请问有哪些技术可以解决刀片式服务器的散热和能耗问题？

惠普推动绿色刀片策略造绿色数据中心

随着国家政策对节能降耗要求的提高，节能降耗正成为国家、全社会关注的重点。而IT能耗在所有的电力使用当中所占比重的不断上升，已经使其成为社会提倡节能降耗主要领域之一。做为全球领先的IT公司和一家具有强烈社会责任感的企业，惠普公司积极倡导“绿色IT”的理念，并加大研发，推出了一系列的针对绿色IT的创新技术和产品。10月26日，惠普公司在香山饭店举办了“绿色刀片”的研讨会，介绍了惠普公司新一代数据中心以及新一代刀片系统BladeSystem c-Class在供电散热等方面的绿色创新技术以及环保节能优势，并推出了针对绿色数据中心的完整解决方案。

长期以来，更强大的数据中心处理能力一直是我们追求的目标。但在能源开销与日俱增的今天，处理能力发展的另一面是需要消耗更多的资源。而且随着服务器密度的不断增大，供电需求也在相应增加，并由此产生了更多的热量。在过去的十年中，服务器供电密度平均增长了十倍。据IDC预测，到2008年IT采购成本将与能源成本持平。另一方面，数据中心的能耗中，冷却又占了能耗的60%到70%。因此，随着能源价格的节节攀升，数据中心的供电和冷却问题，已经成为所有的数据中心都无法回避的问题。

惠普公司十几年来一直致力于节能降耗技术的研究，并致力于三个层面的创新：一是数据中心层面环境级的节能技术；二是针对服务器、存储等IT产品在系统层面的绿色设计；三是对关键节能部件的研发，如供电、制冷、风扇等方面的技术创新。目前，来自惠普实验室的这些创新技术正在引领业界的绿色趋势。针对数据中心环境层面，惠普推出了全新的动态智能冷却系统帮助客户构建新一代绿色数据中心或对原有数据中心进行改造；在设备层面，惠普的新一代绿色刀片服务器系统以能量智控（Thermal Logic）技术以及PARSEC体系架构等方面的创新成为未来数据中心节能的最关键基础设施；同时这些创新技术体现在一些关键节能部件上，如Active Cool（主动散热）风扇、动态功率调整技术（DPS, Dynamic Power Saver）等。惠普公司的绿色创新将帮助客户通过提高能源效率来降低运营成本。

HP DSC精确制冷 实现绿色数据中心

传统数据中心机房采用的是平均制冷设计模式，但目前随着机架式服务器以及刀片服务器的出现和普及，数据中心出现了高密度服务器与低密度混合的模式，由于服务器的密度不均衡，因而产生的热量也不均衡，传统数据中心的平均制冷方法已经很难满足需求。造成目前数据中心的两个现状：一是目前85％以上的机房存在过度制冷问题；二在数据中心的供电中，只有1/3用在IT设备上，而制冷费用占到总供电的2/3 。因此降低制冷能耗是数据中心节能的关键所在。

针对传统数据中心机房的平均制冷弊端，惠普推出了基于动态智能制冷技术的全新解决方案——“惠普动态智能冷却系统”（DSC, Dynamic Smart Cooling）。动态智能冷却技术的目标是通过精确制冷，提高制冷效率。DSC可根据服务器运行负荷动态调控冷却系统来降低能耗，根据数据中心的大小不同，节能可达到20 %至45%。

DSC结合了惠普在电源与冷却方面的现有创新技术，如惠普刀片服务器系统 c-Class架构的重要组件HP Thermal Logic等技术，通过在服务器机架上安装了很多与数据中心相连的热能探测器，可以随时把服务器的温度变化信息传递到中央监控系统。当探测器传递一个服务器温度升高的信息时，中央监控系统就会发出指令给最近的几台冷却设备，加大功率制冷来降低那台服务器的温度。当服务器的温度下降后，中央监控系统会根据探测器传递过来的新信息，发出指令给附近的冷却设备减小功率。惠普的实验数据显示，在惠普实验室的同一数据中心不采用DSC技术，冷却需要117千瓦，而采用DSC系统只需要72千瓦。

惠普刀片系统：绿色数据中心的关键生产线

如果把数据中心看作是一个“IT工厂”，那么“IT工厂”节能降耗不仅要通过DSC等技术实现“工厂级”环境方面的节能，最重要的是其中每一条“生产线”的节能降耗，而数据中心的生产线就是服务器、存储等IT设备。目前刀片系统以节约空间、便于集中管理、易于扩展和提供不间断的服务，满足了新一代数据中心对服务器的新要求，正成为未来数据中心的重要“生产线”。因此刀片系统本身的节能环保技术是未来数据中心节能降耗的关键所在。

惠普公司新一代绿色刀片系统HP BladeSystem c-Class基于工业标准的模块化设计，它不仅仅集成了刀片服务器和刀片存储，还集成了数据中心的众多要素如网络、电源/冷却和管理等，即把计算、存储、网络、电源/冷却和管理都整合到一起。同时在创新的BladeSystem c-Class刀片系统中，还充分考虑了现代数据中心基础设施对电源、冷却、连接、冗余、安全、计算以及存储等方面的需求。

在标准化的硬件平台基础上，惠普刀片系统的三大关键技术，更令竞争对手望尘莫及。首先是惠普洞察管理技术——它通过单一的控制台实现了物理和虚拟服务器、存储、网络、电源以及冷却系统的统一和自动化管理，使管理效率提升了10倍，管理员设备配比达到了1：200。第二是能量智控技术——通过有效调节电力和冷却减少能量消耗，超强冷却风扇相对传统风扇降低了服务器空气流40%，能量消耗减少50%。最后是虚拟连接架构——大大减少了线缆数量，无需额外的交换接口管理。允许服务器额外增加、可替代、可移动，并无需管理员参与SAN和LAN的更改。

目前，惠普拥有完整的刀片服务器战略和产品线，既有支持2路或4路的ProLiant刀片服务器，也有采用安腾芯片的Integrity刀片系统，同时还有存储刀片、备份刀片等。同时，惠普BladeSystem c-Class刀片服务器系统已得到客户的广泛认可。根据IDC发布的2006年第四季度报告显示，惠普在刀片服务器的工厂营业额和出货量方面都占据了全球第一的位置。2007年第二季度，惠普刀片市场份额472%，领先竞争对手达15％，而且差距将会继续扩大。作为刀片市场的领导者，惠普BladeSystem c-Class刀片系统将成为数据中心的关键基础设施。

PARSEC体系架构和能量智控：绿色生产线的两大核心战略

作为数据中心的关键基础设施，绿色是刀片系统的重要发展趋势之一，也是数据中心节能的关键所在。HP BladeSystem c-Class刀片系统的创新设计中，绿色就是其关键创新技术之一，其独特的PARSEC体系架构和能量智控技术就是这条绿色生产线的两大关键技术。

HP PARSEC体系结构是惠普刀片系统针对绿色策略的另一创新。目前机架服务器都采用内部几个小型局部风扇布局，这样会造成成本较高、功率较大、散热能力差、消费功率和空间。HP PARSEC（Parallel Redundant Scalable Enterprise Cooling）体系结构是一种结合了局部与中心冷却特点的混合模式。机箱被分成四个区域，每个区域分别装有风扇，为该区域的刀片服务器提供直接的冷却服务，并为所有其它部件提供冷却服务。由于服务器刀片与存储刀片冷却标准不同，而冷却标准与机箱内部的基础元件相适应，甚至有时在多重冷却区内会出现不同类型的刀片。配合惠普创新的 Active Cool风扇，用户就可以轻松获得不同的冷却配置。惠普风扇设计支持热插拔，可通过添加或移除来调节气流，使之有效地通过整个系统，让冷却变得更加行之有效。

惠普的能量智控技术(Thermal Logic)是一种结合了惠普在供电、散热等方面的创新技术的系统级节能方法，该技术提供了嵌入式温度测量与控制能力，通过即时热量监控，可追踪每个机架中机箱的散热量、内外温度以及服务器耗电情况，这使用户能够及时了解并匹配系统运行需求，与此同时以手动或自动的方式设定温度阈值。或者自动开启冷却或调整冷却水平以应对并解决产生的热量，由此实现最为精确的供电及冷却控制能力。通过能量智控管理，客户可以动态地应用散热控制来优化性能、功耗和散热性能，以充分利用电源预算，确保灵活性。采用能量智控技术，同样电力可以供应的服务器数量增加一倍，与传统的机架堆叠式设备相比，效率提升30%。在每个机架插入更多服务器的同时，所耗费的供电及冷却量却保持不变或是减小，整体设计所需部件也将减少。

Active Cool风扇、DPS、电源调整仪：生产线的每个部件都要节能

惠普BladeSystem c-Class刀片系统作为一个“绿色生产线”，通过能量智控技术和PARSEC体系架构实现了“生产线”级的节能降耗，而这条生产线上各组成部件的技术创新则是绿色生产线的关键技术保障。例如，深具革新意义的Active Cool风扇，实现智能电源管理的ProLiant 电源调整仪以及动态功率调整等技术。

风扇是散热的关键部件。风扇设计是否越大越好？答案是否定的。市场上有的刀片服务器产品采用了较大型的集中散热风扇，不仅占用空间大、噪音大，冗余性较差、有漏气通道，而且存在过渡供应、需要较高的供电负荷。

惠普刀片服务器中采用了创新的Active Cool（主动散热）风扇。Active Cool风扇的设计理念源于飞行器技术，体积小巧，扇叶转速达136英里/小时，在产生强劲气流的同时比传统型风扇设计耗电量更低。同时具有高风量（CFM）、高风压、最佳噪音效果、最佳功耗等特点，仅使用100瓦电力便能够冷却16台刀片服务器。这项深具革新意义的风扇当前正在申请20项专利。Active Cool风扇配合PARSEC散热技术，可根据服务器的负载自动调节风扇的工作状态，并让最节能的气流和最有效的散热通道来冷却需要的部件，有效减少了冷却能量消耗，与传统散热风扇相比，功耗降低66％，数据中心能量消耗减少50%。

在供电方面，同传统的机架服务器独立供电的方式相比，惠普的刀片系统采用集中供电，通过创新的ProLiant 电源调整仪以及动态功率调整等技术实现了智能电源管理，根据电源状况有针对性地采取策略，大大节省了电能消耗。

ProLiant 电源调整仪（ProLiant Power Regulator）可实现服务器级、基于策略的电源管理。电源调整议可以根据CPU的应用情况为其提供电源，必要时，为CPU应用提供全功率，当不需要时则可使CPU处于节电模式，这使得服务器可以实现基于策略的电源管理。事实上可通过动态和静态两种方式来控制CPU的电源状态，即电源调整议即可以设置成连续低功耗的静态工作模式，也可以设置成根据CPU使用情况自动调整电源供应的动态模式。目前电源调整议可适用于AMD或英特尔的芯片，为方便使用，惠普可通过iLO高级接口显示处理器的使用数据并通过该窗口进行配置操作。电源调整议使服务器在不损失性能的前提下节省了功率和散热成本。

惠普创新的动态功率调整技术（DPS, Dynamic Power Saver）可以实时监测机箱内的电源消耗，并根据需求自动调节电源的供应。由于电源在高负荷下运转才能发挥最大效力，通过提供与用户整体基础设施要求相匹的配电量， DPS进一步改进了耗电状况。例如，当服务器对电源的需求较少时，可以只启动一对供电模块，而使其它供电模块处于stand by状态，而不是开启所有的供电单元，但每个供电单元都以较低的效率运行。当对电源需求增加时，可及时启动STAND BY的供电模块，使之满足供电需求。这样确保了供电系统总是保持最高效的工作状态，同时确保充足的电力供应，但通过较低的供电负荷实现电力的节约。通过动态功率调整技术，每年20个功率为0075/千瓦时的机箱约节省5545美元。

结束语

传统数据中心与日俱增的能源开销备受关注，在过去十年中服务器供电费用翻番的同时，冷却系统也为数据中心的基础设施建设带来了空前的压力。为了解决节节攀升的热量与能源消耗的难题，惠普公司创新性地推出了新一代绿色刀片系统BladeSystem c-Class和基于动态智能制冷技术DSC的绿色数据中心解决方案，通过惠普创新的PARSEC体系架构、能量智控技术（Thermal Logic）以及Active Cool风扇等在供电及散热等部件方面的创新技术来降低能耗，根据数据中心的大小不同，这些技术可为数据中心节能达到20 %至45%。

以下是在您决定使用刀片服务器前一些需要考虑的因素： 与供应商以及设备人员或者电工协商，确定您需要什么电源和电源连接器的类型，以支持多种刀片服务器中心。许多刀片服务器供应商的网站都提供功率计算器和其他工具以帮助确定可能的电能节约。

项目增长计划和能力需求。审视您的增长计划和对服务器性能、存储器、存储和I/O性能、网络带宽和连通性的要求。一个刀片服务器中心如何实现这些计划为了增强个人刀片服务器组使其具有更好的处理能力、I/O性能和存储性能，您都可做何选择请谨记，一个刀片服务器中心底盘中刀片服务器的数量和大小，都会因供应商和品牌的不同而有所变动。 服务器是否包括多电脑切换器以管理刀片，以及CD/DVD和USB接口的性能。

网络和存储I/O性能的选项是什么服务器是否能在您现有环境下工作

每个刀片底盘支持多少刀片

每个刀片有哪种处理器、芯数和I/O能力

不同服务器刀片支持哪种操作系统

您的服务器刀片是否需要磁盘驱动器，他们是否支持热插拔

对电源和散热有什么要求

是否需要专用电源连接器和架构

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。

下面来比较一下刀片服务器和机架服务器优势。 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，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。 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。

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，刀片也比1U机架价格高，至少不便宜。

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。

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，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，刀片式服务器与机架式相比还没占到绝对的优势。

塔式服务器

塔式服务器一般是大家见得最多的，它的外形及结构都与普通的PC机差不多，只是个头稍大一些，其外形尺寸并无统一标准。

塔式服务器的主板扩展性较强，插槽也很多，而且塔式服务器的机箱内部往往会预留很多空间，以便进行硬盘，电源等的冗余扩展。这种服务器无需额外设备，对放 置空间没多少要求，并且具有良好的可扩展性，配置也能够很高，因而应用范围非常广泛，可以满足一般常见的服务器应用需求。

这种类型服务器尤其适合常见的入门级和工作组级服务器应用，而且成本比较低，性能能满足大部分中小企业用户的要求，目前的市场需求空间还是很大的。

但这种类型服务器也有不少局限性，在需要采用多台服务器同时工作以满足较高的服务器应用需求时，由于其个体比较大，占用空间多，也不方便管理，便显得很不适合。

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。 机架服务器的宽度为19英寸，高度以U为单位（1U=175英寸=4445毫米），通常有1U，2U，3U，4U，5U，7U几种标准的服务器。

这种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。

这种服务器由于在扩展性和散热问题上受到限制，因而单机性能比较有限，应用范围也受到一定限制，往往只专注于某在方面的应用，如远程存储和网络服务等。

在价格方面，机架式服务器一般比同等配置的塔式服务器贵上二到三成。

刀片服务器是一种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。

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，往往要在机箱内装上大型强力风扇来散热。此型服务器虽然空间较节省，但是其机柜与刀片价格都不低，一般应用于大型的数据中心或者需要大规模计算的领域，如银行电信金融行业以及互联网数据中心等。

目前，节约空间、便于集中管理、易于扩展和提供不间断的服务，成为对下一代服务器的新要求，而刀片服务器正好能满足这一需求，因而刀片服务器市场需求正不断扩大，具有良好的市场前景。

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，每一块刀片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。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。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。