Сегодня в деле серверостроения основная направленность разработок, главным образом, мотивирована развитием технологий виртуализации. Очевидными требованиями к серверам, работающим под управлением гипервизоров, становятся увеличение объема оперативной памяти, увеличение числа каналов ввода/вывода, модернизация дисковой подсистемы. Использование же виртуализованного пула серверов выдвигает новые требования к управляемости информационной системы в целом, простоте развертывания, миграции образов физических и виртуальных машин, мониторинга их работы. Часть этих проблем решается и самими разработчиками мониторов виртуальных машин, например, стоит отметить простоту использования и богатую функциональность последних реализаций Microsoft Hyper-V в Windows Server 2008 R2. Естественно производитель сервера должен поддерживать развертывание на системе большинства коммерческих гипервизоров, и предлагать дополнительные решения по управлению комплексом сложных виртуализованных систем.

При этом, параллельно, необходимо решать задачи по снижению энергопотребления. С одной стороны, применение технологий виртуализации, например, для задач консолидации серверов способно сократить количество самих серверов в системе, соответственно, снизить и электротехническую нагрузку. И в этом плане виртуализация сама по себе приводит к сокращению общего потребления дата-центра просто за счет его сжатия. Однако, на практике реальных проектов, потребление ЦОД все равно имеет тенденцию к росту. Растет загруженность серверов, они становятся более «плотными», больше энергии тратится на охлаждение. С другой стороны – виртуализация открывает путь к развитию разноплановых облачных технологий, что приводит к увеличению спроса на ресурсы дата-центра, следовательно, к увеличению серверного пула. И все это происходит в условиях ограниченности энергетического обеспечения площадки дата-центра.

Таким образом, производителям приходится решать местами противоречивые задачи, параллельно увеличивая производительность, управляемость и масштабируемость серверного парка вкупе со снижением энергопотребления.

Ниже мы рассмотрим отдельные технологические решения, реализующие указанные подходы, на примере избранных моделей из серверной линейки Dell PowerEdge. Рассматриваемые модели относятся к 11-му поколению PowerEdge базирующегося на процессорах Intel® Xeon® с архитектурой Nehalem – серии 5500 и 5600 для двухпроцессорных конфигураций и Xeon® 7500 для четырехпроцессорных.

Архитектура Nehalem сама по себе привнесла несколько ключевых инноваций, столь необходимых разработчикам современных серверов. Здесь стоит вспомнить об уникальной производительности этих многоядерных процессоров, как абсолютной, так и в разрезе производительности на Ватт. Встроенные технологии динамического управления питанием и производительностью: Intel® Turbo Boost, Intelligent Power. Платформа поддерживает огромные объемы ОЗУ DDR3, естественно очередное развитие получила и технология аппаратной поддержки виртуализации Intel VT. Все эти моменты, безусловно, направлены, в том числе, и на решение вопросов энергоэффективности и виртуализации. Фирменные же технологии ведущих производителей серверов по-своему поддерживают и развивают потенциал заданный свойствами платформенной обвязки Intel.

Наиболее типичным примером сервера общего применения на современной платформе Intel® Xeon® является стоечный 2U-сервер Dell PowerEdge R710. В системе используется до двух процессоров Intel® Xeon® серий 5500/5600. Можно установить до 18 модулей DIMM стандарта DDR3, максимальный объем подсистемы ОЗУ может доходить до 192 ГБ. Серверы подобного типа являются наиболее универсальными, традиционно составляя самую значимую часть отгрузок.Также в линейке присутствуют четырехпроцессорные серверы на базе Intel® Xeon® 7500 (Nehalem EX). Процессоры Intel® Xeon® серии 7500 с технологией Intel® Hyper-Threading могут содержать до 8 ядер и поддерживать до 16 потоков. Эти процессоры на базе 45-нанометровой производственной технологии обладают большим потенциалом для развертывания многопоточных приложений и решений, оперирующих большими объемами данных; они поддерживают более высокую производительность виртуализации, позволяя повысить эффективность использования ресурсов системы.

Уникальным предложением является система промежуточного класса – PowerEdge R810. В это сервер можно установить четыре либо два процессора. Причем в последнем случае, посредством фирменной технологии Dell FlexMem Bridge, процессоры чипы, установленные в два выделенных сокета, смогут обращаться к модулям памяти, установленным в разъемы, связанные с незаполненными процессорными сокетами. Таким образом, общий объем ОЗУ даже двухпроцессорной конфигурации, может достигать 512 ГБ (32 модуля DIMM по 16 ГБ.) Таким образом, достигается экономия на достаточно дорогостоящих восьмиядерных чипах, при этом появляется возможность использовать полный объем памяти – ресурса, столь дефицитного в виртуализованных средах.

Сервер PowerEdge R910 – старшая система в линейке, использующая 4 процессора Intel® Xeon® 7500 и имеющая 64 разъема для модулей памяти, общей емкостью до 1 ТБбайт.

Говоря о решениях для крупных ЦОД, нельзя не коснуться тематики blade-серверов. В рамках 11-го поколения линейка лезвий PowerEdge M полноценно развилась и расширилась с учетом требований виртуализованных сред. В сверхплотных конструктивах теперь могут быть предложены решения, ранее доступные лишь в стандартном исполнении. Например, сервер PowerEdge M610x позволят установить до двух полнопрофильных плат PCI x16 второго поколения использующих дополнительные разъемы питания, что позволит добавлять в сервер самые разные средства расширения – от внешних RAID-контроллеров до GPU nVidia Tesla.

Blade-модуль PowerEdge M710HD имеет половинную высоту – можно установить до 16 таких модулей в шасси. При этом этот двухпроцессорный сервер поддерживает до 192 ГБ памяти при установке в 18 имеющихся разъемов DIMM. Таким образом, впервые в сверхплотном форм-факторе доступны конфигурационные возможности, ранее имевшиеся лишь в полнопрофильных лезвиях.

Предложены и «четырехствольные» лезвия, например, PowerEdge M910. Таких сверхплотных серверов можно установить до 8 юнитов в одно шасси. Конфигурационные параметры здесь похожи на описанные выше для модели R810 – 2 или 4 процессора Nehalem EX и до 32 доступных разъемов под память.

Для 11-го поколения Dell полностью переработал программные и аппаратные системы управления серверами, предложив, пожалуй, самый развитый и при этом простой в использовании комплекс средств администрирования, как на уровне единичных устройств, так и общего серверного парка. Во-первых, был предложен единый для всей линейки набор встроенных аппаратных средств управления. Инициализация сервера, поддержка обновлений микрокодов по сети без загрузки основной ОС сервера и их журнализация с возможностью отката изменений реализуется микросхемной логикой Dell Lifecycle Controller. Защищенный твердотельный накопитель хранит актуальные и архивные версии драйверов, микрокода, прошивок BIOS, утилит и настроек. Встроенный графический интерфейс Unified Server Configurator предоставляет упрощенный доступ к функциям контроллера жизненного цикла – развертыванию, обновлению и диагностическим процедурам. Благодаря поддержке WSMAN функционал Lifecycle Controller легко интегрируется с внешними консолями управления. Lifecycle Controller открыт для интеграции с MicrosoftS System Center – мощной платформой для управления физическими и виртуальными ИТ-средами в центрах обработки данных, настольных компьютерах и устройствах. В целом, применение новых средств способно критически - на 50-60% сократить время, требуемое на развертывание сервера и до 80% временные затраты на управление жизненным циклом.

Независимые от состояния ОС (out-of-band) средства удаленного мониторинга и управления предоставляются IPMI-контроллерами iDRAC6. Dell предлагает две версии системы. Базовый управленческий функционал - iDRAC6 Express, может быть расширен за счет установки дополнительного модуля – версия iDRAC6 Enterprise. В последнем случае пользователь получает выделенный сетевой порт для управления, опции виртуального KVM и Virtual Media, а также возможность подключения карты памяти vFlash, на которой можно хранить, например, альтернативные образы загрузки.

Другой составляющей системы является единая консоль управления парком серверов Dell Management Console (DMC). В отличии от фирменных средств большинства производителей, DMC построена на открытой программной платформе Altiris™ от Symantec. Собственно, посредством DMC организуется комплексное управление гибридным парком, включающим системы от различных производителей. Консоль заменяет собой средство IT Assistant, входящее в окружение традиционного программного пакета Dell OpenManage. Бесплатная базовая версия DMC может быть развита за счет дополнительных расширений, как от Symantec, так и от сторонних разработчиков.

Отдельное внимание при разработке 11-го поколения серверов Dell уделил вопросам энергосбережения. Разработки касаются фактически всех компонентных составляющих сервера, более того: может контролироваться общее потребление нескольких серверов, скажем, размещенных в одной стойке. Пользователь может задать верхний порог общего потребления пула серверов, превышение которого не допускается. Надо сказать, это чрезвычайно интересная возможность именно для российских ЦОД. Ведь не секрет, что в Москве очень трудно (или очень дорого) получить дополнительную мощность, хотя сама электроэнергия стоит дешевле, чем в западных странах. Таким образом, владелец дата-центра у нас часто ограничен не столько соображениями финансовой экономии на энергопотреблении, сколько отсутствием технической возможности таковое увеличить.

Пользователь может фиксировать частоту работы процессоров сервера, фиксируя энергопотребление на уровне определенного порога. В BIOS имеется дополнительная секция Power/Perfomance. Применение технологии Dell Active Power Controller позволяет найти компромисс между производительностью и потребляемой энергией.

Данные с многочисленных температурных датчиков -– более 40 – позволяют гранулярно управлять системой охлаждения. В зависимости от нагрузки снижается скорость вращения вентиляторов (закрытый цикл термального масштабирования частоты и скорости вращения). При этом применяются PWM-вентиляторы с двумя секциями лопастей, управление которыми осуществляется с помощью широтно-импульсной модуляции. Одно только это, по тестам, способно снизить затраты электроэнергии вплоть до 60% по сравнению с моделями предшествующего поколения.

Неиспользуемые компоненты, например, модули памяти могут не только снижать частоту, но и отключаться вовсе. То же касается и дорожек незадействованных каналов PCIe и сетевых портов.

Естественно, значительное внимание уделено оптимизации блоков питания. Их КПД может достигать 94% даже при 50% загрузке.

Говоря об энергоэффективности лезвийных решений, следует отметить продуманный дизайн шасси Dell PowerEdge M1000e, которое обладает пониженным по отношению к конкурентным решениям воздушным сопротивлением. Это позволяет более эффективно охлаждать компоненты шасси, затрачивая меньше электроэнергии на работу вентиляторов. Кроме того, в M1000e используется система динамического управления блоками питания (Dynamic Power Supply Engagement, DPSE). Она обеспечивает работу источников питания на пике КПД, оставляя включенными и максимально нагруженными только те из них, что необходимы для функционирования серверных модулей. Остаются включенными также блоки питания, которые требуются для реализации выбранной политики резервирования, а все остальные — выключаются. Как и в серверных стойках, здесь также можно задать предельное значение энергопотребления всего шасси.

Серверы Dell готовы к развертыванию мониторов виртуальных машин. Совместимость обеспечивается с большинством коммерческих гипервизоров.

Таким образом, синергия виртуализации и эффективных аппаратных платформ, достигнутая в линейке PowerEdge обеспечивает прекрасные результаты. Используя возможности платформы Nehalem и развивая их за счет собственных решений, Dell предлагает высокопроизводительные, надежные и масштабируемые серверы. Применение уникальных решений в области энергосбережения позволяет достигнуть ведущих в отрасли показателей по соотношению производительности на Ватт потребляемой мощности. Унификация системы управления, как на уровне единичного сервера, так и на уровне информационной системы в целом, способна существенно сократить затраты на поддержку аппаратной части и его модернизацию. Также стоит отметить полную готовность решений Dell к установке программных платформ виртуализации Microsoft и других поставщиков.