刀片服务器的介绍

刀片服务器是指在标准高度的机架式机箱内可插装多个卡式的服务器单元，是一种实现HAHD(High Availability High Density，高可用高密度)的低成本服务器平台，为特殊应用行业和高密度计算环境专门设计。刀片服务器就像“刀片”一样，每一块“刀片”实际上就是一块系统主板。

由于企业机房空间有限等因素，刀片服务器和机架服务器越来越受用户的欢迎，那么它们到底有什么特点，刀片和机架服务器到底哪个更好呢本文就和大家一起来探讨这个问题。 我们经常看到的服务器，从外观类型可以分成三种，分别是塔式服务器、机架式服务器和刀片式服务器。由于企业机房空间有限等因素，刀片服务器和机架服务器越来越受用户的欢迎，那么它们到底有什么特点，刀片和机架服务器到底哪个更好呢本文就和大家一起来探讨这个问题。 一、机架服务器及其特点 机架式服务器是指可以直接安装到标准19英寸机柜当中的服务器，通常这样的服务器从大小来看有点类似交换机，因此机架服务器实际上是工业标准化下的产品，其外观按照统一标准来设计，配合机柜统一使用，以满足企业的服务器密集部署需求。机架服务器的主要作用是为节省空间，由于能够将多台服务器装到一个机柜上，不仅可以占用更小的空间，而且也便于统一管理。一个普通机柜的高度是42U(1U=175英寸或44厘米)，机架服务器的宽度为19英寸，而大多数机架服务器是1U-4U高。 机架服务器的优点是占用空间小，而且便于统一管理，但由于内部空间限制，扩充性较受限制，例如1U的服务器大都只有1到2个PCI扩充槽。此外，散热性能也是一个需要注意的问题，此外还需要有机柜等设备，因此这种服务器多用于服务器数量较多的大型企业使用，也有不少企业采用这种类型的服务器，但将服务器交付给专门的服务器托管机构来托管，尤其是目前很多网站的服务器都采用这种方式。 二、刀片服务器及其特点 刀片服务器是一种高可用高密度的低成本服务器平台，是专门为特殊应用行业和高密度计算机环境设计的，其主要结构为一大型主体机箱，内部可插上许多“刀片”，其中每一块刀片实际上就是一块系统母板，类似于一个个独立的服务器，它们可以通过本地硬盘启动自己的操作系统。每一块刀片可以运行自己的系统，服务于指定的不同用户群，相互之间没有关联。而且，也可以用系统软件将这些主板集合成一个服务器集群。在集群模式下，所有的刀片可以连接起来提供高速的网络环境，共享资源，为相同的用户群服务。在集群中插入新的刀片，就可以提高整体性能。而由于每块刀片都是热插拔的，所以，系统可以轻松地进行替换，并且将维护时间减少到最小。 根据所需要承担的服务器功能，刀片服务器被分成服务器刀片、网络刀片、存储刀片、管理刀片、光纤通道SAN刀片、扩展I/O刀片等等不同功能的刀片服务器。刀片服务器公认的特点有两个，一是克服了芯片服务器集群的缺点，被成为集群的终结者；另一个是实现了机柜优化。 三、刀片服务器与机架服务器优势全对比 目前刀片式服务器产品在多核、低功耗技术的推动下将从最初追求高密度的刀片服务器，发展到强调整体综合性能、高生产力的新一代的刀片产品。刀片式服务器将以更高密度、敏捷式部署和维护、全方位监控管理、高可扩展性、高可用性为发展重点，并成为与机架式服务器并驾齐驱的成熟的主流产品。目前刀片服务器在多个行业已经打开突破口，市场需求不断被激发，刀片服务器市场的未来引人关注。 目前，作为服务器领域的新星，这种高密度的刀片服务器所带来的市场前景已经被各大服务器厂商所看好，其中当然包括IBM、HP、SUN、DELL等这些国际大牌和像联想、浪潮、曙光等国内知名品牌。下面就让我们来比较一下刀片服务器和机架服务器优势。 1、从空间密度来看刀片服务器和机架服务器 刀片服务器比机架式服务器更节省空间，实际上刀片服务器是将机架服务器所占用的空间密度再一次提高了50%。在机柜系统配置好的前提下，将1U机架优化服务器系统移植到刀片服务器上，所占用的空间只是原来的1/3～1/2。而在一个标准的机柜式环境中，刀片服务器的处理密度要提高四到五倍。比如在处理1024节点的高密度计算服务器环境里，如果全部采用1U配置的服务器，则需要24个机柜，其中不包括以太网交换集线器所占用的机柜空间，而采用插有8个“刀片”的刀片式服务器，只需要9个机柜，却包括了以太网交换集线器的机柜空间。 2、从机房布线和管理方面来看刀片服务器和机架服务器 刀片服务器在机房布线只要统一布网络线、电源线，刀片服务器之间不需要人为布线;而机架服务器则要分别对每台服务器的网络线、电源线进行配线，如果一个42U的机柜上安装多台1U的服务器时，机柜后面的布线就非常的多，看起来比较凌乱。假如我们需要10台可靠性较高的1U机架服务器，而且需要有KVM、网络和管理功能，那么我们需要的配件是20个电源(冗余电源)、10根KVM线缆、至少20根网线(每台服务器需管理线和网络线各一根)，这还不包括连接外部存储和其他设备的线缆。刀片服务器方案的线缆布线明显优于1U机架方案。 从TCO的角度来看，刀片服务器管理起来更容易，在更小的空间里提供更多的处理能力，而且花费也更少。因为许多部件都可以共享，跟1U服务器不同。比如在上面的例子中，我们采用刀片服务器后，就不再需要10个DVD光驱、10个不同的远程管理模块和20块电源了。 3、从灵活性来看刀片服务器和机架服务器 大多数刀片服务器的灵活性不如机架服务器。比如刀片在高性能数据库应用中，无法通过外部RAID卡来配备磁盘阵列。另外，如果用户需要大容量内存的数据库服务器，而又不想通过机群方式构建，刀片也会显得力不从心。因为，有16根内存插槽的机架服务器在市场上很容易买到，而刀片服务器大多只能支持4-8根内存插槽。可见，刀片服务器的灵活性比较弱，就算有合适的产品，价格也是奇高无比。 大多数情况下，刀片支持25英寸的硬盘，这不仅比35英寸的硬盘贵，而且性能也差一些，这也是拜“刀片追求高密度”所赐。今天，一个典型的刀片至多只能安装140GB硬盘，而有不少机架产品却可以配备2TB(4X500GB)的存储能力。 4、从采购成本来看刀片服务器和机架服务器 从理论上来说，由于减少了许多重复的不必要的部件如DVD、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。刀片服务器厂商每一家都有自己的专有刀片架构，由于具有垄断性，这使得IBM、HP和DELL刀片产品的价格居高不下。 人们都认为，满配的刀片服务器和同一厂商的最贵的机架服务器相比，成本还是节省不少。但实际上，如果用户采取的是“在机箱里逐渐地增加刀片”的做法，就会发现，机架服务器的性价比更高。因为大多数刀片及相关产品都比相应的机架产品昂贵，一般刀片机箱需要4000-8000美元，刀片也比1U机架价格高，至少不便宜。 5、从扩展性和标准来看刀片服务器和机架服务器 1U机架式服务器的优势在于其采用的是标准服务器设计技术，标准外设，标准接口，具有RAID功能、冗余功能，可独立运行并承担任务。在扩展性方面，机架式服务器因为机箱空间小，所以机箱内的扩展性能较差，但它可通过服务器群集，或者外接扩展柜的方式进行非常有效的扩展。而刀片服务器在向上扩展和向外扩展方面均具有创新性。添加新服务器一般只需将新的单处理器或多处理器刀片服务器插入到机箱的开放式托架中即可。刀片服务器可插入到已扩展的基础设施中。此外，机箱内部的选件模块还可使我们添加一旦在外部连接便可实现共享的功能。刀片技术的模块化设计可实现快速扩展。 IBM、HP和DELL的刀片产品之间还不能兼容，没有标准化，而且就是同一厂家不同的刀片机箱标准也有不同。机架式服务器是统一的标准来做的，IBM的2U服务器可以安装在DELL的42U的服务器机柜里。 6、从可靠性和维护来看刀片服务器和机架服务器 采用普通1U机架服务器方案时，由大量的电源线、网线产生的接插点形成了大量潜在的“问题点”，换成刀片服务器机箱和刀片服务器解决方案后，原先的网络、电源接插点减少了，同时也就增加了系统的可靠性。 刀片服务器的所有关键组件均可实现冗余或热插拔，其中包括冷却系统、电源、以太网控制器与交换机、中间背板与背板、硬盘及服务处理器。卸下服务器进行维修仅意味着将刀片服务器拖出机箱，这就像拆卸热插拔硬盘一样简单。高级刀片服务器系统提供了实现高度敏感维修的智能方式，高级诊断功能可指导维修人员直接找到故障部件，从而实现快速有效的恢复，有些刀片服务器甚至不会出现单点故障。机架服务器维护相比刀片则复杂一些。 总之，机架式服务器和刀片服务器都属于功能型服务器，它们专门专注某一具体应用。机架式服务器能够满足用户应用的需求，刀片式服务器的集成度过于密集，加上标准、散热方面还没得到彻底解决，并且刀片式服务器适合大量机器在一起组成集群供用户使用，因此，刀片式服务器到目前为止，与机架式相比还没占到绝对的优势。

热插拔。

对于电信类行业来说，要解决用户数量爆炸式的增长同时又兼容不同时期的话音设备，就需要有一种具有超高集成密度和超强单位空间计算能力并且兼容现有电信语音系统的全新服务器，即刀片服务器。

相比机架式和塔式服务器来说，刀片服务器的计算力度得到了很大的提高。例如它可以在4U的空间里集成最多8个刀片服务器，每一个刀片上可以放两个CPU，最多则可以放16个CPU；同时，它带有备板，所有刀片服务器都是一块一块插在备板上，可以提供丰富的连接资源。

刀片式服务器不但有极高的计算密度，还有很多其它特点，比如高可靠性。现在的刀片式服务器都经过了NEBS测试，是专门应用在电信环境里设备进行的一种测试。测试规范非常严格，比如五分钟火焰炙烧考验，模拟在75级的地震下是运转情况，模拟在恶劣环境下是否稳定运行等，从而在品质上保证系统的稳定性。

刀片式服务器的设计，使其很容易部署高可用方案。由于所有的刀片式服务器都是通过一个备板连接起来的，这就预示着能够通过备板上提供的信号，很容易地把刀片服务器集合成一个集群系统。以前在要搭建一个八台服务器的集群系统，每台服务器后面要有一个键盘的接口、鼠标的接口，显示器的接口，两根网线，加起来总共是五根线，八台服务器就是40根，相当麻烦，而刀片式服务器几乎所有的连接都可以通过备板实现。

刀片服务器非常容易实现热拔插功能。这时会触发一个中断并提供给刀片服务器，CPU收到这个中断以后，就会终止操作系统的运行，把操作系统安全的关闭，备板前面的灯会亮起，然后就可以安全将服务器拔下来。另外，刀片服务器可能非常容易地实现服务器的集群。

刀片服务器可以在备板上连接交换机，而且不必将网线连接到每一个刀片服务上。因为现有的刀片服务器交换机的产品是CompactPCI216标准，允许刀片服务器的备板上集成百兆、千兆的交换，同时允许在备板上插一个百兆、千兆的交换机，等于在原先的标准上提供了一种基于以太网、基于IP的通讯方式。同时，由于这个标准也支持H110基于电信语音交换的总线标准，从而可以把基于IP的通讯和基于语音的链路交换的语音交换。目前，电信的增值服务和应用越来越多的需求更多的计算能力。例如网上语音会议、语音信箱等，以前的服务器，除了通过一些特殊的板卡，很难提供和电信系统的接孔，但现在通过这个标准，满足了这种需求。

刀片服务器系统由于要应用在大规模用户的服务接入或者应用层面上，这就要求有非常好的可靠性和管理性。在这方面，刀片服务器符合业界ITMI标准的，通过这一标准可以远程观察到服务器的参数，一旦发现情况就可及时知道。同时，刀片服务器的体积规格决定了可以做到高密度计算，并且采用各种低功耗设备，为供电和机房管理提供了便利，并且采用嵌入式软件，从各方面做到与现有电信系统完美地结合。

随着应用的发展，随着计算能力的不断增加，机架服务器目前已成为一种很主流的机型，可以预见，随着应用的进一步扩展，随着系统面临的压力的进一步增大，像刀片服务器这样的服务器系统将会成为未来服务器结构中一个比较重要的成员。

与传统的机架式的服务器相比，刀片技术可以节省很大的空间资源。然而，因为刀片的这种高密度性，你必须考虑到动力驱动以及制冷的问题。硕大的底盘和机架在动力驱动和数据中心制冷方面可能会超过你所能承受的负担。

在有些情况下，如果继续使用传统机架式服务器的数据中心进行整合和巩固，可能会使得空间资源相当的局限，这就意味着需要建立新的数据中心。在这些情况下，刀片技术可以在成本方面提供巨大的节省。当一个新型的数据中心必须建立的时候，毫无疑问，设计一种使用刀片技术的设施将能够创建一种新的设备模型，从而产生真正的下一代的数据中心。 如果计划对服务器系统进行整合，但是仍然需要一定的服务器安放在偏远的位置，那么刀片技术将可以大大的简化你的这些管理难题。刀片技术拥有很强的遥控管理功能，意味着IT技术员工可以对这些处于偏远位置的刀片系统进行完全的管理，包括每一项任务，当然物理硬件交换除外。这种刀片技术的底盘管理模块可以提供远程控制的能力，可以进行硬件诊断、重新启动，甚至关闭某些功能。刀片技术还可以简化站点的某些必要的物理任务，而这主要是通过方便读取的指示器完成的，例如该指示器可以显示哪一个刀片出现了问题，从而即使是非技术型的员工也能够用一个新的刀片换掉这个出现问题的刀片。

刀片管理功能可以与其他的一些管理工具进行整合，例如IBM Director， HP Insight Manager， Dell OpenManage 以及微软的管理工具等。并且，在软件配置及供应方面，越来越多的软件工具可以最终胜任这种进程，包括一些大型厂家的工具，也包括一些小型厂家，例如 Altiris， Cyclades (被Avocent集团收购) 以及Ardence公司等。 因为不同的刀片共享底盘中的公共成分资源，所以要使得自己在底盘和刀片方面的投资成本大致平衡。一般来说，这种平衡点在于每个底盘的投资与5- 6个刀片的投资相当。所以如果在某个地点的服务器数量少于5台，那么不要期望有什么大的发展，在此刀片可能并不是最好的选择。随着越来越多的刀片增加到底盘之中，每个刀片的费用将随之降低，因为它们在共享某些公共的资源(例如能源动力、制冷、转换模块等)。然而，需要根据数据中心的制冷能力，对地盘以及机架进行充分的配置。当然这还需要受限于在评测、计划以及执行进程方面的管理技术员工的数量和能力。

应用软件的类型

尽管CPU在刀片方面的性能不断的增长，刀片还是无法跟上高性能计算任务的增长步伐。不断增加的应用软件数量需要在一个单独的系统映像中拥有很强的CPU资源，甚至很多的处理器;这种类型的应用软件可能比较适合于机架服务器(尽管该领域的一些刀片厂家正在对此进行辩论)。相反，不断扩充的应用软件需要很多的服务器运行相同的应用软件(例如网络服务器，一些应用软件服务器，以及一些数据库服务器等)，这种应用软件就比较适合于整合和管理的刀片技术。

还有一个受到刀片技术巨大吸引的领域，那就是套装的数据中心方法;在这种方法下，一台刀片服务器系统配置所有的偏远站点所需要的成分。例如，可以配置一台底盘系统，使其拥有网络服务器、应用软件服务器、数据库服务器，以及转换模块等，并且还包括防火墙工具，下载平衡工具，以及所有存储或者存储连通性所适合的东西(NAS或者SAN)。

刀片式服务器是一种HAHD（High Availability High Density，高可用高密度）的低成本服务器平台，是专门为特殊应用行业和高密度计算机环境设计的，其中每一块“刀片”实际上就是一块系统母板，类似于一个个独立的服务器。在这种模式下，每一个母板运行自己的系统，服务于指定的不同用户群，相互之间没有关联。不过可以使用系统软件将这些母板集合成一个服务器集群。在集群模式下，所有的母板可以连接起来提供高速的网络环境，可以共享资源，为相同的用户群服务。当前市场上的刀片式服务器有两大类：一类主要为电信行业设计，接口标准和尺寸规格符合PICMG（PCI Industrial Computer Manufacturer's Group）1x或2x，未来还将推出符合PICMG 3x 的产品，采用相同标准的不同厂商的刀片和机柜在理论上可以互相兼容；另一类为通用计算设计，接口上可能采用了上述标准或厂商标准，但 尺寸规格是厂商自定，注重性能价格比，目前属于这一类的产品居多。刀片式服务器目前最适合群集计算和IxP提供互联网服务。