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31.08.2001 - 

Mehr Computerpower pro Quadratmeter Rechenzentrum

Server-Blades revolutionieren die Racks

Die Regalrechner sehen künftig nicht mehr so aus wie ein Stapel Pizzaschachteln. Statt horizontal übereinander liegend sind die Prozessor-Boards von morgen wie in einem Buchregal vertikal nebeneinander in mehreren Schichten aufgebaut. So passen deutlich mehr CPUs in ein Rack. CW-Bericht, Ludger Schmitz

"Wir erwarten, dass die Blade-Technologie die Server-Landschaft revolutioniert", erklärte Mark Melenovsky, Analyst für Intel-basierende Server beim Marktforschungsinstitut IDC, im März 2001. "Innerhalb von fünf Jahren" werde die Nachfrage nach Blades "explodieren". Schon vorher würden vor allem Internet-Service-Provider die Schecks zücken. Melenovsky: "Server-Blades bieten signifikante Verbesserungen in drei zentralen Punkten: Sie sparen Platz im Rechenzentrum, indem sie die Rechnerleistung pro Quadratmeter dramatisch erhöhen. Sie verbrauchen weniger Strom, und sie verbessern das dynamische Workload-Management."

"Quickblade" wird dieser Server-Typ bei Compaq heißen, dessen erste Baureihe möglichst noch in diesem Jahr auf den Markt kommen soll (vgl. CW 17/2001, Seite 36). Es werde, so Carol Hess-Nickels, Direktorin der Industry Standard Server Business Unit, je nach Ausstattung drei unterschiedlich breite Blade-Typen geben, die wie Steckkarten in einem PC vertikal auf den Chassis in einem Rack montiert seien.

In ihrer schmalsten Bauform würden laut Hess-Nickels "ungefähr 200 bis 400 Blades" in einem Standard-Rack von 183,4 Zentimetern Höhe passen, das heutzutage maximal 42 Server-Boards der Baunormhöhe 1U (1,75 Zoll) mit jeweils höchstens zwei CPUs fasst. Alte "Proliant"-Chassis sollten mit den neuen Blades in ein Rack passen, und alles zusammen werde sich durch eine ausgefeilte Workload-Management-Software sehr flexibel auslasten lassen. Bei diesen vagen Auskünften blieb es seitens Compaqs bis heute.

RLX Technologies Inc. beließ es nicht bei vagen Absichtserklärungen. Am 8. Mai dieses Jahres brachte das Unternehmen aus Woodlands, Texas, das "System 324" auf den Markt. Auf einem Chassis von 3U Bauhöhe, das entspricht 5,25 Zoll oder 13,1 Zentimetern, haben 24 Blades nebeneinander Platz. Das heißt, in einem Standard-Rack lassen sich 14 dieser Chassis übereinander, mithin insgesamt 336 CPUs montieren, das Vierfache der bisher möglichen Maximal-Power von 1U-Server-Einschüben mit jeweils zwei Prozessoren on board (gesamt 84 CPUs).

Erstes Design mit Transmeta-CPUBisher liefert RLX nur einen einzigen Blade-Typ, nämlich den mit einer Baubreite von 1,5 Zentimetern. Auf ihm befindet sich ein Crusoe-Prozessor von Transmeta, getaktet mit 633 Megahertz. Wahlmöglichkeiten gibt es hinsichtlich der Ausstattung mit 128, 256 oder 512 MB RAM. Außerdem gibt es die Blades mit ein oder zwei ATA/66-Festplatten, optional mit 10 oder 30 GB Fassungsvermögen. Darüber hinaus haben Blades keine Laufwerke.

Die Blades haben eine Tiefe von 37,3 Zentimetern; das heißt, sie füllen das 64 Zentimeter tiefe Chassis nicht aus. Vielmehr werden sie in eine "Mid-Plane" gesteckt, über die sämtliche Verbindungen zu einer Art Versorgungseinheit im hinteren Teil des Chassis hergestellt werden. In dieser Unit befinden sich zwei "Hot-plugable"-Stromversorgungen samt Kühlventilatoren, Controller für die kabellose Verbindung der 24 Blades auf einem Chassis und fünf Anschlüsse für den internen und externen Datenaustausch.

Das hat zur Folge, dass die größte Überraschung eines RLX-Racks die Rückansicht bietet. Während normale Rack-Server dort das Bild perfekten Kabelsalats bieten, herrscht hier vergleichsweise pure Ordnung. Zwei Kabelstränge verbinden rechts und links sämtliche Trafos im Rack. Ein RJ45-Kabel pro Chassis verbindet seine 24 CPUs mit der System-Management-Konsole. Der I/O-Datenverkehr läuft über vier RJ21-Anschlüsse.

Doch RLX wirbt mit mehr als der übersichtlichen Verkabelung. 336 CPUs im Rack sind achtmal mehr, als bisher mit Ein-Prozessor-Rack-Einschüben auf der gleichen Stellfläche unterzubringen sind. Das heißt, im bestehenden Rechenzentrum lässt sich eine Menge mehr CPU-Leistung installieren. Damit spart man sich eine Erweiterung der RZ-Fläche, die enorme Kosten für größere Kühlsysteme, Notstromaggregate, Feuerschutz und neue Zugangssicherungen verursachen würde

Kostenvorteile erschrecken das EstablishmentNach Angaben von RLX hat das System 324 unter Maximalbelastung eine Leistungsaufnahme von 15 Watt pro Stunde, im Standby-Betrieb sind es 7 Watt. Ein normaler Rack-Server mit 42 Ein-Prozessor-Boards würde in jedem Betriebszustand stündlich 76 Watt fressen. Als Web-Server, dem erklärten Haupteinsatzgebiet der RLX-Systeme, wären sie rund um die Uhr an 365 Tagen im Jahr in Betrieb. Selbst unter Volllast würde demnach ein RLX-Blade-Rack 131 Kilowattstunden pro Jahr verbrauchen, das wesentlich leistungsschwächere klassische 1U-Rack hingegen 665 Kilowattstunden. Hinzurechnen müßte man mit einem Faktor von 0,6 noch den sekundären Energiebedarf etwa für Klimaanlagen oder Notstromaggregate.

RLX hat die jährlichen Betriebskosten für verschiedene gleichstarke Konfigurationen von Blade- und 1U-Servern berechnet (PDF-Dokument "RLX White Paper: Redefining Server Economics" downloadbar unter www.rlxtechnologies.com/media/kits/). In die Rechnung flossen die Kosten für Blades und Racks, RZ-Flächenkosten samt notwendiger Einrichtungen wie Kühlung, USV und Feuerschutzsystemen sowie primäre und sekundäre Energiekosten ein. Das Ergebnis der RLX-Rechnung: Bei 100 Servern ist das Blade-System etwa viermal kostengünstiger als bisherige Rack-Systeme, bei 200 Servern käme ein Anwender schon sechsmal billiger weg.

Solche Berechnungen muss man nicht für bare Münze nehmen, aber sie reichten als Herausforderung für das Server-Establishment. Umgehend konterte Konkurrent Hewlett-Packard mit der Erklärung, unter dem Codenamen "Powerbar" bereits eigene Server-Blades zu entwickeln. Dann aber ein Verwirrspiel: Ja, man verhandle mit Transmeta über die Verwendung von Crusoe-Prozessoren. Nein, die Power-Riegel würden mit CPUs der hauseigenen PA-Risc-Linie ausgestattet - oder mit den Strom sparenden und wenig Hitze entwickelnden "Tualatin"-Chips von Intel.

Genaueres wurde auch hier nicht kundgetan - außer der Ankündigung, die Powerbar-Server sollten im 4. Quartal dieses Jahres auf den Markt kommen, das hieße etwa zeitgleich mit Compaqs Quickblades. Und im Moment spricht alles dafür, dass HP ebenso wie wohl Compaq am Ende Intels 32-Bit-CPU auf die Blades sockeln wird. Denn die PA-Risc-Architektur wird HP schon bald zugunsten Intels 64-Bit-CPUs aufgeben. Und gegen Transmeta spricht ein Vertrag, den HP im Mai dieses Jahres mit Intel abgeschlossen hat. Gegenstand ist eine enge Kooperation beim Compact-PCI-Bus (cPCI-Bus), der bei allen Intel-basierenden Blades das Board-Design bestimmt.

In der PR-Schlacht mochte Dell nicht abseits stehen. Die Firma überraschte Journalisten Mitte Mai anlässlich der Vorstellung traditioneller Server mit einem Vortrag über Geschichte und Zukunft der Rack-Server. Während sein Unternehmen, so Gary Owen, Senior Manager im europäischen Server-Bereich von Dell, noch 1997 nichts anderes als drei separate Server mit jeweils vier CPUs übereinander in ein Regal gesteckt habe und heute beim Standard von 42 Servern mit maximal 84 CPUs in einem Rack angelangt sei, bringe die Zukunft Blades.

Das Unternehmen hat den neuen Servern noch keinen Markennamen gegeben, dafür aber etwas mehr technische Details verlauten lassen. Der Hersteller unterscheidet zwischen so genannte Bricks und Blades. Die "Ziegelsteine" sind voluminösere Bauelemente mit vielfältigen Kombinationen aus CPUs, Platten und I/O-Verbindungen. Sie sieht Dell zur Bewältigung größerer Rechenleistungen vor allem bei Highend-Anwendungen, Datenbanken und Online-Transaktionsverarbeitung vor.

Blades hingegen sind im hauseigenen Konzept extrem dicht gepackte Server zur Konsolidierung von netzbasierenden Anwendungen. Sie sind genau wie bei RLX in eine Mid-Plane gesteckt, welche die Verbindung zu einer hinter ihr liegenden Versorgungs- und I/O-Unit herstellt (siehe Grafiken). Es soll Blades in zwei Baubreiten geben: schmale mit einem Prozessor, 1 GB RAM und zwei Festplatten sowie doppelt so breite mit zwei Prozessoren, 2 GB RAM und wahrscheinlich drei Festplatten. Letztendlich sollen 18 bis 20 Ein-Prozessor- plus sechs Dual-Prozessor-Blades auf ein Chassis passen. Mithin könnte Dell wahrscheinlich 364 CPUs in einem Rack vereinen.

Verwenden will die Firma in der ersten Baureihe stromsparende Intel-Prozessoren aus der Pentium-III-Serie. Das läuft auf Intels Tualatin-Chip hinaus, der wenig Hitze entwickeln soll, ein bei der hohen Baudichte in Blade-Servern bedeutsamer Faktor. Diese Entscheidung begründet Dell-Manager Owen so: "Für Käufer solcher Systeme steht Funktionssicherheit an erster Stelle. Das heißt Industriestandard und folglich Intel." Nachdem Compaq inzwischen mehrere Kooperationsverträge mit Intel geschlossen hat, dürfte es trotz fehlender offizieller Erklärung feststehen, dass auch für die Quickblades der Tualatin-Prozessor verwendet wird.

IBM, der mit einem Marktanteil von 28,8 Prozent (laut Dataquest) größte Server-Anbieter, liegt hinter den Zeitplänen von Compaq und Dell weit zurück. Das schien zunächst einigermaßen verschmerzbar zu sein; schließlich hat IBM ein Vertriebsabkommen mit RLX. Inzwischen aber ist Big Blue umgeschwenkt. "Wir interessieren uns nicht mehr für Transmetas Crusoe-Chip", erklärte IBMs leitender Server-Architekt Tom Bradidich. Man wolle nunmehr Mitte nächsten Jahres mit einem eigenen Design auf dem Markt für Furore sorgen.

Nichts ist bisher vom Zweitplatzierten im Server-Markt, Sun Microsystems, zu hören. Allerdings hat das Marketing des Unternehmens die Zeichen der Zeit erkannt: Es gibt zwei Server mit dem Namen Blade. Die aber haben allenfalls die Packungsdichte auf dem Board mit der neuen Rechnerklasse gemein. Um eine massive Ansammlung von CPUs in einem Rack bei gleichzeitiger Konsolidierung von I/O und System-Management geht es hier nicht. Aber das könnte nur eine Sache der Nachfrage sein.

Vergebliches Hoffen auf StandardsNoch scheint das Interesse der Kundschaft - der primären Zielgruppe, den ISPs, ASPs und Dot-Coms, geht es ja alles andere als gut - verhalten zu sein. Anfang August hat RLX die Preise der Blades je nach Ausstattung und Bestellmenge um 16 bis 31 Prozent gesenkt. Das einfachste Board kostet jetzt knapp 1000 Dollar. Möglicherweise war dieser Nachlass auch notwendig, um einen signifikanten Marktanteil zu erringen, bevor die Lawine der Intel-basierenden Blades ins Rollen kommt. Dell-Manager Owen könnte mit seiner Beobachtung, dass die Kunden auf Intel bestehen würden, Recht gehabt haben.

Angesichts der sich abzeichnenden Intel-Phalanx der Branchengrößen könnten Anwender auf so etwas wie Industriestandards hoffen. Immerhin stimmen die ersten Architekturen in der Nutzung des cPCI-Busses überein, und alle Hersteller wollen möglichst bald die bedeutend durchsatzstärkere "Infiniband"-Architektur nutzen. Übereinstimmung gibt es auch in der Trennung zwischen Rechner plus Festplatten auf den Blades und dem hinteren Teil des Chassis mit Stromversorgung, Kühlung, Netzanschlüssen sowie internen Systemverbindungen.

Das entscheidende Teil zwischen beiden funktionalen Einheiten ist die Mid-Plane. Tatsächlich bezeichnet Dell-Manager Owen dieses Bauelement als den "Hauptansatzpunkt für einen Standard". Damit würde man "etwas wiederholen, was die Geschichte der PCs auszeichnet und ihren Erfolg gesichert hat: offene Systemarchitektur". Ein standardisiertes Mid-Plane würde es erlauben, Blades verschiedener Hersteller auf einem Chassis einzusetzen. Doch große Hoffnungen mochte Owen nicht machen.

Denn diesmal dominiert nicht ein Hersteller, wie einst IBM bei den PCs, die Entwicklung. Und es gilt nicht, einen ganz neuen Markt zu erschließen, sondern nur, so Owen, "den ungebrochenen Ressourcenhunger der Anwender" zu stillen. Im Klartext bedeutet das: Die Hersteller müssen nicht den Markt bereiten, sondern erwarten eine starke Nachfrage nach Blade-Systemen. Damit bestimmen sie das Geschehen. Entsprechend ist nichts über Gespräche der Hersteller zur Standardisierung von Bauteilen der Blade-Server bekannt.

Wenn der Markt wirklich so groß sein sollte, reicht er für jeden Hersteller mit cleverem Marketing, ohne dass er sich einer durch Standardbauteile noch schärferen Konkurrenz aussetzen müsste. Standards, das wissen die heutigen Server-Großanbieter aus ihrer PC-Vergangenheit, erleichtern Newcomern im Markt den Start und bereiten großen Firmen alsbald Schwierigkeiten. Es ist für das Server-Establishment günstiger, mit inkompatiblen Blade-Servern um die Kunden zu konkurrieren. Die Leistung ihrer Hardware wird dabei immer einigermaßen auf einem konkurrenzfähigen Niveau bleiben.

Entscheidend für den Markterfolg wird unter solchen Voraussetzungen die Software, insbesondere die Programme zur Systemüberwachung. "Das wird der Casus Knacktus", bestätigt Compaq-Sprecher Herbert Wenk. Dabei geht es um Software, die über klassische Administrationsprogramme für große Server oder Cluster hinausgeht. Ein solcher Systemüberwachungsmonitor ist beispielsweise der "Insight-Manager" von Compaq, der es gestattet, sämtliche Blades und damit die CPUs in einem Rack von einer Management-Konsole aus zu kontrollieren und zu steuern.

Selbstbeherrschung ist allesMonitorsoftware dieser Art arbeitet als Zusatzmodul unter den eigentlichen Systemadministrationsprogrammen wie "Tivoli" (von IBM), "Unicenter" (CA) oder "Openview" (HP). Sie überwacht in ihrer jetzigen Entwicklungsstufe bei Compaq rund 1600 Systemparameter, analysiert Ereignisse, sich abzeichnende Engpässe und den CPU-Bedarf. Sie soll möglichst automatisch auf Systemzustände reagieren; das heißt, sie soll mehr können, als beispielsweise nach vorher festgelegten Zeitplänen den CPUs bestimmte Aufgaben zuzuweisen. Alle großen Anbieter haben aufwändige Entwicklungen für die Verbesserung dieser erweiterten Systemadministration angekündigt, wobei die automatische Reaktion der Software auf Ereignisse und Anforderungen im Vordergrund steht.

Es ist schon heute abzusehen, welcher Hersteller von Blade-Servern das beste Geschäft machen wird: derjenige mit dem flexibelsten und den geringsten Personalaufwand verlangenden Überwachungsmonitor. Denn der Traum der Anwender ist nicht nur ein massives System mit Hunderten von CPUs. Vielmehr wäre es das Beste, wenn das auch noch eine einzige Person in der IT machen könnte, die nicht hochkarätige Spezialkenntnisse (zum Beispiel in der Administration hochverfügbarer Cluster) mitbringen muss - eine personelle Billiglösung. Denn je billiger die Blade-Hardware ist, desto interessanter werden die Personalkosten.

Abb.1: Das Blades-Chassis

Über eine Mid-Plane teilen sich Blades die Versorgungs- und I/O-Einheit. Quelle: Dell

Abb.2: Verschieden Bautypen von Blades

Ein einfaches Blade ist ein Server auf einem Board. Die stärkere Variante ist zwei Boards breit. Quelle: Dell