios adicionales en términos de eficiencia en materia de energía, refrigeración, gestión y redes debido a la agrupación o uso compartido de la infraestructura común para dar soporte a todo el chasis, en lugar de proporcionar cada uno de ellos en función de cada caja de servidor.
En 2011, la firma de investigación IDC identificó a los principales actores en el mercado de servidores blade como HP , IBM , Cisco y Dell . [20] Otras empresas que venden servidores blade incluyen Supermicro y Hitachi .
Las marcas más importantes en el mercado de servidores blade son Supermicro , Cisco Systems , HPE , Dell e IBM , aunque esta última vendió su negocio de servidores x86 a Lenovo en 2014 después de vender su línea de PC de consumo a Lenovo en 2005. [21]
En 2009, Cisco anunció los blades en su línea de productos Unified Computing System , que constaba de chasis de 6U de alto, hasta 8 servidores blade en cada chasis. Tenía un conmutador Nexus 5K muy modificado, rebautizado como interconexión de estructura , y software de gestión para todo el sistema. [22] La línea inicial de HP constaba 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 servidores blade PowerEdge de media altura o 32 blades de un cuarto de altura.
