刀片服务器应用探底

    节能是刀片服务器的一个重要优势。刀片服务器是多个服务器集中于一个机箱内，相对于塔式服务器和机架式服务器，要节省空间，同等条件下，对散热和制冷要求更低。相对来讲，随着刀片服务器市场的逐渐成熟，数据中心对刀片服务器的安全、可靠等方面也提出了更高的要求，较为成熟形态的刀片服务器密度反而并没有那么高。

    自2008年以来，刀片服务器的价格不断下降，对于配置半框以上刀片的情况，刀片服务器的价格已经低于同等配置的机架式服务器的价格，业内有必要从采购的角度，对刀片服务器在数据中心中的实际应用做详细的探讨。

    刀片服务器的主要优势

    1．适于门户网站、网游、流媒体等应用

    HP、IBM、SUN、富士通等主流厂家的高性能小型机与刀片服务器相比，其综合处理能力、稳定性明显高于刀片式服务器。甚至连主流的塔式或机架式的服务器由于空间充裕，散热良好，也比刀片服务器容易实现更多、更高主频的处理器、存储。但刀片服务器比较适合于门户网站、网游、流媒体类应用，这些应用系统更接近分布式计算——同一时间内大量进程并行，而单一进程的计算处理要求又比较低，正符合刀片式服务器强调高密度分散计算的架构。

    除上述应用外，各类业务平台、计费、营帐等系统，由于需要用到大量PC服务器，也往往采用刀片服务器设备。

    2．在单位机架中可以满足更多的计算能力需求

    对于租用IDC机架这种情况，需要根据使用的机架位置来计算租金。除了少量对费用不敏感的高端客户，多数客户均需要在最少的机架空间内塞进最多的处理能力，以节约租金支出。以常用的HPBL460刀片服务器＋HPBladeSystemc3000机箱为例，在42U（1U表示服务器的厚度是4.445cm）机架中最多可以安装56个刀片，而安装1U的HP DL360只能安装42个。

    3．降低管理成本

    刀片服务器主要运用于机架式安装环境，并且需要共用交换机、存储、背板等资源，所以对管理能力要求较高，均具备远程监控和远程部署功能。利用远程监控工具，可以解决用户关心的许多问题，如拥有分布式或远程办公地点的客户，可以解决当地人员的IT技能有限问题；可以跟踪、管理和支持远程地点的复杂而昂贵IT设备；避免由于运行关键业务应用的服务器宕机而对成本产生严重影响；对网络系统软件进行升级，快速完成软件分发和系统部署等。远程部署工具可以向远程发出完整的软件镜像来进行系统安装，将系统管理员从日常的重复性、周期性的繁重劳动中解脱出来，节省旅行和人力成本，提高工作效率。

    刀片服务器主要劣势

    1．采购成本问题

    从理论上来说，由于减少了许多重复的部件如光驱、电源以及KVM和网络等线缆，刀片服务器的采购成本会比同等数量的机架服务器低。

    在前几年的采购中，在多数情况下，1U的机架式服务器采购成本低于刀片服务器，尤其是在一次安装的刀片较少、没有装满的情况下，刀片服务器更不具备价格优势。

    当然，在2008年以来，在刀片服务器超过半框的情况下，刀片服务器的价格略低于或接近1U的机架式服务器价格。

    2．功耗和散热问题

    刀片式服务器还面临着功耗和散热的挑战。刀片服务器的设计特点是在狭小空间中安装大量的服务器。最初，为了防止在密度如此之高的服务器群中出现过热现象，数据中心需要花更多能耗费。但随着刀片服务器设计的发展，服务器厂商都使用了非常聪明的工程设计，使刀片服务器的散热效率更高，因此许多厂商也就不再重视刀片服务器处理器功耗的问题。

    但是，当越来越多的带双处理器和四处理器的刀片式服务器系统大量出现的时候，功耗的问题将再次成为硬件厂商头疼的问题。与刀片系统的处理能力、系统的能源利用率关系密切的系统散热问题也同时提出了挑战。

    3．升级和扩容问题

    由于目前刀片服务器还没有统一的标准，各厂家之间兼容性不好，导致用户在对刀片服务器进行升级扩容时很难保护原有的投资。

    主流产品对比

    各厂家均采用前后插、中间背板的形式，但对于背板的接口定义均有所不同。前插板均用于插入计算刀片、存储刀片等设备。后插板的作用各厂家有所不同；DELL、HP、IBM的后插板主要作为InfiniBand、网络交换机、存储交换机使用，主要用于交换和扩展之用；华为的后插板与对应刀片直接连接，除少量固定位置用于安装交换网板外，其他位置均用于安装对应刀片的扩展接口卡（包括扩展存储、扩展存储或网络接口等）。厂家大都采用前进风后出风形式；华为采用前下进风、后上出风方式，风道接近较为垂直的“Z”字形。各厂家均提供AMD、Intel的双路刀片，但对于4路刀片的支持能力略有不同；IBM另外提供基于POWER6（可安装IBMAIX操作系统）的计算刀片，HP提供基于安腾2处理器的刀片（可安装HPUNIX操作系统）。

    刀片服务器 技术标准

    刀片服务器的概念自提出以来，先后有多种标准被提出，其中仅intel公司就先后参与了Blade、ATCA、SSI等多种标准，目前在国内较有影响的主要标准有一下几个。

    1．IBMBlade.org标准

    2002年，IBM和Intel宣布建立BladeCenter联盟，希望与软件和硬件合作伙伴联手建立一个事实上的行业刀片服务器标准。联盟的基础为IBMeServerBladeCenter刀片服务器规范。

    2006年2月，IBM宣布其围绕BladeCenter刀片服务器创建一个名为Blade.org的行业组织。专注于推动基于IBM和Intel联合开发的BladeCenter刀片服务器之上的解决方案的扩充。

    IBMBlade.org标准开放的设计只有计算刀片、子卡、交换模块等外围设备，其机框背板与管理模块控制部分的接口与规范仍然是封闭的。

    事实上，遵循Blade.org标准的产品主要为IBM所提供。

    2．PICMGATCA规范

    ATCA（AdvancedTelecomComputingArchitecture）由PICMG组织在2001年11月颁布，是由一个核心规范PICMG3.0和一系列辅助规范组成，主要针对电信市场的具备开放架构的平台，架构中的规格参数完全开放。

    ATCA因其开放性和模块化这两大卖点，获得广大电信运营商和设备厂商的关注和青睐。通过高性能和良好的性价比，加上标准化的模块化架构，给电信设备构架带来了革命性的改变；摆脱现存私有架构的束缚，最大限度的实现厂商之间的互操作性、兼容性，节约开发时间，降低开发成本。

目前已经有大概超过200家厂商在设计和生产ATCA各个环节里的产品及相关管理软件。ATCA的应用和商业模式已经出来了，整个生态链、产业链比较成熟。

    根据交流了解到，华为、中兴的基于ATCA的刀片可插在对方的机框内使用，但不保证其管理能力。

    3．IntelSSI规范

    2007年7月30日，英特尔联合曙光、浪潮、宝德、联想等约40家国内服务器企业，公开提出支持服务器系统架构组织(ServerSystemInfrastructure，SSI)所推出的刀片服务器平台开放规范，要“为服务器厂商在刀片、机框和管理软件层面设计制造兼容和具有互操作性的服务器部件提供设计参考”。

    IntelSSI规范里包括机框、管理软件、背板等开放规格，随着2008年10月底IBM宣称将其刀片服务器交换器规格纳入IntelSSI规格内，其标准也逐步完善起来，但还不够成熟。

    4．中国高标委标准

    2007年1月16日，由曙光公司牵头发起，原信息产业部、科技部、国标委主导监督下的高标委正式成立。目前该委员会的成员包括芯片、操作系统、服务器、交换存储、基础架构等厂商，以及高性能计算用户代表和大学科研机构等。此后不久，刀片服务器管理模块技术标准草案通过信息产业部相关司局协调会议审议通过。

    但高标委成员中除曙光外并没有其他国产服务器厂商参与，国际服务器巨头如IBM、HP对待这个标准的态度也耐人寻味。

    由于目前事实上只有曙光一家厂家支持此标准，短期内此标准并不具备指导意义。

    5．HP、DELL、SUN等厂商的私有标准

    HP作为业界刀片服务器领域的绝对领导者之一，HPBladeSystem刀片服务器标准是基于CompactPCI标准发展而来，但所有相关器件的规格和接口参数均完全不对外开放，HP已联系了上百家独立的软件及硬件厂商、系统集成商及增值分销商，共同为全球用户开发并推出广泛的产品供应。

    DELL、SUN均提供自身的刀片服务器，坚守自己的阵地，均采用自身的私有标准，完全不对外开放。

    综上所述，考虑到管理能力方面的问题，刀片服务器基本不具备事实上的标准；甚至是同一个厂家在不同时期的产品，也可能完全不兼容。

    在数据机房中的应用建议

    以IBM的Blade刀片服务器和x3550机架式服务器产品资料为例，数据中心采用刀片服务器可在相当程度上减少电源、空调、布线等压力。从相应空间的这两个产品三年使用情况对比，针对刀片服务器在数据机房中的应用，厂家可以采用如下建议。

    1.在机房具备直流电源的情况下，推荐采用直流电源的刀片服务器。

    根据某厂商提供的资料，直流电源型号的功耗明显低于采用交流电源的型号，交流型号功耗普遍在200瓦/刀片以上，而直流型号通常在180瓦/刀片左右；

    2.建议将刀片服务器的风扇全部配满；电源可根据预测功耗逐步增加，也可一步到位，配置为满配。

    根据HP公司测试结果，在同等通风量的情况下，风扇配置的越多，风扇转速越低，系统耗电越低。测试示意见图3；

    3.对于后插的网络接口板、存储接口板建议配置全交换式，并建议配置1+1备份；其优点在于，可减少对于外置网络交换机、SAN交换机的端口占用。同时需要注意，对于SAN接口、SAS接口、10GE接口（单刀片），除了需要配置相应的直通板或交换板外，还需要对每一个需要类似功能的刀片配置相应的接口卡（IBM、HP、DELL配置MEZZ卡，华为需要配置后扩展板）；

    4.根据2008年的采购情况，在刀片数量不足半配的情况下，推荐采用1U的机架式服务器。针对采购数量超过8台的PC服务器，推荐采用刀片服务器；

    5.针对有多个项目需要PC服务器但每个项目采购的PC服务器数量较少的情况，如果设备安装位置在同一个机房，建议合并使用刀片服务器；

    6.由于刀片内置存储方式对集采有较多的限制，如果对存储的需求较大，建议采用外置的存储；

    7.单机架通常安装1～2个刀片服务器机箱；

    8.为满足刀片服务器散热要求，推荐采用下送风上回风方式。

    大量实验和使用表明，刀片服务器能够提高服务器利用率至少30%以上，从而可以有效降低整体服务器的散热。绿色、安全、可靠的刀片服务器对绿色数据中兴的建设意义重大。