请详细介绍一下刀片机的用途和使用？

在用数据中心时代，采用机架服务器进行应用软件整合、虚拟化与采用刀片服务器处理，孰优孰劣？

为了弄清楚刀片服务器和机架服务器各自的优点和缺点，我们采用了IBM公司的两种处于相同技术水平的服务器系列――HS21和HS21 XM 刀片服务器，以及X3550和X3650机架服务器，我们将测试重点放在两类服务器的绩效水平、动力消耗以及易处理性这几个指标上。因为不同厂商的刀片服务器产品功能接近，我们认为这一测试结果也可推及其他刀片供应商，如戴尔、惠普等，尽管只用一个供应商的产品进行测试代表性可能不够强。

我们发现，刀片服务器减少了硬件组件的电力消耗，但却并未完全消除――这是总体使用成本（TCO）的决定性因素。相同性能的IBM刀片服务器和机架服务器相比，刀片服务器能效更高，并且更容易使用。当只购买一台或两台服务器时，机架服务器比刀片服务器更便宜。从另一个角度说，采用刀片配置需要将产品锁定在一个供应商身上，而机架服务器则不需要，因为机架服务器可以根据需要陆续增加。

产品细节

上述两款刀片机器采用了IBM Blade Centre H（BC-H）机箱，机箱内包括一台10GB的以太网交换机，一台4GB的以太网交换机和四台动力供给装置。HS21XM采用的是233GHz英特尔四核CPU，HS21则采用了20GHz的CPU。HS21XM采用的是16GB的DDR2内存，HS21系列采用的是8GB的DDR2内存。

从说明书中可知，这两款刀片服务器在性能上与IBM的x3550机架服务器接近，x3550的唯一优点在于机箱内部空间更大。IBM的x3560 2U服务器包括三个RAID 5结构的RAID驱动，一个RAID控制器和一个热备用磁盘。

这两款刀片服务器的价格：HS21 7100美元；HS21 XM9800美元。此外，BC-H机箱的价格大概是17000美元。机架服务器的价格是7900到9300美元，具体价格取决于CPU转速，附加内存量以及附加驱动器的RAID控制器数量。

刀片服务器的问题在于其仍不能用来运行部分应用软件，比如需要大量随机、不定量存储量扩展的应用软件。

尽管在CPU转速相当、内存配置相同的情况下，测试结果显示两类服务器性能基本相同。但这并不尽然，我们的经验表明所有供应商可以很快适应1U或者2U的模式，而刀片服务器供应商却不得不提前计划以适应新的主板元件组。

刀片服务器的密度有时会阻碍其运行，刀片服务器比机架服务器重，刀片服务器底板也有着潜在的缺陷。其次，采用刀片服务器的数据中心往往只能锁定在一个供应商身上，提供存储区域网络（SAN）交换机或者以太网交换机，因为这些设备必须放置在刀片服务器的机箱内。对于大厂商来说，选择的技术组件与当前的网络运行中心（NOC）相吻合。如果所有组件工作的协调性不高，费用仍将很低。

我们测试的两类服务器性能非常接近，都采用了英特尔CPU（每台服务器里一对），从速度的角度来看，由于有的采用RAID 1，有的采用RAID 5，所以稍有区别。我们通常使用的基准测试LMBench3显示，处理器fork+exceve（这是用来处理I/O文件和内存更换的）平均可执行2899个微指令，这使速度提高了40%。所有服务器的测试结果基本相同，只有HS21 XM样机和x3650样机上的RAID驱动器的NT-文档系统和ext3-格式化驱动器速度快一点。同时由于X3650和x3550机组266GHz的CPU频率，因此其性能也更好一些。

通过对这些服务器性能特征进行对比，我们可看到这些服务器性能差别不大。

电力消耗

通常，人们并不够重视大型服务器运行过程中的最大支出：电力消耗。

IBM公司的刀片服务器和机架服务器预算比我们测试的要高一些。在我们的测试中，环境温度比较低（大约是华氏68度），同时IBM公司没能给我们提供完全组装好的刀片服务器机箱，这两个原因使得动力消耗比预计的低。通过增加测量数量，我们获得了14台组装在机箱中的刀片服务器和14台机架服务器各个指标的对比结果。

如果数据中心冷却和动力系统、以及数据中心所在地的地面承载状况（地面的承载能力基本上要达到1吨）较好，从五年的动力消耗来看，一个装满刀片服务器的机箱总运行成本最低。

与刀片服务器的组件，以及组装完好的刀片服务器来进行对比，机架服务器消耗的电能更多，而这导致了五年中机架服务器的基础结构支出的增加。机架服务器可采用RAID 5，而尽管一台刀片服务器由于配置附加存储器而使支出增加，但是动力消耗仍低于机架服务器。

最多可配置14个刀片的IBM刀片服务器价格为117400美元。加上动力消耗（冷却系统的费用不计入在内），总费用为123900美元。

对于x3550 1U服务器，价格为7900到116700美元之间。加上六路10G以太网和24路Gigabit以太网交换机以及动力消耗支出，总支出将是129200美元。X3650的总资本支出为129800美元（每台9300美元），在增加了上述10G以太网和Gigabit以太网交换机并加上总动力支出后，费用是150700美元。

装配好的BC-H刀片服务器机箱和同样数目的x3650服务器，以五年来计算，价格差别大约是18%。

其他方面问题

刀片服务器的维修速度比机架服务器快，这有多方面原因。首先，刀片服务器的动力供给通常是由其他组件完成的，因此体积和重量都比较小。我们可以用三秒钟时间将一个刀片从几箱中取出，而从机架上取出一个机架服务器则需要一分钟以上，这是在线路管理组件设计和配置合理的情况下。如果线路设计混乱，所需时间会更长。

我们测量了一旦一个机组从机架上取下来，进行内存和硬件驱动（服务器管理员最经常更换的服务器组件）更换所需的时间。从将设备重新装入机架的时间，以及让服务器重新启动继续运行的时间来看，刀片服务器花费的时间比机架服务器短的多，因为机架服务器的线路需要重新连接。

为何刀片服务器的维修时间较短，原因是电力线路从80根减少到8根。以太电缆（铜缆或光缆）的数目也可以明显减少，同时也减少了线路混乱的问题。

管理组件也带来了附加费用的增长。我们测试IBM服务器的过程中，采用IBM Director来管理测试服务器。Director必须被安装在机架服务器或刀片服务器上，并需要支付额外的安装费用，尽管运行这一组件所需存储量不大。

我们下载了各类操作系统，并利用Director将其配置在刀片和机架服务器上。一些供应商按安装次数或服务器数目来对管理组件收费。核算这些应用软件的费用很重要，因为这些软件可节约时间。

刀片服务器的局限

刀片服务器的随机存储介质是有限的。我们测试的刀片服务器可进行RAID配置，但仅限于配置RAID 1或者RAID 0无冗余磁盘阵列。这就意味着在这种情况下，容量被配置在服务器中的驱动器限制在288GB（最大值，我们测试了两个73GB的刀片服务器驱动器）。有些人说288GB足够了，但这是峰值，仅仅在ISCSI，光纤通道或其他SAN连接方式配置很好的情况下才能达到。

与此相对，通过采用四个驱动器，2U x3650的服务器可内置一个RAID 5。这些驱动器，同内置于刀片服务器的一样，可更改以适应更大存储需要，但是在机组已经开始运行某一应用软件后，驱动器就不可再更改。

有了更多本地的可用空间，固定机架服务器的本地存储能力会更高。一些供应商在1U模式的机架服务器上配置了相同的存储量。如果未来存储需求增长超过服务器内的可用空间，那么刀片服务器就需要连接到内置SAN。对于有SAN的企业，很容易开展刀片服务器附件配置，并进行各式光纤SAN组装。如果没有SAN，可使用ISCSI，并入基于ISCSI虚拟流量通过以太网所消耗的带宽。

将附加I/O卡配置在刀片或机架服务器上也是可行的。IBM产品将PCI以及PCI Express（PCI-E）卡配置在机架服务器上，使其灵活性更高。刀片服务器和机架服务器的内存选项相似。

刀片服务器另一个潜在的缺陷是供应商服务。如果你选择了一个刀片服务器供应商，你的企业就会被这一供应商的服务政策、组件的可用性所限制。在购买的服务器配置为1U的情况下，企业不会受到限制，因为有众多供应商提供1U产品，但是当购买的为组装刀片服务器的机箱时，企业对厂商的依赖度就会大大增加。

小结

刀片密度代表了每英尺的计算处理能力。装载四个9U的IBM刀片服务器的机箱同一个42U的机架所占用的空间差不多（略有多余的空间），这意味着大约有20000瓦的热量需要进行冷却。四十个配置在同一机架上的x3550机架服务器耗费的功率是75%。同一构造中，可配置的刀片服务器数目是56，而可配置的机架服务器数目为40。

刀片服务器和机架服务器的性能基本相同，刀片服务器更易于管理和开展服务。我们进行刀片服务器购买和配置时应考虑供应商的能力，以及当地存储量的限制。然而，一个企业，如果拥有配置优良的数据中心基础架构，并且可以跟一个好的供应商合作，你将感到刀片服务器是很好的选择。

提到刀片服务器的时候，总是少不得要说说RLX。这家没有多大名气的厂商将传统的架式服务器的所有功能集中在一块高度压缩的电路板中，然后再插入到机箱中，并根据其架构的特点，命名为刀片服务器（Blade Server）。实际上，刀片服务器就是一个卡上的服务器：一个单独的主板上包含一个完整的计算机系统，包括处理器、内存、网络连接和相关的电子器件。但是它们可以通过本地硬盘启动自己的操作系统，如Windows NT/2000、Linux、Solaris等等，类似于一个个独立的服务器。

囿于技术等原因，这种昂贵的机器最初只是应用于大的互联网数据中心，用于大规模的数据运算，正如上面所提及的HP刀片在第九城市的应用。但是随着竞争的加剧，高端技术的下移，以及用户需求的快速成长，刀片服务器显然正在悄悄地成为企业市场新贵。

HP涉足刀片服务器市场的时间绝对是超前的，2001年下半年，看到这一产品巨大潜力的HP就发布了基于英特尔芯片组的刀片服务器，而销售对象主要是企业的内部数据中心。年年攀升的销售额也证明了HP在刀片市场的超前眼光。2005年，第九城市2000多台的销售更是吸引了众多眼球。HP方面在刀片服务器市场的态度清晰而明确，它认为“刀片服务器代表了一种典型转变，它提供了一个模块化的体系机构，不但改变了IT部门提高资产利用率的方式，而且促进服务器、网络和存储负责人之间更紧密的协作。”为此，HP在刀片上下了真功夫，BL20pG3，BL25p，BL35p，BL45p等等基于Intel、 AMD的2路、4路以及双核产品一应俱全，为用户提供了相当丰富的选择。

在硬件之外，管理软件的易用性也成为HP刀片服务器的另一大特色。虚拟分区技术，能够虚拟和资源分区，完成多种应用的部署，为用户节省空间，提升效率提供技术支持；Performance Analyzer 20能够自动检测和解释性能瓶颈，为用户升级产品提供技术判断和依据；刀片服务器可视化和智能刀片服务器管理能够全程跟踪监控，及时而准确地对故障进行确认，并通过可视化的友好界面进行显示，使用户可以准确描述故障状态，网络管理员得以准确定位问题所在，从而在第一时间解决问题，保障用户业务在最短时间内得以恢复。尤为值得一提的是HP的ProLiant 精华软件：快速部署软件包（Rapid Deployment Pack，简称RDP），它通过全图形界面的GUI，控制台软件来分发和部署控制服务器，适用于ML,DL，BL全系列ProLiant服务器，为用户快速部署系统提供了必要的支持。

作为集群的竞争对手，刀片服务器本身确实具有“降低硬件成本、简化部署和维修、最大限度地利用数据中心的空间、减少功率消耗”这四个鲜明特点，但伴随着的散热性、噪音、背板标准不统一等问题也难以避免。更重要的是，在服务器的历史中，刀片服务器还只是刚刚起步，除了产品自身的技术发展之外，软硬件合作伙伴体系同样重要，用户的需求和接受程度都还需要培养，正如HP所说，刀片的主要应用领域仍然是在高密集度领域，普及到一般的商用市场，还需要时间。

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。

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。

通常，人们根据服务器的不同形状和结构，将服务器分为塔式、机架式和刀片式服务器。那么这三种服务器有什么区别，各自的应用是什么呢？

塔式服务器

塔式服务器是最常见的一种。它的外形和结构和我们家的电脑差不多，但规格更大。它的形状和大小没有统一的标准。塔式服务器的优势在于主板扩展性强，插槽多，塔式服务器的机箱中往往会预留大量空间，用于硬盘和电源的冗余扩展。这种服务器不 不需要额外的设备，对空间的要求很小，并且具有良好的可扩展性和高配置，因此应用范围广泛，可以满足常见的服务器应用需求。这类服务器特别适合常见的入门级和工作组级服务器应用，成本相对较低，性能可以满足大多数中小企业用户的要求。目前市场需求空间还是很大的。然而，这种类型的服务器也有许多限制。当需要多台服务器同时工作以满足更高的服务器应用需求时，由于其个体体积大，占用空间大，管理不便，并不适合。

机架式服务器

机架是工业标准化下的产品，外观按照统一的标准尺寸设计，方便机柜统一放置，满足企业的服务器密集部署需求。架子的优点是可以节省空间。由于一个机柜内可以安装多台服务器，不仅占用空间少，而且便于统一管理。

机架的宽度为19英寸，高度以U为单位。通常有几个标准服务器，如1U，2U，3U，4U，5U和7U。这种服务器的优点是占用空间少，易于统一管理。但是由于内部空间的限制，扩展性有限。例如，1U服务器通常只有一个或两个PCI扩展槽。另外，散热性能也是需要注意的问题。另外还需要柜子等设备。所以这种服务器多为服务器数量较多的大型企业使用。很多企业也采用这种类型的服务器，只是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都采用这种方式。这种服务器在可扩展性和散热方面受限，因此单机性能受限，应用范围也受到一定限制。它通常只关注某些应用，如远程存储和网络服务。价格方面，机架式服务器一般比相同配置的塔式服务器贵20%左右。

刀片服务器

Server是HAHD的低成本服务器平台，专为特殊应用行业和高密度计算机环境而设计。它的主要结构是一个大的主底盘，许多 quot刀片 quot可以插入。每个刀片其实就是一个系统主板，类似于独立的服务器，可以通过本地硬盘启动自己的操作系统。每个刀片可以运行自己的系统，服务于不同的指定用户群，彼此之间没有关系。而且这些主板也可以通过系统软件组装成一个服务器集群。在群集模式下，所有刀片都可以连接起来，以提供高速网络环境，共享资源并为同一用户组提供服务。通过在集群中插入新的刀片，可以提高整体性能。

由于每个刀片都是可热插拔的，因此可以轻松更换系统，并最大限度地减少维护时间。刀片服务器比机架式服务器更节省空间，同时散热问题也更突出。大功率风扇通常安装在机箱中以散热。这种服务器虽然节省空间，但其机柜和刀片的价格并不低，一般用于大型数据中心或需要大规模计算的区域，如银行、电信和金融行业以及互联网数据中心。目前，节省空间、便于集中管理、易于扩展、提供不间断服务已经成为下一代服务器的新需求，而刀片服务器正好可以满足这一需求，因此刀片服务器的市场需求不断扩大，市场前景良好。

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