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Was ist der Unterschied zwischen Rack- und Blade-Servern?

Bei der Wahl eines Servers sollten Entscheider den Formfaktor nicht vernachlässigen. In diesem Artikel erfahren Sie, wann Rack- und wann Blade-Server sich jeweils besser eignen.

Viele Unternehmen betreiben neben der Cloud ihre eigene Hardware On-Premises. Server beanspruchen Platz, benötigen Strom und Kühlung und müssen an die übrige Infrastruktur des Rechenzentrums angeschlossen werden, zeitgleich müssen sie für Wartung und Reparaturen leicht zugänglich bleiben. All diese Aspekte beeinflussen den sogenannten Formfaktor des Servers.

Als Formfaktor bezeichnet man im Allgemeinen die Größe, Form und Gehäuse des Servers, die sich im darauf auswirken, wie der Server innerhalb des Rechenzentrums physisch installiert und angeschlossen wird.

Es gibt zwei übliche Formfaktoren für Server, die in Unternehmen zum Einsatz kommen: Racks und Blades. Obwohl der Formfaktor keinen direkten Einfluss auf die Fähigkeiten eines Servers hat, gibt es für beide Szenarien, in denen sich die einen, die anderen, oder eine Kombination beider am besten eignen.

Im Folgenden sehen wir uns die Formfaktoren von Rack- und Blade-Servern genauer an und wägen ihre jeweiligen Vor- und Nachteile ab.

Was ist ein Rack-Server?

Ein Rack-Server ist ein Server für Unternehmen, der so konstruiert ist, dass er in einen starren Metallrahmen in Standardgröße, ein so genanntes Rack, passt. Heutzutage bieten die meisten Racks Öffnungen mit einer Breite von 19 Zoll (48,26 cm).

Es gibt keinen technischen Grund, warum man sich für 19 Zoll entschieden hat; die Abmessungsbreite wurde vor Jahrzehnten einfach zum Standard für Racks, die zum Aufstellen traditioneller Telekommunikationsgeräte verwendet wurden. Seltener sind auch 23-Zoll-Racks (58,42 cm) anzutreffen. Somit sind die meisten Rack-Server also 19 Zoll breit und bis zu 24 Zoll (60,96 cm) tief.

Abbildung 1: Der Rack-Server sitzt in einem standardisierten Metallrahmen.
Abbildung 1: Der Rack-Server sitzt in einem standardisierten Metallrahmen.

Rack-Server gibt es in verschiedenen Höhen, die jedoch immer ein Vielfaches von 1,75 Zoll (4,45 cm) betragen. Jede 1,75-Zoll-Höhe wird als Höheneinheit (Rack Unit, U) oder abgekürzt HE, bezeichnet. Zum Beispiel ist ein 1HE-Rack-Server 1,75 Zoll und ein 2HE-Rack-Server 3,5 Zoll (8,89 cm) hoch.

Einfache Rack-Server verwenden oft einen 1HE-Formfaktor, während leistungsstärkere Rack-Server mit mehr Ausrüstung – wie zahlreiche lokale Festplatten und zusätzliche Prozessoren – 2HE- oder noch höhere Formfaktoren verwenden.

Rack-Server werden fest oder in herausziehbaren Schubfächern in Racks eingebaut. Der einfachste Weg ist es, den Server einfach in das Rack zu stellen und durch Flansche, die sich an der Vorderseite des Servers befinden, mit dem Rack zu verschrauben.

Dadurch wird der Server mechanisch fixiert. Anzeigedisplays, lokale Festplatten und Lüftungsschlitze befinden sich in der Regel alle an der Vorderseite des Rack-Servers. Auf der Rückseite finden sich die Anschlüsse und Luftauslässe.

Reihen von Racks können dann in abwechselnden Sätzen von Ansaug- und Abluftreihen angeordnet werden, was die Kühlung größerer Rechenzentren wesentlich effizienter macht (Abbildung 2).

Abbildung 2: Kalte Luft wird an der Vorderseite der Server-Racks angesaugt und an der Rückseite ausgegeben.
Abbildung 2: Kalte Luft wird an der Vorderseite der Server-Racks angesaugt und an der Rückseite ausgegeben.

Das Problem bei der festen Montage besteht darin, dass es unbequem und zeitaufwändig ist, den Server für Upgrades, Wartung oder Reparaturen zu entfernen. Ausziehbare Fachböden erleichtern den Zugriff. Mit passenden Schienen am Rack und am Server, können IT-Techniker Teile schnell einsetzen oder aus einem Rack entfernen. Sie werden mit Klammern im Rack befestigt.

Vorteile von Rack-Servern

Rack-Server bieten eine Reihe überzeugender Vorteile für Unternehmensrechenzentren:

  • Sichere Installation. Server sitzen sicher und stabil in festen Racks.
  • Breite Anwendungsmöglichkeiten. Rack-Server können für fast jeden Bedarf entworfen und gebaut werden, von einfachen 1-HE-Servern bis hin zu Highend-Computerplattformen, mit vielen Festplatten in 3-HE-Rack-Gehäusen.
  • Heterogene Unterstützung. Da sich der 19-Zoll-Rack-Formfaktor als Standard in der gesamten Serverindustrie etabliert hat, passen die Rack-Server der meisten Hersteller auch in die meisten Racks. Dadurch eignen sich Racks gut für heterogene Serverumgebungen.

Nachteile von Rack-Servern

Zurecht sind Rack-Server sehr weit verbreitet: sie sind praktisch und vielseitig. Einige Nachteile haben sie dennoch:

  • Geringe Zugänglichkeit. Auf Rack-Server kann für Wartung, Reparatur oder Austausch nicht einfach und schnell zugegriffen werden. Dies erfordert ein zeitaufwändiges Abtrennen und Demontieren, bevor der Computer ausgetauscht oder gewartet werden kann.
  • Zu groß für kleine Räume. Ein Rack kann bei einem begrenzten Raumangebot, wie in einem Schrank und ineffizient sein, wenn nur wenige Server benötigt werden – zum Beispiel in einem Büro außerhalb des Unternehmensgeländes. Darüber hinaus muss die von einem Server-Rack erzeugte Wärme abgeführt werden, da sie sich sonst in einem kleinen Raum schnell aufstaut und die Server möglicherweise überhitzen.

Was ist ein Blade-Server?

Ein Blade-Server ist ein Server, der mit einem kleinen und modulareren Formfaktor gebaut wird. Die zugehörige Designphilosophie konzentriert sich auf einen modularen Aufbau und schnelle Skalierbarkeit, die beide für moderne Unternehmen unerlässlich sind. Diese Philosophie hat zu einer radikalen Veränderung in der Art und Weise geführt, wie Serverressourcen organisiert sind.

Abbildung 3: In einem Blade-Server sind Prozessoren, Speicher, I/O, Festplatten und andere Komponenten in separate Module aufgeteilt.
Abbildung 3: In einem Blade-Server sind Prozessoren, Speicher, I/O, Festplatten und andere Komponenten in separate Module aufgeteilt.

Die größte Veränderung in einem Blade-Server-System ist die Trennung oder Disaggregation von Serverkomponenten. Ein traditioneller Server packt Prozessoren, Speicher, Eingang/Ausgang (Input/Output, I/O), Festplatte, Strom und andere Komponenten in einen einzigen Kasten.

Die Blade-Architektur trennt jedoch viele dieser Subsysteme in separate Module (Abbildung 3). Ein Servermodul enthält hauptsächlich Prozessoren und Memory. Ein Plattenmodul bietet Speicherplatz. Ein Netzwerkmodul übernimmt die Netzwerkkommunikation. Jedes dieser Module ist in einem gemeinsamen Gehäuse installiert. In diesem nutzen sie ein gemeinsames Netzteil und sind miteinander verbunden. Alle diese Module werden wegen ihres langen, schmalen Aussehens als Blades bezeichnet (Abbildung 4).

Ein Blade-Gehäuse – mit Chassis oder Backplane – kann fast jede beliebige Mischung von Blade-Komponenten aufnehmen. So kann ein Chassis mit Blade-Servern oder einem Sortiment von Server-, Speicher- oder Netzwerk-Blades bestückt werden, um den optimalen Mix an Computing-Ressourcen für die Anforderungen eines Unternehmens zusammenzustellen.

Wenn mehr Prozessoren und Arbeitsspeicher benötigt werden, um mehr Anwendungen zu unterstützen, fügt die IT-Abteilung einfach einige Blade-Server hinzu. Soll es nur mehr Speicher sein, kann sie Speicher-Blades dazuschalten. Dadurch sparen Unternehmen mitunter Geld, weil sie bei Erweiterungen nicht immer den ganzen Server mit für sie überflüssigen Komponenten kaufen müssen.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Rack-Servern werden Blade-Server nur an das gemeinsame Gehäuse – die Backplane – angeschlossen, so dass der Blade-Server keine eigenen Strom- und Netzwerkkabel braucht. Hot Swap vereinfacht zusätzlich den Austausch von Komponenten: der Administrator muss nur eine Verriegelung öffnen, das betroffene Blade herausziehen und ein Neues einstecken. Blade-Server bieten also eine schnellere Skalierbarkeit, Wartung und Bereitstellung.

Abbildung 4: Im Chassis eines Blade-Server befinden sich mehrere dünne, modulare Platinen, genannt Server-Blades.
Abbildung 4: Im Chassis eines Blade-Server befinden sich mehrere dünne, modulare Platinen, genannt Server-Blades.

Die Blade-Architektur erhielt ihren größten Aufschwung durch die Einführung von konvergenter Infrastruktur und hyperkonvergenter Infrastruktur (Hyperconverged Infrastructure, HCI). Ihr Ziel ist es, Interoperabilitätsprobleme in heterogenen Rechenzentren zu überwinden.

Konvergenz bedeutet, aufeinander abgestimmte Rechen-, Speicher- und Netzwerkgeräte als optimiertes Paket auszuliefern. Hyperkonvergenz geht noch einen Schritt weiter und stellt Geräte zusammen, die speziell auf ein hohes Maß an Integration zugeschnitten sind. Dafür ist der modulare Ansatz der Blade-Server ein idealer Formfaktor.

Viele Blade-Servergehäuse können zusammen mit traditionellen Rack-Servern und anderen Geräten in ein herkömmliches mechanisches Rack eingebaut werde. Der Unterschied besteht darin, dass die Blades im Blade-Chassis und nicht im Rack selbst verbaut sind.

Vorteile von Blade-Servern

Der modulare Charakter von Blade-Servern bietet einige interessante Vorteile für Unternehmensrechenzentren:

  • Einfache Skalierbarkeit. Sobald ein Blade-Chassis installiert ist, schließt man einfach die Server-, Speicher- und Netzwerk-Blades an, die zur Unterstützung der Workloads des Unternehmens benötigt werden. Wenn mehr Ressourcen benötigt werden, kann man weitere Blades einstecken, bis das Chassis gefüllt ist. Fällt ein Blade aus, kann es schneller ersetzt werden als ein Rack-Server.
  • Hochgradig optimiert. Genauso wie die Hauptplatine eines herkömmlichen Servers Komponenten platzieren und organisieren kann, um die Leistung des Servers zu optimieren, können die Backplane und die Verbindungen eines Blade-Systems von entscheidender Bedeutung sein, um eine gut optimierte Computerplattform für hochintegrierte Komponenten wie HCI-Produkte bereitzustellen.
  • Leicht zu verwalten. Die Verwaltung einer heterogenen Rechenzentrumsumgebung kann problematisch sein. Blade-Server bieten häufig ein Verwaltungs-Tool über den Anbieter, das häufig automatisierte oder softwaredefinierte Bereitstellung unterstützt.

Nachteile von Blade-Servern

Blade-Server sind populär geworden und erfüllen heute eine Reihe von Aufgaben in Unternehmen, aber der Blade-Formfaktor hat auch einige Nachteile:

  • Starke Wärmeentwicklung. Einsatzorte müssen sorgfältig geprüft werden. Obwohl ein einzelner Blade-Server in der Regel weniger Strom verbraucht und somit weniger Wärme abgibt als ein Rack-Server, befinden sich meist viele Blades in einem Gehäuse. Daher muss beim Einsatz des Blade-Chassis die Kühlung und Stromversorgung sorgfältig berücksichtigt werden.
  • Begrenzter Umfang. Blade-Architekturen sind auf Skalierbarkeit ausgelegt, aber ein Chassis fasst nur eine begrenzte Anzahl von Blade-Servern und anderen Blades. Folglich ist die Skalierbarkeit eines Blade-Chassis begrenzt und man kann nur eine eingeschränkte Anzahl von Blade-Chassis in Reihe schalten, um eine gemeinsame logische Einheit zu bilden.
  • Proprietäre Herstellerbindung. Es gibt keinen gemeinsamen Standard für Blade-Serverabmessungen oder Backplanes. Daher funktionieren die Blades eines Herstellers meistens nicht in den Chassis eines anderen Herstellers. Gleichermaßen unterstützen die Blade-Verwaltungs-Tools eines Herstellers nicht unbedingt die Blade-Systeme eines anderen Herstellers. Dies birgt oft die Gefahr eines unerwünschten Vendor Lock-Ins (Herstellerbindung).

Rack- versus Blade-Server: Fazit

Die Frage ist nicht, ob Rack- oder Blade-Server besser sind. Der springende Punkt ist das Anwendungsgebiet. Blade-Server werden oft für Situationen bevorzugt, in denen es wichtig ist, die Rechenleistung auf kleinem Raum zu maximieren.

Typische Beispiele sind große Mengen von Webservern oder Anwendungen mit massiv wachsenden Anforderungen, wie maschinelles Lernen (ML) oder große Datenanalysen. Rack-Server sind nach wie vor die Norm bei Highend-Computing-Aufgaben, bei denen Server anspruchsvolle Unternehmens-Workloads in der Produktion unterstützt müssen. Doch zum Glück müssen sich Betreiber gar nicht entscheiden: Beide Formfaktoren koexistieren perfekt innerhalb derselben Rechenzentrumsumgebung.

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