Neu ist Apples Server-Linie namens "Xserve" nicht. Bereits im Februar 2003 präsentierte Apple die Xserves auf Basis von Motorolas 32-Bit-RISC-Prozessor G4 mit Taktfrequenzen bis zu 1,33 GHz, wahlweise als Single- oder Dual-CPU-Variante. Beim Preis-Leistungs-Verhältnis blieben die G4-Server jedoch hinter den Erwartungen der Zielgruppe zurück. Rund ein Jahr später hat Apple wie schon bei den Desktop-Rechnern jetzt auch bei den Servern den Sprung in die 64-Bit-Welt vollzogen. Ab sofort steckt IBMs PowerPC 970 alias "G5" (fünfte PowerPC-Generation) mit 2 GHz Takt in den Xserve-Boliden, wie gehabt mit einem oder zwei Prozessoren. Die neuen Xserver spielen dadurch ganz vorne in der (Blade-)Server-Liga mit und bieten zudem ein ordentliches Preis-Leistungs-Verhältnis.
Wie die Desktop-Modelle können die G5-Server bis zu 8 GByte ECC-DDR400-Hauptspeicher adressieren, entsprechende Anpassungen in Mac OS X 10.3 Server räumen die für 32-Bit-Systeme übliche 4-GByte-Barriere aus dem Weg. Apple bemüht sich auch mit den Storage-Produkten Xserve RAID und dem Server-Betriebssystem Mac OS X 10.3 Server um eine möglichst komplette Lösung für die täglichen Aufgaben in einem Rechenzentrum. Für die Fibre-Channel-RAIDs hat sich Apple strategisch klug die Zertifizierungen von Red Hat und Microsoft eingeholt. So sind die redundanten Massenspeicher unabhängig von einem Xserve G5 oder Mac OS X auch für bestehende Linux- und Windows-Server einsetzbar.
In Sachen Prozessor ist der Xserve G5 auf aktuellerem Stand als die Kollegen aus der Desktop-Riege. Derzeit wandern in die hübschen Aluminium-Macs noch die Power-PC-970-Chips mit einer Strukturbreite von 130 Nanometern, im funktionellen Xserve G5 steckt die aktuellere Variante in 90-Nanometer-Technik. In der Praxis macht sich das durch geringere Leistungsaufnahme (55 Watt gegenüber beispielsweise 89 Watt bei AMDs Opteron 248 mit 2,2 GHz) und geringerer Abwärme bemerkbar. Somit können die Kühlkörper für die Prozessoren kleiner ausfallen - eine wichtige Voraussetzung, um den Xserve G5 wie seinen Vorgänger im 1U-Formfaktor für 19-Zoll-Rack-Gehäuse zu halten.
Inside Xserve G5
Spätestens seit die Virginia State University aus G5-Desktop-Macs einen Supercomputer-Cluster aufgebaut hat, stellt sich die Frage, worin die Unterschiede zwischen den Desktop-Power-Macs und den Xserves bestehen. Schließlich scheinen die Aluminium-Macs auch als Server eine sehr gute Figur zu machen.
Faktisch sind die Xserves der G5-Reihe aber viel besser auf den Dauereinsatz in Rechenzentren ausgelegt. Zum Beispiel setzt Apple beim Xserve erstmals auf Speicherbausteine mit Error Correction Code (webcode: a1249)(ECC), ein wichtiges Sicherheitsplus bei unternehmenskritischen Anwendungen. Für die interne Kommunikation sorgt als zentrale Anlaufstelle ein gegenüber dem alten Xserve G4 deutlich überarbeiteter System-Controller-Chip. An diesen sind weitere Komponenten wie PCI-X-Slots und Ethernet-Ports per HyperTransport (webcode: p1000) angebunden. Die Prozessoren selbst tauschen ihre Daten über einen proprietären CPU-Bus mit theoretischen 16 GByte/s mit dem System-Controller aus.
Als Massenmedium setzt Apple wie schon bei den Desktops auf Serial-ATA-Festplatten. Ein aktualisierter I/O-Chip stellt für die maximal drei Laufwerke im Xserve jeweils einen eigenen Kanal zur Verfügung, der auch Hot-Plugging zum Austausch der Drives während des laufenden Server-Betriebs ermöglicht. Momentan setzt Apple auf Harddisks aus dem Hause Hitachi, verfügbar in den Größen 80 und 250 GByte.
Preislich liegen die Laufwerksmodule für den Xserve allerdings deutlich über dem Niveau eines gewöhnlichen SATA-Einzelmodells. Grund dafür ist die von Apple entwickelte Modultechnik, die das Laufwerk vor statischen Entladungen, Erschütterungen und fehlerhaftem Einbau schützt. Diese aktuellen Module sind aber nicht baugleich zu den Trägern der alten Xserve-G4-Reihe, in denen noch Ultra-ATA-100-Laufwerke ihren Dienst verrichteten.
PCI-X und Gigabit im Doppelpack
Zur Erweiterung der Server gibt es wie in den Power Macs zwei PCI-X-Slots. Als Maximalfrequenz bietet einer davon 133 MHz an, der andere ist stets auf 100 MHz limitiert. In diese Slots wandern SCSI-Karten, weitere Gigabit-Ports für Kupfer- oder Glasfaserverbindungen, RAID- (Redundant Array of Independent Discs) und Fibre-Channel-Controller sowie optional eine VGA-Karte zum Anschluss eines Monitors.
In Sachen Gigabit stattet Apple die Xserves von Haus aus mit zwei Kupferanschlüssen aus, von denen einer grundsätzlich zur Fernadministration des Servers vorgesehen ist. Vorteil bei dieser Methode: Während der Server über den einen Port die angeschlossenen Clients bedienen kann, laufen eventuelle Administrationsaufgaben separat über die andere Leitung, ohne den Datendurchsatz des Xserves negativ zu beeinflussen.
Selbst bei einem Ausfall des Servers lässt sich über diesen Maintenance-Port der Status der Hardware über das Netz abrufen und beispielsweise das System per Hardware-Reset neu booten. Alternativ haben die Xserves auf der Rückseite auch noch einen seriellen RS232-Port für verkabelte Terminal-Sessions direkt am Gerät.
Sicherheit dank Redundanz
Ein Blick in einen geöffneten Xserve G5 zeigt ein aufgeräumtes Bild. Auf den ersten Blick sind wie beim Desktop-G5 keinerlei Kabel sichtbar, von wenigen Flachbandleitungen zu den Laufwerken und Status-LEDs an der Frontseite einmal abgesehen. Obwohl die Abwärme des 90-Nanometer-G5 nicht so hoch wie beim 130-Nanometer-Modell ist, erfordert der Xserve eine intensive Kühlung der Komponenten.
Darum kümmern sich insgesamt acht Lüfter, über 30 Sensoren liefern permanent Temperaturdaten, damit das System auftretende Hitzeprobleme mit den verfügbaren Lüftern durch höhere Drehzahlen automatisch ausgleichen kann. Diese Werte sind für den Administrator jederzeit durch die entsprechende Überwachungs-Software unter Mac OS X abrufbar. Da die Lüfter für den Xserve G5 überlebenswichtig sind, sind diese redundant ausgelegt. Fällt eine der Kühlungen einmal aus, erhöht das Betriebssystem die Drehzahl der verbleibenden Lüfter, um die Temperatur im Server konstant zu halten. Den Defekt bekommt der Administrator auf Wunsch per E-Mail oder Pager mitgeteilt, über ein SMS-Gateway gibt es die Fehlermeldung des Servers sogar direkt als Kurznachricht auf das Mobiltelefon.
Über ein separat erhältliches Reparatur-Kit kann ein versierter Techniker die komplette Lüfterphalanx oder das Netzteil des Xserve austauschen. Dazu muss der Server mit seinen Diensten noch nicht einmal komplett abgeschaltet sein - ist das defekte Teil erst einmal entfernt, schaltet der Server von selbst in den Ruhezustand. Sitzt das Ersatzteil schließlich an Ort und Stelle, fährt der Server nach einem kurzen Systemcheck wieder hoch und setzt seine Arbeit wie gewohnt fort.
Preiswerte Cluster Nodes
Neben den beiden Xserve-G5-Konfigurationen mit einem und zwei 2-GHz-Prozessoren bietet Apple eine spezielle Version für Cluster an. Diese preiswerten Cluster Nodes sind weniger für intensive Daten-Server-Tätigkeiten, sondern für aufwendige Rechenaufgaben vorgesehen. Daher fehlt bei den Xserve-Nodes beispielsweise das CD-ROM-Laufwerk, und für Serial-ATA-Laufwerke gibt es nur einen Einschubschacht (maximal 250 GByte, Xserve G5 maximal 750 GByte).
Ein weiterer Unterschied liegt in der Version von Mac OS X Server 10.3: Bei den normalen Xserves liefert Apple eine Lizenz für beliebig viele AFP- und SMB-Clients (Apple Filesharing Protocol, Server Message Block), bei den Cluster-Nodes können maximal zehn Rechner diese Datendienste gleichzeitig nutzen.
Für die anderen Services wie Webserver, VPN, Mail oder NFS (Network File Sharing) gilt diese Beschränkung übrigens nicht. Auf Grund der eher geringen Festplatten-Speicherkapazität eines Cluster Node ist der Einsatz als Datei-Server ohnehin nicht zu empfehlen, hier bieten die gewöhnlichen Xserves wesentlich mehr Flexibilität.
Xserve RAID: Auch für Windows
Apple bietet mit der Version 10.3 von Mac OS X Server zwar wichtige Dienste für die Kommunikation mit Windows-Rechnern und entsprechenden Domänen. Administratoren müssen sich beim Einsatz eines Xserve G5 allerdings erst an das neue Betriebssystem gewöhnen. Schließlich sind in den meisten Server-Farmen hauptsächlich Microsofts Windows oder verschiedene Unix-Derivate im Einsatz.
Einen ungewohnten Weg schlägt Apple daher beim Massenspeicher-Subsystem Xserve RAID ein, um auch in der Windows- und Unix-Welt einen Fuß in die Tür zu bekommen: Apple hat das Speichersystem mit einer Einbauhöhe von 3U unter anderem von Microsoft und Red Hat für den Einsatz der jeweiligen Server-Betriebssysteme zertifizieren lassen. Wesentlicher Punkt dieser Zertifizierung ist die Administrations-Software, im Apple-Hauptquartier im kalifornischen Cupertino komplett in Java entwickelt. Auf den unterschiedlichen Plattformen kommt das Admin-Tool im jeweiligen Look des Betriebssystems daher, was vielen Administratoren sicherlich nicht unangenehm auffallen dürfte. Seinen Anschluss an die Server findet das RAID über zwei unabhängige 2-Gbit-Fibre-Channel-Anschlüsse, die eine theoretische Bandbreite von 400 MByte/s bieten.
Neue Xserve-RAIDs kündigen sich im LAN mittels Rendezvous (Apples Implementation des "Zero Conf"-Standards) automatisch an, selbst unter Windows und Linux. Nach der ersten Inbetriebnahme des RAID lässt die Firmware jeden der beiden vorhandenen Array-Controller die installierten Festplatten einem intensiven Oberflächentest unterziehen, um die Datensicherheit zu gewährleisten.
Diese Tests dauern bis zu 30 Stunden, der Administrator kann das RAID aber schon zum Speichern von Daten im Netz freigeben. Bis zum Abschluss des Tests ist jedoch nicht die volle Datenintegrität gewährleistet. Auf diese Weise kann der Administrator aber in aller Ruhe seine Arrays schon einmal konfigurieren und etwa Verzeichnisse und die Rechte einrichten.
Ultra-ATA statt SCSI
Im Gegensatz zur RAID-Konkurrenz verlässt sich Apple auf Ultra-ATA-100-Medien, die alle als Master mit eigenem IDE-Kanal arbeiten. Allerdings nutzt die Midplane des Geräts zwischen Controller und Laufwerken nur eine Taktrate von 66 MHz. Ist das RAID erst einmal in Betrieb, analysiert die Firmware das Schreib- und Leseverhalten der angelegten Arrays. Mit diesen Daten kann das RAID den maximal 1 GByte großen Write-Back-Cache (2x 512 MByte pro Controller) dynamisch für Lese- und Schreibvorgänge aufteilen. Dank dieses Zwischenspeichers liegt die durchschnittliche Leserate bei rund 200 MByte pro Sekunde, und beim Schreiben schafft das Modul laut Apple immerhin noch eine Rate von 163 MByte/s. Sämtliche Verwaltungsdaten der RAIDs laufen über die Ethernet-Ports der RAID-Controller, damit der Fibre-Channel-Anschluss für den Datentransfer frei bleibt. Wie beim Xserve sind im Xserve-RAID viele Systeme redundant ausgelegt. Angefangen bei zwei Netzteilen mit jeweils 450 Watt Leistung über zwei optionale Pufferbatterien für den 512-MByte-Write-Back-Cache der Controller bis hin zu den massiven Kühlsystemen. Mit den Batterien bleibt der Inhalt des Write-Back-Cache bis zu 72 Stunden erhalten - innerhalb dieser Zeitspanne sollte ein defektes RAID für gewöhnlich repariert sein.
Müssen sich die Akkus nach einem längeren Ausfall erst wieder aufladen, schalten die Controller den Cache so lange in den Write-Through-Modus, bis der Ladezustand der Batterien bei 50 Prozent liegt - was einer Ausfallsicherheit von mindestens 24 Stunden entspricht. Auf der Rückseite des Xserve-RAID befindet sich außerdem ein serieller RS232-Anschluss für optionale USV-Hardware (Unterbrechungsfreie Stromversorgung), deren Status und Ladezustand die RAID-Controller ebenfalls überwachen können.
Die Preise des Xserve-RAID beginnen bei knapp 7000 Euro für 1 TByte Speicherplatz, der sich auf vier Laufwerke verteilt. Im Preis inbegriffen sind die zwei RAID-Controller mit je 128 MByte Cache sowie zwei redundante Netzteile. Im Maximalausbau mit 14 Laufwerken und 3,5 TByte Kapazität schlägt das RAID-System mit 12.800 Euro zu Buche.
Open Source im Server
Ein Xserve G5 ist an sich schon ein schickes Gerät für den eigenen Server-Schrank. So richtig kommt die Hardware aber erst mit der Server-Ausgabe von Mac OS X 10.3 in Fahrt. In der "Panther"-Edition des Server-Betriebssystems sind vor allem zwei Dinge für Apple von strategischer Bedeutung: Open Directory 2 inklusive der Authentifizierung über Kerberos sowie zahlreiche Dienste für Windows-Domänen.
Während Microsoft mit seiner Entwicklung "Active Directory" bereits seit einiger Zeit die Netzinformationen in einer Datenbank zentralisiert, setzt Apple in dieser Sparte auf Open LDAP (Lightweight Directory Access Protocol). Bei einer LDAP-Installation liegen wichtige Informationen des Netzes wie Benutzerkonten oder Drucker- beziehungsweise Ordnerfreigaben in einer Datenbank (im Falle von Mac OS X Server "Berkeley DB"), in der die angeschlossenen Client-Computer automatisch nach Einträgen suchen.
Praktisches Beispiel: Ein Benutzer kann sich an jedem beliebigen Mac in einem Netz mit Namen und Passwort anmelden, dank LDAP sieht der Anwender auf jedem Rechner seine vertraute Arbeitsumgebung inklusive eigener Verknüpfungen, Dokumente und Schreibtischhintergründe.
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