Bei der Entscheidung für den passenden x86-Server haben die Unternehmen heute eine breite Auswahl an unterschiedlichen Systemen. Für den Betrieb im Rechenzentrum sind 19-Zoll-Rack-Einschübe erste Wahl, aber auch Blade-Server kommen in diesem Umfeld immer häufiger zum Einsatz. Als multifunktionale Kompaktsysteme findet die Blade-Technologie ebenfalls Anhänger in kleinen bis mittleren Unternehmen. Und dann sind da noch die Tower-Server. Diese kommen meist als Abteilungsserver in kleinen Unternehmen beziehungsweise Filialen zum Einsatz.
Für das Rechenzentrum haben die Tower-Systeme jedoch kaum eine nennenswerte Relevanz. Der große Platzbedarf und die umständliche Verkabelung der Tower sind dabei zwei der Nachteile. Der dritte ist, dass sich Tower-Server kaum sinnvoll und geordnet in größeren Mengen in Serverräumen betreiben lassen. Hier bieten Rack-Einschübe eine bessere Ordnung.
Doch auch diese haben gegenüber den neueren und kleineren Blades ähnliche Nachteile, nämlich die relativen Größe und die umständliche Verkabelung. Als das "Nonplusultra" im Servermarkt werden daher seit einigen Jahren die Blade-Rechner angepriesen. Sie haben gegenüber den 19-Zoll-Rack-Einschüben einige entscheidende Vorteile, aber auch die Schwachstellen dürfen nicht außer Acht gelassen werden.
Der Prozessor dominierte das Serverdesign
Das Herzstück jedes Servers ist sein Prozessor. Er dominiert meist auch das gesamte Serverdesign. Der kleinste gemeinsame Nenner ist die x86-Kompatibilität. Dies gilt aber nur für ein Subset an Funktionen: die Ausführbarkeit von x86-Code. Hinsichtlich des Prozessors ist lediglich zwischen 32-Bit- und 64-Bit-Systemen zu unterscheiden. Alle modernen CPUs der x86-Reihe werden mittlerweile zwar als 64-Bit-Prozessoren gefertigt, doch dank eines Kompatibilitätsmodus kommen sie auch mit 32-Bit-Code zurecht. Obwohl diese Prozessoren prinzipiell sowohl in einem Server als auch als Desktop-CPU fungieren können, produzieren Intel und AMD mit dem Xeon und dem Opteron jeweils eigene Server-CPUs. Für den Einsatz in Servern sollten daher auch Server-CPUs herangezogen werden.
Diese weisen gegenüber den Desktop-CPUs einige entscheidende Vorteile aus. Zu nennen wären zunächst die automatische Erkennung von Systemspeicherfehlern und das bessere Kommunikations-Interface. Ferner können dabei mehrere CPUs zu einem Mehrwegsystem verschaltet werden. Und schließlich bieten Server-CPUs bessere Möglichkeiten für die Servervirtualisierung. Die Unterscheidung zwischen Server und Desktop ist aber nicht allein im Prozessor zu sehen, sondern sollte sich über das gesamte Systemdesign erstrecken - auch darauf sollten Sie achten. Dies beginnt bei den Prozessoren, zieht sich fort im Chip-Set, in der Güte und Leistung der Ein-/Ausgabe(IO)-Kanäle und reicht bis zum Speicherausbau, zur Menge und Anzahl der Erweiterungsmöglichkeiten, wie etwa PCI-Slots, zur Netzwerkanbindung oder zu den Möglichkeiten einer Fernwartung.
Die Option zur Fernwartung sollte bei der Auswahl ebenso berücksichtigt werden. Wenn der Server aus der Ferne überwacht werden soll, ist diese Option zwingend erforderlich. Gleiches gilt in der Regel, wenn die Server im Rechenzentrum vom Arbeitsplatz des Administrators aus, kontrolliert werden müssen.
Der Nutzen von Multi-Core-CPUs
Multicore-CPUs sorgen für mehr Leistung bei geringerem Energiebedarf. Für die Virtualisierung von Serversystemen sind sie ein Muss. In der Regel werden Sie auch keine Single-Cores-CPUs mehr erhalten. Das macht die Auswahl einfach. In den Top-Modellen der Xeon-E7-Reihe, die Server mit bis zu acht Sockeln unterstützt, integriert Intel derzeit bereits bis zu zehn Cores. Diese ermöglichen dank Hyperthreading 20 eigenständige und parallele Programmausführungen (Threads).
AMD unterstützt in der Opteron-Serie (Bulldozer) bis zu 16 Cores. Dabei gilt es allerdings zu beachten, dass auch das restliche Systemdesign mit Arbeitsspeicher und Netzwerkanbindung leistungsfähig genug ausgelegt ist. Viele Hersteller geben auf ihren Webseiten Hilfen und Hinweise zur passsenden Konfiguration in Abhängigkeit von der zu erwartenden Last. Aber auch wenn der Server nicht zur Virtualisierung herangezogen wird und lediglich mit einem Betriebssystem und wenigen Applikationen bestückt ist, kann die Mehrkerntechnik ihre Vorteile ausspielen, da viele Prozesse dann parallel abgearbeitet werden könne.
Blade-Systeme versus Rack-Server
Im Prinzip handelt es sich bei Blade-Rechnern und den Rack-Einschüben um Standardrechnersysteme, zumindest in ihrer logischen Betrachtung. Blades werden, ebenso wie die Rack-Modelle, vorwiegend als x86-Systeme angeboten. In den Mehrwegesystemen kommen mehrere Multi-Core-CPUs zum Einsatz. Hier werden Sie kaum mehr andere Modelle finden. Um für die Zukunft gewappnet zu sein, soll das System einen möglichst großen, aber angepassten Speicher beinhalten. Der Speicherausbau ist flexibel konfigurierbar, ebenso die Anzahl der Festplatten oder Netzwerkverbindungen.
Der gravierendste Unterschied der Blades gegenüber den Rack-Einschüben liegt im Formfaktor. Server-Blades sind im Prinzip lediglich Rechner in einer neuen Bauform. Daher können die Rechnerressourcen wie CPU oder Arbeitsspeicher als Kriterium zur Beurteilung der Blades herangezogen werden. Hierbei gilt, wie auch bei den Rack-Modellen: Die Kombination schnellere CPUs mit mehr Cores und einem Mehr an Speicher ist teurer als die Kombination wenige CPUs und Speicher. Dabei ist allerdings die höhere Leistungsdichte der Blade-Systeme der entscheidende Vorteil.
Rack und Chassis sind zwingend
Blades benötigen ein spezielles Gehäuse, das Blade-Chassis. Rack-Systeme werden in der Regel im Rack betrieben, wenngleich sie dieses nicht zwingend benötigen. Das Blade-Chassis versorgt das Blade mit der zum Betrieb notwendigen Infrastruktur wie Strom oder Kühlung. Daher kann man in den einzelnen Blades auf Baugruppen wie Lüfter und Netzteil verzichten - das spart Platz und senkt durch die Bündelung in einer zentralen Versorgung im Chassis den Energieverbrauch.
Ähnlich wie beim 19-Zoll-Rack, dessen Anschaffung sich für den Betrieb von nur wenigen Einschüben kaum lohnen wird, verhält es sich mit den Blades und dessen Chassis: Die Investition lohnt sich nur, wenn wenigstens 30 Prozent der Slots belegt sind. Ansonsten ist der Kostenaufwand für das Chassis, im Verhältnis zu den eigentlichen Rechner-Blades, zu groß.
Die Zentralisierung der Stromversorgung und Kühlung hat noch weitere Vorteile. So lassen sich durch dieses Design für die Ressource Strom im Mittel Einsparungen von 20 bis 30 Prozent erzielen. Dazu ist es aber notwendig, die Ausstattung der Systeme bestmöglich auf den Anwendungszweck abzustimmen.
Dies wirft erneut die Frage nach Hilfen zur Ermittlung der Last beziehungsweise der Planung der Kapazität auf. Diese Fragen sollte der Hersteller beantworten können. Ansonsten besteht die Gefahr, dass aus Ungewissheit über den tatsächlichen Performance-Bedarf ein größeres Servermodell gewählt wird als notwendig.
Einsatzzweck der Server beachten
Welches Servermodell ist nun für welchen Einsatzzweck geeignet? Dies lässt sich in der Regel aus dem Typ der Applikation, die auf dem Server ausgeführt werden soll, ableiten. Generell gilt natürlich, dass leistungsfähigere Server mit mehr und besserer Hardware auch für einen schnelleren Durchsatz sorgen. Nicht immer aber ist es wirklich notwendig oder gerechtfertigt, schnellere und teurere Hardware einzusetzen.
• Alle führenden Datenbanksysteme unterstützen schon seit Jahren Mehrwegesysteme. Daher sollte man für den Betrieb einer Datenbank, wie einer SAP-Anwendung, Rechner mit mehreren CPUs verwenden. Dadurch lassen sich die SQL-Abfragen der Benutzer auf die verschiedenen CPUs und Cores besser verteilen und die Anfragen somit parallelisieren.
• File-Server sind Datenschaufeln, die ihre Last - die Dateien - schnell vom Benutzer zum Server oder zurück transportieren müssen. Sie brauchen daher eine schnelle Anbindung zum Netzwerk der Benutzer, aber auch zum Storage-System. CPU und Arbeitsspeicher sind von untergeordneter Bedeutung.
• Ähnlich verhält es sich bei Webservern. Ihr Job ist die Entgegennahme der Benutzeranfragen und die Rückgabe der Webseiten. Um einen Benutzeransturm bewältigen zu können, werden sie häufig in Farmen parallel betrieben. Die Lastverteilung übernimmt dann ein vorgeschalteter Load Balancer. Die geforderte Rechenleistung wird daher bei ihnen eher gering sein.
• Mail-Server müssen die Mail-Konten und den Transfer der Mails stemmen können. Dies verlangt in erster Linie nach schnellen Kommunikationskanälen. Wenn auf dem Mail-Server außerdem Viren- oder Malware-Scanner zum Einsatz kommen, steigt auch der Bedarf an CPU-Leistung an.
Server, die als Hosts für die Virtualisierung eingesetzt werden, bestimmen indirekt auch die Ressourcen der darauf laufenden virtuellen Maschinen. In jedem Fall aber sollten sie daher über eine ordentliche CPU-Leistung und einen großen Speicherausbau verfügen. Die Speicherzuweisung an die virtuellen Maschinen wird dabei einfacher. Memory Overcommit, wie es der ESX-Server (vSphere) von VMware macht, kann entfallen oder reduziert werden. Dies führt zu einer schnelleren Reaktion der virtuellen Maschinen.
• Rechenintensive Aufgaben, wie sie bei der Simulation, Modellierung oder im HPC-Umfeld anfallen, benötigen ein Höchstmaß an CPU-Leistung. Diese kann nur durch die Parallelschaltung von mehreren CPUs erbracht werden. Ob es sich dabei um wenige Mehrwegesysteme oder um viele Zweiwegesysteme handelt, ist nicht entscheidend. Die Verteilung der Last auf die Rechenknoten, die sich auf einem Board, in einem Blade oder auch in mehreren Rack-Einschüben befinden dürfen, wird durch die Job Scheduler der jeweiligen Betriebssysteme erbracht. In jedem Fall aber benötigen die Rechner, die dafür eingesetzt werden, sehr schnelle Kommunikationsschnittstellen wie Infiniband oder Gigabit-Ethernet.
• Ein weiteres Kriterium bei der Auswahl des richtigen Servertyps ist die Last. Diese wird durch die Anzahl der Benutzer sowie der Prozesse oder Transaktionen gebildet. Ein Mail-Server, der 500 Mail-Konten verwalten soll, hat gegenüber einem, der nur 200 Konten stemmen muss, entsprechend mehr Leistung zu erbringen.
Die Ermittlung der optimalen Hardwareleistung für einen gegebenen Einsatzzweck ist kein einfaches Unterfangen. Entscheidend dafür ist aber die Beantwortung der folgenden Frage: Welches der verfügbaren Modelle ist für den jeweiligen Einsatzzweck das richtige? Manche Hersteller bieten daher bei ihren Modellen Hilfen zur Auswahl an. Dabei wird die Last nach Best-Practice-Vorgabe simuliert. Aus dieser Last wird dann das jeweilige passende Modell in Blade- oder Rack-Bauform abgeleitet.
Optimierte Verwaltung spart Kosten
Eine weitere Differenzierung liegt in der Verwaltung und der Flexibilität. Beides kann - richtig eingesetzt - indirekt zu einer Kostenersparnis im gesamten Betrieb beitragen. Aufgrund der zunehmenden Virtualisierung der Data Center werden in Zukunft immer mehr gemischte Umgebungen mit physischen und virtuellen Rechner anzutreffen sein. Bei den physischen Rechnersystemen wiederum herrscht oftmals ein Wildwuchs. Unterschiedliche Servermodelle, mitunter gar von verschiedenen Herstellern, und unterschiedliche Formfaktoren erschweren die Verwaltung.
Ein unschätzbarer Vorteil ist es daher, wenn die Verwaltungskonsolen, auch in der Lage sind, möglichst viele dieser betagten Serversysteme in die zentrale Verwaltung einzubeziehen. Dies ist zwar per se keine Forderung, die sich auf Blade- oder Rack-Server im Speziellen bezieht, sondern sie gilt für die gesamte Rechenzentrumsinfrastruktur. Da aber die Blades zu den neuesten Entwicklungen in der Hardware der Serveranbieter zählen, sind auch deren Verwaltungsmöglichkeiten meist am weitesten fortgeschritten. Allerdings haben die Verwaltungssysteme für die Rack-Systeme einen längeren Entwicklungszyklus hinter sich und können als ausgefeilt bezeichnet werden.
Fazit
Bei der Auswahl des richtigen Servers fällt die Wahl meist auf Rack-Systeme oder Blades. Beide haben ihre spezifischen Vor-, aber auch Nachteile. Wer ein Rack mit freien Einschüben in Betrieb hat und nur wenige Server zusätzlich benötigt sowie möglichst flexibel andere IT-Komponenten einsetzen will, für den lohnt sich die Anschaffung eines Blade-Chassis meist nicht. Doch bringen moderne und kompakte Blade-Systeme in Bezug auf Leistungsdichte und Bauform auch Vorteile mit sich. Darüber hinaus muss bei der Entscheidung für das eine oder das andere System auch das Anwendungsszenario in Bezug auf die verwendeten Applikationen berücksichtigt werden. (hal)