von Adrien Valdorf
Veröffentlicht in: Hintergrund, Produkte, Tipps & Tutorials

Server ist nicht gleich Server. Je nach Anforderungen und Begebenheiten variieren sie mitunter stark. Von kleinen Desktopsystemen bis hin zu rackfüllenden Enterprise-Lösungen gibt es verschiedene Bauformen. Doch bleibt der Grundaufbau trotz aller Möglichkeiten immer ähnlich. Mainboard mit Prozessor, Arbeitsspeicher und Außenanbindung, Kühlung und Stromversorgung verbaut in einem beliebigen Gehäuse ergeben eine funktionsfähige Maschine. Ändert sich der Bedarf an Rechenleistung oder Speicher, kann man gegebenenfalls einzelne Komponenten austauschen oder nachrüsten bzw. über weitere Systeme nachdenken. Dies ist jedoch nicht immer der effizienteste Weg.

Vor allem schnell wachsende oder veränderliche Strukturen sind so nur schwerlich abbildbar und gehen mit einer Über- bzw. Unterlastung der vorhandenen Systeme einher. Genau hier setzt die Bladeserver-Technologie an. Eine flexible und skalierbare Lösung mit sehr hoher Leistungsdichte, die sich vergleichsweise leicht an die Anforderungen anpassen lässt.

Aufbau

Ein Bladeserver besteht grundlegend aus den gleichen Bauteilen wie jeder andere dedizierte Server auch. Jedoch sind diese in zwei Baugruppen organisiert wodurch eine gewisse Modularität erreicht wird. Diese beiden Baugruppen sind das Chassis und die Serverblades.

Die eigentlichen Rechenmaschinen, die Serverblades, bestehen aus den Hauptkomponenten eines jeden Servers. Das Mainboard mit den Prozessoren und dem Arbeitsspeicher sowie einem Netzwerkanschluss oder LAN-Switch sitzt zusammen mit einer optionalen kleinen Storage-Einheit in einem kleinen Einschubgehäuse. Das Chassis hingegen beherbergt die (redundante) Stromversorgung, die Schnittstellen nach außen sowie ein Modul zur Bladeverwaltung. Erst durch das Zusammenfügen von Blade und Chassis erhält man einen funktionsfähigen Bladeserver. Der Anschluss der Serverblades im Gehäuse erfolgt durch eine einfache Steckverbindung an der Backplane des Chassis, ähnlich der Funktionsweise von hot-swap Einschüben für Festplatten.

Ein Bladeserver kann aus einer Vielzahl einzelner Serverblades bestehen. Je nach Hersteller und Bauform sind 10 bis 24 einzelne Blades pro Chassis kein Problem. Die Recheneinheiten nutzen die im Gehäuse verbauten Ressourcen gemeinsam und werden auch zentral verwaltet.

Blades

Während das Chassis vom Grundaufbau her immer gleich ist und nur geringfügige Variationen möglich sind, ist die Auswahl an verschiedenen Serverblades größer. Sie lassen sich grob in Rechen-, Speicher und Sonderblades unterteilen, welche dann wiederum in ihren Details veränderlich sind.

Rechen- oder Prozessorblades stellen die eigentliche Leistung des Servers zur Verfügung. Sie bestehen klassisch aus Prozessor sowie Arbeitsspeicher und können je nach Bedarf im Detail verschieden aufgebaut sein. Den Hauptunterschied stellt hierbei die Anzahl zu verbauender Prozessoren und deren Organisation dar. Die gängigsten Modelle unterstützen bis zu zwei oder bis zu vier Prozessoren pro Blade. Eine Sonderform bilden hier die sogenannten Twinblades, welche zwei Hardware-Nodes, pro Blade vereinen. Somit hat man zwei physische Server mit je zwei Prozessoren pro Blade.

Während in den Prozessorblades nur begrenzt Platz für Massenspeicher vorgesehen ist und auch nicht zwingend zum Betreiben vorhanden sein muss, spezialisieren sich Speicher- oder Storageblades auf die Unterbringung und Verwaltung der Daten. Sie unterstützen weniger die Rechenleistung und werden in dieser Hinsicht auch nur minimal ausgestattet. Dafür bieten Sie Platz für zahlreiche Festplatten und unterstützen die Datenverwaltung zum Beispiel durch RAID-Controller. Obwohl mit dieser Bauform theoretisch Platz für 60 oder mehr Festplatten pro Bladeserver vorhanden wäre, ist die favorisierte Variante ein extra ausgelagertes Speichersystem oder -netzwerk.

Die Sonderformen umfassen hauptsächlich Erweiterungsmöglichkeiten über PCI-Steckplätze. Über das Verbauen verschiedener Zusatzcontroller bis hin zur Unterstützung von mehreren Grafikchips pro Blade kann man hierbei die für sein Vorhaben optimale Bestückung frei wählen.

Funktionsweise

Die kleinstmögliche Konfiguration eines funktionierenden Bladeservers besteht theoretisch aus dem Chassis mit einem verbauten Blade. Das vollständige Bestücken des Gehäuses ist zum Herstellen der Funktionsfähigkeit nicht nötig. Vielmehr ist einer der großen Vorteile die Möglichkeit, sich durch freie Steckplätze Spielraum in der Ausstattung zu lassen. Die Blades an sich sind alle hot-swap-fähig. Sie können also im laufenden Betrieb des Servers entfernt, hinzugefügt oder ausgetauscht werden. Das systemeigene Managementtool übernimmt die entsprechende Steuerung und Verteilung der Rechenlast. Mitunter kann es je nach Herangehensweise zum zeitweiligen Ausfall einzelner Komponenten kommen, der Bladeserver an sich bleibt jedoch die ganze Zeit erreichbar.

Ansonsten funktioniert ein Bladeserver genauso wie ein klassischer Server auch. Er kann zum Beispiel zur Datenverwaltung, zum Hosten von Webseiten oder -anwendungen oder als Komunikationssystem verwendet werden. Bauformbedingte Einschränkungen gibt es hier nicht.

Vor- und Nachteile

Die vorrangigen Vorteile der Bladeserver-Technologie sind ein hohe Leistungsdichte gepaart mit hoher Flexibilität und Skalierbarkeit.

Durch die kompakte Bauweise und das Teilen der Ressourcen im Chassis kann man mehr Leistung pro Höheneinheit im Rack erreichen. Beispielsweise lassen sich in einem sieben Einheiten hohen Chassis zehn Blades verbauen. Statten wir jedes Blade mit einem Twin-Modul mit zwei Prozessoren pro Node aus und bestücken das Chassis damit voll, kommen wir auf 20 Hardware-Nodes, also 40 Prozessoren. Sieben Einheiten mit klassischen Servern hingegen bieten Platz für 14 Prozessoren. Entsprechend haben wir eine beinahe dreimal höhere Leistungsdichte erreicht als es mit 1HE-Rackservern möglich gewesen wäre. Hat man also hohe Leistungsansprüche aber nur wenig Platz zur Verfügung bietet es sich an, einmal über einen Bladeserver nachzudenken.

Hieraus ergibt sich zugleich ein erster Nachteil dieser Technik: 20 Hardware-Nodes verbrauchen natürlich merklich mehr Strom als 7 Server und produzieren ebenfalls mehr Abwärme. Nicht umsonst kann man ein solches 7 HE-Chassis durchaus mit vier 3 KW-Netzteilen redundant ausstatten. Sollte man sich also für einen Bladeserver entscheiden muss auf jeden Fall geprüft werden, ob das Rechenzentrum die benötigte Kühlung und Stromversorgung zur Verfügung stellen kann.

Die Verwaltung eines Bladeservers ist ein zweischneidiges Schwert. Auf der einen Seite spart man viel Platz und eine Vielzahl an Kabeln. Allein bei der Stromversorgung spart man sich den Anschluss von 20, redundant ausgelegt sogar 40, Gerätesteckern und schließt nur die vier im Chassis verbauten Netzteile an. Selbiges gilt für den Netzwerkanschluss. Die interne Kommunikation erfolgt über die Backplane des Gehäuses. Nach außen hin benötigt man nur noch wenige Kabel. Und nicht zuletzt reicht auch ein Maus-/Tastatur-/Grafikcontroller zur Betreuung aller verbauter Blades.

Dem entgegen steht die aufwändigere Verwaltung des Systems an sich, da ein aus 20 Nodes bestehender Server aufwändiger zu warten ist als ein klassisches 1 HE-Rack-Modell.

Dem modularen Aufbau zu verdanken haben Bladeserver ihren größten Vorteil in Flexibilität und Skalierbarkeit. Mit einem Rackserver legt man sich zu Beginn der Planung auf ein Modell fest. Nachträglich hieran noch etwas ändern zu wollen, bringt Ausfallzeiten des Systems und umfassende Umbauarbeiten oder aber die Anschaffung neuer Hardware mit sich.

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