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Blade Server: Wie Rechenzentren ihre IT-Infrastruktur aufbauen
13.01.2025
10 Min.
Blade Server werden in Rechenzentren immer beliebter. Besonders bei geschäftskritischen Anwendungen, im Gesundheitssektor und für Big-Data-Analytics spielen sie ihre Stärken aus. Was diese besondere Server-Bauart von anderen unterscheidet und wo ihre Vor- und Nachteile liegen, erfahren Sie hier.
Der Umsatz im Rechenzentren-Markt hat sich in den letzten zehn Jahren mehr als verdoppelt. Inzwischen liegt er bei weltweit bei mehr als 400 Milliarden Dollar, meldet das Statistik-Portal Statista.
Doch der Markt wächst nicht nur. Mit neuen und veränderten Kundenanforderungen an Sicherheit und Rechenleistung verändert sich auch die Servertechnik, die in modernen Rechenzentren bevorzugt verbaut wird. Eine entscheidende Komponente des technologischen Wandels stellen sogenannte Blade Server dar.
Inhaltsverzeichnis
Was ist ein Blade Server?
Als Blade Server oder Serverblade wird eine sehr kompakte Bauart von Servern für Rechenzentren bezeichnet. Gegenüber klassischen Rack Servern verzichtet der Blade Server auf bestimmte Systemkomponenten wie die Grafikkarte und kann so insgesamt raumsparender ausgeführt werden.
Ein Blade Server hat eine einheitliche Höhe, Breite und Tiefe und besitzt anstelle von Ethernetports Schnellverbinder an seiner Rückseite. Somit kann er jederzeit ohne großen Aufwand gegen andere Blade Server vom selben Typ getauscht werden. Auch ein Wechsel im laufenden Betrieb („Hot Swapping“) ist in der Regel möglich.
Mehrere Blade Server werden in einem hierzu passenden 19-Zoll-Gehäuse desselben Herstellers verbaut. Ein typischer Serverschrank („Rack“) in einem Rechenzentrum kann mehrere solcher Gehäuse übereinander aufnehmen.
Seinen Namen hat der Blade Server aufgrund seiner Abmessungen: Er ist sehr schmal und lang. Das Einsetzen eines Blade Servers in ein freies Gehäusefach erinnert daher an das Einschieben einer Schwertklinge („Blade“) in eine Schwertscheide.
Der Blade Server unterscheidet sich in Format und Rechnerarchitektur deutlich von klassischen Server-Bauarten wie Rack Servern und Tower Servern. Hieraus ergeben sich besondere Einsatzgebiete für den Blade Server, in denen er anderen Architekturen deutlich überlegen ist.
Aufbau und Funktionsweise eines Blade Servers Systems
Hauptbestandteil des Blade Servers ist die Hauptplatine, die in einem schützenden Gehäuse verbaut ist. Im Zentrum der Hauptplatine befindet sich ein Mikroprozessor; es können aber auch mehrere sein. Darum sind die zugehörigen Chipsätze, Arbeitsspeicher und üblicherweise auch Massenspeicher angeordnet.
Als Speichermedium verwenden die meisten Hersteller hierfür SCSI-Festplatten. Hierauf wird das Betriebssystem des Servers installiert. SCSI-Festplatten gelten als besonders zuverlässig und sind für den Dauerbetrieb ausgelegt. Außerdem übernimmt der zugehörige SCSI-Controller viele Aufgaben selbständig, wodurch er die Hauptprozessoren des Blade Servers entlastet. Ein weiterer Vorteil: Einzelne SCSI-Festplatten können genau wie der gesamte Blade Server im laufenden Betrieb gewechselt werden.
Mehrere Blade Server (in der Regel zwischen acht und 24) werden neben- und teilweise auch übereinander in einem Blade-Gehäuse („Chassis“) verbaut. Dieses Gehäuse hat üblicherweise die Breite eines 19-Zoll-Serverracks. Gängige Blade-Gehäuse haben eine Höhe zwischen 4 und 8 Höheneinheiten (HE). Eine Höheneinheit entspricht hierbei 1,75 Zoll. Somit ergeben sich für die Gehäuse Höhen von umgerechnet etwa 18 bis 36 Zentimetern.
Ein voll bestückter Serverschrank kann so je nach Hersteller Platz für mehrere hundert Blade Server der kleinsten Bauform bieten. In der Praxis sind es deutlich weniger, da in einem Serverschrank meist auch noch andere Module für Administration, Stromversorgung und Belüftung sowie Speicherlaufwerke verbaut werden.
Anders als ein Rack Server oder ein Tower Server besitzt ein Blade Server keine eigene Grafikkarte. Stattdessen ist im Blade-Gehäuse eine gemeinsame Grafik-Hardware verbaut, die einzelne Server Blades bei Bedarf nutzen können.
Mit der Grafikkarte entfällt auch ein Teil des Kühlbedarfs, den andere Server-Bauarten haben. Allerdings sind Blade Server aufgrund ihrer kompakten Bauform auch besonders anfällig für Überhitzung, wenn der umlaufende Kühlluftstrom unzureichend ist.
Viele Rechenzentrenbetreiber setzen daher beim Mischbetrieb unterschiedlicher Server-Bauarten auf ausgearbeitete Kühlkonzepte, bei denen beispielsweise Schränke mit vergleichbarer Wärmeentwicklung nebeneinander aufgestellt werden (Warmgang-/Kaltgang-Design).
Die geringere Wärmetoleranz von Blade Servern kann Unternehmen, die eigene Serverräume On-Premises („auf dem Werksgelände“) errichten, durchaus vor besondere Herausforderungen stellen.
Modularität und leichte Austauschbarkeit
Oft sind die Festplatten des Blade Servers daher an der Gehäusefront montiert und können ähnlich wie die gesamte Blade auch einzeln per Schnellverschluss entfernt und ausgewechselt werden.
Wird für einzelne Aufgaben mehr Speicherplatz benötigt, als auf den verbauten Festplatten vorhanden ist, können anstelle einzelner Blade Server auch zusätzliche Festplattenmodule im Blade-Server-Format im Gehäuse verbaut werden.
Da in Rechenzentren häufig auch Schnellwechselgehäuse für Festplatten verbaut sind, sind Blade-Gehäuse und Festplattengehäuse äußerlich leicht zu verwechseln. Sie haben aber sehr unterschiedliche Aufgaben und sind untereinander auch nicht kompatibel, da ein Festplattengehäuse lediglich Datenträger aufnehmen kann und keine passenden Anschlüsse für Server Blades bereitstellt.
An der Rückseite eines Blade Servers befinden sich in der Regel ein Netzwerkmodul und optional weitere Ein-/Ausgabeanschlüsse. Beim Einschieben in das Blade-Gehäuse verbindet sich das Modul über Schnellkontakte mit den entsprechenden Steckbuchsen auf der sogenannten Backplane.
Die Backplane ist eine an der Gehäuserückseite quer eingebaute Platine, die die Stromversorgung und die Verbindung der Server Blades mit anderen Komponenten im Gehäuse übernimmt. Das bei Rack Servern und Tower Servern übliche Verbinden über Ethernet-Netzwerkkabel entfällt somit.
Aus Gründen der Ausfallsicherheit sind die Schnellverbinder manchmal doppelt vorhanden. Gängige Netzwerkstandards sind hierbei 100G QSFP28 und 100G-CFP, wie sie in Rechenzentren weit verbreitet sind.
Über eine zentrale Managementkonsole im Gehäuse kann der Rechenzentrumsbetreiber einzelne Blade Server direkt ansteuern. Die Bildschirmausgabe erfolgt über einen Monitor, der direkt an die Grafikkarte des Gehäuses angeschlossen wird. Es werden also keine separaten Monitor- und Tastaturanschlüsse auf den einzelnen Blades benötigt. Dies spart Kosten und vor allen Dingen Platz im Serverschrank.
Verwendungszwecke eines Blade Servers
Blade Server bieten Ihnen sehr viel Rechenleistung auf wenig Bauraum. Sie werden daher auch zu den High-Density Servern gezählt – wobei das englische Wort „High Density“ (hohe Dichte) hier für hohe Rechendichte pro Raumvolumen steht.
Blade Server werden bevorzugt für verteilte Hochleistungsprozesse genutzt, die speziell auf parallele Systeme ausgelegt sind. Beim Videostreaming kommen beispielsweise häufig Blade Server zum Einsatz.
Durch die konsequente Verwendung von vielen Gleichteilen (beispielsweise identischer Server Blades) und durch die schnelle Auswechselbarkeit der Blades und ihrer Festplatten bietet die Server- Blade-Technologie ein hohes Maß an Redundanz und damit Ausfallsicherheit.
Aufgrund dieser Ausfallsicherheit werden Blade Server gerne für geschäftskritische Anwendungen mit hohem Rechenaufwand verwendet. Ein typisches Einsatzgebiet ist beispielsweise Big Data Analytics oder die Arbeit mit Digital Twins, soweit dies nicht über eine externe Private Cloud abgewickelt werden soll. Auch der Gesundheitssektor setzt zunehmend auf Blade Server: Dessen Anforderungen an die Rechenleistung steigen, während gleichzeitig hohe Zuverlässigkeit und Sicherheit wichtig sind. Selbst, um dedizierte Server auf Kundenwunsch bereitzustellen, werden manchmal Blade Server verwendet.
Blade Server vs. Rack Server vs. Tower Server: Unterschiede erklärt
Im Unterschied zum Blade Server besitzt der Rack Server in der Regel ein eigenes Netzteil, eine eigene Grafikhardware und verfügt auch über eine aktive oder passive Kühlung hierfür. Er ist somit deutlich größer als ein Blade Server.
Ein Rack Server wird in einem Serverschrank verbaut. Gängige Rack-Server haben hierfür eine Baubreite von 19 Zoll, weil dies die Standardbreite bei Rack-Schränken ist. Höhe und Tiefe von Serverschränken sind nicht normiert. So gibt es beispielsweise auch Serverschranke und halbhohe Servergehäuse für die Aufstellung außerhalb von Rechenzentren, etwa bei einem anzusteuernden Industrieroboter oder einer anderen Fertigungsanlage.
Mehrere Rack-Server können in einem Schrank übereinander verbaut werden. Über einen zusätzlichen sogenannten Switch können diese Rack-Server dann zu Wartungs- und Installationszwecken an einen gemeinsamen Monitor und eine gemeinsame Tastatur angeschlossen werden. Im Unterschied zur Blade-Server-Architektur enthält dieser Switch keine integrierte Grafikkarte.
Rack Server sind in vielen Rechenzentren beliebt, da sie einen guten Kompromiss aus Kosten, Wartungsaufwand und Platzbedarf bieten.
Tower Server (von englisch: „Turm“) ähneln klassischen Desktop-Computergehäusen wie sie auf beziehungsweise unter vielen Schreibtischen im gewerblichen und auch im privaten Sektor zu finden sind. Als Tower oder Big Tower werden dort die größeren Gehäuseformate für die Untertischaufstellung bezeichnet.
Ein Tower Server ist im Inneren ähnlich aufgebaut wie ein klassischer Arbeitsplatzcomputer. Allerdings werden in der Regel besondere Komponenten verwendet, die auf Dauerbetrieb ausgelegt sind und den speziellen Anforderungen an Server-Hardware Rechnung tragen. Üblich sind hier Server-Prozessorreihen wie Intel Xeon oder AMD Epyc, Netzwerkkarten für besonders hohe Bandbreiten und SCSI-Festplatten im RAID-Verbund.
Mit dem Aufkommen von schnellen SATA-Festplattenanschlüssen, dem Bitcoin-Mining und der immer besseren 3D-Grafikhardware wachsen die Technologien aus dem professionellen und dem semiprofessionellen Bereich seit einigen Jahren zusammen. So sind moderne SATA-Festplatten beispielsweise genauso Hot-Swap-fähig wie SCSI-Datenträger.
Daher werden heute in vielen Tower Servern bereits Baugruppen verwendet, die auch im privaten Bereich zum Einsatz kommen, etwa in hochwertigen Gaming- oder Multimedia-Computern. Aufgrund der hohen Stückzahlen im Massenmarkt sind sie inzwischen oft wirtschaftlicher als dedizierte Server-Hardware. Diese Option entfällt bei Blade Servern, da diese eine ganz eigene Architektur besitzen, die mit Massenmarkt-Komponenten in der Regel inkompatibel ist.
Anders als ein Blade Server und ein Rack Server kann ein Tower Server auch außerhalb eines Serverschrankes aufgestellt werden. Er ist daher besonders in kleineren und mittelständischen Unternehmen weit verbreitet. Solche Firmen haben oft keine eigenen Serverräume und -schränke: Sie lagern viele Anwendungen bereits in eine externe Cloud aus und benötigen daher kein eigenes Rechenzentrum.
In den meisten Rechenzentren kommt der Tower Server vor allem für singuläre Aufgaben zum Einsatz, beispielsweise als E-Mail-Server, Firewall oder Backup-Server – wobei alle diese Funktionen in gleicher Güte und zu gleichen Kosten auch passende Rack Server übernehmen können.
Blade Server: Vor- und Nachteile
Blade Server haben sich inzwischen als feste Größe neben den Rack Servern und Tower Servern in Rechenzentren und Serverräumen etabliert. Sie bieten spezifische Vorteile, die sie von anderen Server-Bauformen abheben:
- Sehr kompakte Anordnung mit hoher Rechenleistung auf wenig Bauraum
- Mehr Redundanz und damit Zuverlässigkeit durch doppelte Auslegung von Anschlüssen und Modulen
- Mehr Bedienkomfort durch Schnellverschlüsse anstelle von Netzwerkkabeln
- Geringes Risiko von Fehlverkabelung dank fester Anschlüsse an den Backplanes anstelle von frontseitigen Netzwerkanschlüssen und -kabeln
- Geringere Klimatisierungskosten pro Rechenoperation gegenüber Rack Servern und Tower Servern, sofern ein professionelles Klimatisierungskonzept erstellt wird und die Server optimal aufgebaut werden
Aus den Eigenarten der Blade Server ergeben sich umgekehrt auch einige Nachteile, weswegen Rack Server und Tower Server auch weiterhin ihre Berechtigung haben:
- Höhere Komponentenkosten gegenüber anderen Server-Bauformen aufgrund der aufwändigen Bauweise mit Schnellverschlüssen und Backplanes
- Größere Empfindlichkeit gegenüber unzureichender Raumklimatisierung oder Ausfällen in den Lüftungssystemen der Server-Schränke. Denn anders als Tower Server verfügen Blade Server prinzipbedingt meist nur über eine passive Prozessorkühlung mittels Kühllamellen. Daher muss dauerhaft ausreichend Kühlluft von außen durch die Belüftungsöffnungen der Backplanes geführt werden.
- Geringere Flexibilität bei der Auswahl weiterer Blades, da diese zu bereits verwendeten Gehäusen eines bestimmten Herstellers passen müssen. Blades mit anderen Formaten oder Anschlusstypen lassen sich nicht mit vertretbarem Aufwand an ein abweichendes Gehäuse anpassen.
Da Blade Server eine besonders hohe Bauteildichte haben und im Betrieb permanent Wärme abgeben, müssen sie auch besonders sorgfältig gekühlt werden. Betreiber von Rechenzentren entwickeln für ihre Serverschränke ausgefeilte Klimakonzepte, bei denen jederzeit ausreichend Kaltluft aus dem Boden durch die Serverschränke geführt und dann über die Decke wieder abgeleitet wird.
Das Wichtigste zu Blade Servern in Kürze
- Blade Server sind Server mit einer besonders kompakten Bauart, die in Rechenzentren zum Einsatz kommen.
- Blade Server werden in speziellen Gehäusen verbaut, die Grafikfunktionen und weitere Dienste gemeinsam für alle Server Blades bereitstellen.
- Blade Server sind in der Regel teurer als andere Server-Bauarten gleicher Leistung. Sie haben daher ihre speziellen Aufgabengebiete, in denen sie anderen Systemen deutlich überlegen sind.
- Aufgrund ihrer hohen Baudichte werden Blade Server beispielsweise für verteilte Hochleistungsberechnungen verwendet oder für geschäftskritische Aufgaben.
13.01.2025
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