Serveur lame : comment marche un serveur haute densité ?

Un boîtier compact, une structure modulaire et une densité élevée pour un en­com­bre­ment réduit : voici les avantages des serveurs lames, également appelés serveurs blade. Ils prennent la forme de lames de serveur ultra-fines dans de petits boîtiers avec une haute densité de serveurs pour une uti­li­sa­tion optimale, une ad­mi­nis­tra­tion IT modulable et une con­som­ma­tion d’énergie réduite.

L’histoire des serveurs lames (ou blade server en anglais) remonte aux années 2000. À l’époque, RLX Tech­no­lo­gies invente une nouvelle tech­no­lo­gie de serveur à Houston. Le premier serveur lame com­mer­cial a été développé en 2001 par Chris­to­pher Hipp, surnommé le « père de la tech­no­lo­gie blade », et David Kirkeby. En tant que serveurs compacts et évolutifs avec une structure modulaire, ils répondent à une demande crois­sante de serveurs à la fois peu en­com­brants et puissants pour des tâches dédiées.

Grâce à leur densité, à leur câblage réduit et à leur faible con­som­ma­tion d’énergie, les serveurs lames sont con­si­dé­rés comme l’une des tech­no­lo­gies de serveurs les plus compactes du marché. Ils sont adaptés au trai­te­ment et à la ré­par­ti­tion optimale des charges de travail, à la con­so­li­da­tion des équi­pe­ments de réseau et de stockage et à l’uti­li­sa­tion dédiée d’ap­pli­ca­tions spé­ci­fiques, voire critiques pour l’en­tre­prise. Que ce soit dans un espace réduit ou dans un data center à grande échelle avec des besoins élevés en énergie, les serveurs lames offrent une capacité de calcul flexible et évolutive par leur densité et leur mo­du­la­rité.

Les pièces les plus im­por­tantes d’un serveur lame sont le boîtier, aussi appelé châssis, et les lames (en anglais blades) qui lui ont donné son nom. Le châssis est un boîtier gé­né­ra­le­ment allongé dans lequel se trouvent les lames très fines. Les lames sont des circuits imprimés qui font office de serveur et con­tien­nent aussi les systèmes de stockage, les pro­ces­seurs, les con­trô­leurs de réseau ainsi que les ports d’entrée/sortie et les con­trô­leurs hôte de bus cor­res­pon­dants.

Voici comment se présente la structure concrète d’un serveur lame :

• Châssis : petit boîtier avec les com­po­sants élec­tro­niques, y compris les serveurs et les racks ;
• Lames : unités de support avec les serveurs et leurs com­po­sants ;
• Serveurs : logés dans les dif­fé­rentes lames mo­du­lables, ils com­pren­nent les serveurs et leurs com­po­sants comme les pro­ces­seurs, les pro­grammes dédiés et les ports d’entrée/sortie ;
• Racks : ce sont les racks externes pour regrouper et loger les serveurs lames dans une salle de serveurs ;
• Fond de panier : élément des racks pour connecter par câbles les serveurs lames mo­du­laires, les sources d’ali­men­ta­tion ou les circuits imprimés.

Les domaines d’ap­pli­ca­tion des serveurs lames sont multiples grâce à leur fonc­tion­ne­ment peu en­com­brant et peu éner­gi­vore. Comme leur structure modulaire leur permet de réserver les serveurs lames à des tâches dédiées, on les retrouve notamment dans la dis­tri­bu­tion de nom­breuses tâches de travail ou pour des logiciels es­sen­tiels pour l’en­tre­prise.

Voici leurs ap­pli­ca­tions les plus fré­quentes :

• Vir­tua­li­sa­tion : la vir­tua­li­sa­tion d’ap­pli­ca­tions et de matériel permet de réduire les in­fras­truc­tures in­for­ma­tiques physiques. La structure compacte et flexible des serveurs lames est idéale pour l’abs­trac­tion de logiciels et de matériel afin d’utiliser au mieux les res­sources in­for­ma­tiques ;
• Mise en commun : les serveurs lames rem­plis­sent des tâches clas­siques de serveur telles que la sau­ve­garde, la res­tau­ra­tion et le transfert de fichiers entre les terminaux et les nœuds nu­mé­riques ;
• Cluster computing et ré­par­ti­tion de charge : les serveurs lames servent souvent de com­po­sants dans le cluster computing et le cluster de serveurs pour leur dis­po­ni­bi­lité, leur évo­lu­ti­vité, leur ré­par­ti­tion de charge et leurs services de bas­cu­le­ment ;
• Hé­ber­ge­ment Web : les unités mo­du­laires de serveurs offrent une grande évo­lu­ti­vité et une haute dis­po­ni­bi­lité pour l’hé­ber­ge­ment ;
• Partage de fichiers : pour les tâches dédiées du type partage de fichiers dans un cluster d’or­di­na­teurs, les serveurs lames offrent là encore une haute dis­po­ni­bi­lité avec des temps d’arrêt réduits ;
• Mise en cache de pages Web : les serveurs lames aident à réduire les temps de latence et d’arrêt lors de la mise en cache et de l’affichage de sites Internet ;
• Cryptage SSL et pro­tec­tion contre les logiciels mal­veil­lants : les serveurs lames ga­ran­tis­sent les échanges de données sécurisés et chiffrés et aident à lutter contre les malwares ;
• Streaming : les serveurs lames op­ti­mi­sent le streaming en temps réel car le streaming audio ou vidéo demande un échange de données en continu ;
• Stockage : grâce au plus grand nombre de serveurs dans un même volume, les serveurs lames offrent une grande capacité de stockage pour moins d’énergie ;
• Trans­co­dage de site Web : pour afficher sans problème du contenu Web sur dif­fé­rents terminaux, les serveurs lames aident à convertir le code d’éléments Web, un point positif pour le ré­fé­ren­ce­ment pour mobile.

Les serveurs lames diffèrent selon l’équi­pe­ment et le fabricant. Parmi les leaders du marché, on retrouve des grands noms comme Cisco Systems, Su­per­mi­cro, Dell et HPE. Les prin­ci­pales ca­rac­té­ris­tiques dis­tinc­tives en termes d’équi­pe­ment sont les suivantes :

• Per­for­mances des pro­ces­seurs : on trouve souvent dans les serveurs lames des pro­ces­seurs et des unités de chez Intel, Sun Mi­cro­sys­tems, Advanced Micro Devices et Motorola. Ces éléments dé­ter­mi­nent le niveau de per­for­mance des unités de serveur ;
• Stockage et mémoire : pour traiter les in­for­ma­tions en temps réel, il est important que les serveurs lames disposent d’une mémoire SSD ou HDD suf­fi­sante ainsi que d’une bonne mémoire vive (RAM). Les serveurs lames con­tien­nent dif­fé­rents systèmes de mémoire vive, comme la RAM statique, qui stocke les données dans leur état d’origine, et la RAM dynamique, qui permet les mises à jour. Pour les serveurs dédiés au trai­te­ment graphique, on utilise gé­né­ra­le­ment la DDR-SDRAM comme mémoire dynamique avec accès direct dynamique et double débit de données ;
• Con­nec­tique : les dif­fé­rentes pos­si­bi­li­tés de connexion du serveur lame per­met­tent de le connecter via un anneau à jeton, une sortie Ethernet, des canaux en fibre optique ou un protocole de réseau de bus de terrain ;
• Connexion aux systèmes de stockage : les serveurs lames peuvent être connectés au stockage via dif­fé­rents con­nec­teurs, notamment FireWire, SATA, SCSI, DAT, FC et iSCSI.

Les al­ter­na­tives modernes aux serveurs lames se con­centrent surtout sur le côté compact et per­for­mant. Il s’agit par exemple des serveurs briques, sans boîtier pour prendre encore moins d’espace. Parmi les al­ter­na­tives, on peut citer les serveurs car­touches dont la taille ressemble à celle d’une cartouche d’im­pri­mante. Ils sont étroi­te­ment liés aux mi­cro­ser­veurs, gé­né­ra­le­ment prévus pour des uti­li­sa­tions spé­ci­fiques et qui con­tien­nent aussi des car­touches mo­du­lables de serveurs.

Les serveurs lames et leurs al­ter­na­tives se res­semblent toutefois sur un point : la densité élevée de serveurs et la per­for­mance sous forme de cluster computing, avec une économie de place et d’énergie. En principe, on peut s’attendre à ce que la tech­no­lo­gie serveur devienne de plus en plus mi­nia­tu­ri­sée et efficace et que les modèles mo­du­laires offrent plus d’avantages que les ins­tal­la­tions statiques en termes de main­te­nance, d’entretien et d’évo­lu­ti­vité.

Au moment de choisir sa tech­no­lo­gie serveur, on a encore souvent recours aux serveurs rack en plus des serveurs lames. Ils offrent une structure aussi peu en­com­brante pour des per­for­mances de calcul élevées mais se dis­tin­guent par des aspects es­sen­tiels. Les serveurs en rack sont gé­né­ra­le­ment montés ver­ti­ca­le­ment dans des struc­tures en forme d’étagères. Comme pour les serveurs lames, il est possible d’augmenter ou de réduire le nombre de serveurs rack empilés. Ils offrent ainsi une puissance serveur adaptable aux exigences en matière d’unité centrale, d’espace dis­po­nible et de projets in­di­vi­duels. Ces systèmes sont aussi mo­du­laires et con­fi­gu­rables, mais qui plus statiques que les serveurs lames.

Les serveurs lames sont plutôt utilisés pour des projets qui demandent une ali­men­ta­tion élec­trique élevée et des ap­pli­ca­tions dédiées. C’est pré­ci­sé­ment là que réside la prin­ci­pale dif­fé­rence entre les serveurs lames et les serveurs rack, car les serveurs lames incluent en général des serveurs réservés à des ap­pli­ca­tions spé­ci­fiques. Les lames dans le châssis sont gé­né­ra­le­ment empilées ho­ri­zon­ta­le­ment et peuvent être utilisées lame par lame pour une tâche dédiée. En outre, con­trai­re­ment aux serveurs rack, les serveurs lames in­di­vi­duels ne font en général pas office de serveur principal mais trouvent leur utilité en tant que stack de serveurs lames combinés.

Un grand avantage des serveurs lames par rapport aux serveurs rack un peu plus grands est aussi leur facilité de main­te­nance. Un serveur lame se laisse fa­ci­le­ment remplacer pendant son fonc­tion­ne­ment, ce qui permet une main­te­nance par module. L’in­con­vé­nient est que les en­tre­prises peuvent vite se retrouver dé­pen­dantes du matériel d’un seul fabricant, avec le risque d’un en­fer­me­ment pro­prié­taire. Les serveurs lames évitent néanmoins un câblage coûteux pour une tech­no­lo­gie serveur peu en­com­brante, évolutive et efficace.