雷网主机的刀片服务器与机架式服务器有何异同？

近几年，服务器市场上最为热门的服务器架构莫过于刀片服务器了，它大量的出现在各种媒体上，各大厂商也推出了各种相应的机型。刀片服务器与传统的服务器比到底有什么优势呢？消费者选购服务器时该怎样选择呢？本文就把刀片服务器与传统的机架式服务器进行比较，向大家介绍两者在选择方面的一些经验。 在刀片式服务器与机架式服务器的比较方面，我们主要关注的是产品的投资成本、性能配置、扩展能力、能耗、维护与管理等方面。下面通过一个具体的实例来进行比较。这个实例就是IBM的HS21和HS21 XM两款刀片服务器，以及配置相当的x3550、x3650机架式服务器。 HS21和HS21 XM两款刀片均以IBM Blade Center H（BC-H）为机箱。BC-H机箱由一个10GB以太交换机、一个1GB以太交换机和四个电源供电系统组成。XM系列刀片配的是一对233GHz的Intel四核处理器，而HS21的一对四核CPU的频率则为20GHz；XM的内存为16GB DDR2，而HS21只有8GB。 以上配置与IBM x3550机架式服务器差别不大，只是主频提高了些，为266GHz。而IBM x3650是2U双路四核机架式服务器，处理器主频最高为30GHz。 投资成本比较 大家都知道，刀片服务器的价格不菲，再谈谈大家最为关注的投资总成本。首先看单台机的比较（价格来源于IBM网上的报价，均为标准配置）。 标准HS21刀片服务器售价为$7,100，而HS21 XM版刀片服务器售价为$9,800，两者的区别在于CPU的频率、内存的大小，还有XM上的RAID 0/1配置。而用来安装刀片的BC-H机箱则高达$17,000。机架服务器x3550的报价为$7,900，相应的x3650的报价为$9,300。 经过简单的比较可以看出，由于刀片服务器的机箱价格原因，导致了单刀片时的刀片服务器价格（$7,100+$17,000=$24,000，或者$9,800+$17,000=$26,800）比单机架式服务器的价格（$7,900，或者$9,300）要贵许多。 试想一下，如果HS21或者HS21 XM刀片服务器中安装了2个刀片，则刀片服务器价格为： $7,1002+$17,000=$31,000，或者$9,8002+$17,000=$36,600，而两台x3550、x3650机架式服务器的价格分别为：$7,9002=$15800，或者$9,3002=$18600。这样一来，刀片服务器的总体成本仍比机架式的要贵。但这并不能就说刀片服务器价格都比机架式服务器的要贵，因为我们可以看到，就单个“刀片”而言，它的确要比单台机架式服务器便宜，只是所用的刀片机箱拖累了整个成本。只要有适当的“刀片”规模，刀片服务器的最终总体成本肯定会小于多台机架式服务器的总体成本低的。而且我们这里还没有考虑到多台机架式服务器连接所需的交换机价格。 如在刀版机箱中安装了14块“刀片”的情况下，安装HS21“刀片”时的总成本为： $7,10014+$17,000=$116,400；如果安装的是HS21 XM“刀片”，则总成本是：$9,80014+$17,000=$154,200。 而14台x3550的总成本为：$7,90014=$110,600；14台x3650的总成本为：$9,30014=$130,200。注意最终的总成本还要计算一台24口的1G光纤以太网交换机成本，约$12,500。则以上两种采用机枷式服务器方案的总成本就分别变为：$123,100和$142,700。对比一下上面的两种刀片服务器方案总成本上升就可以知道，14块HS21“刀片”的刀片服务器总成本要比两种14台机架式服务器方案都便宜。采用14块HS21 XM“刀片”的刀片服务器总成本与贵的那种14台机x3650架式服务器方案总成本相当。 运行性能比较 经一些专业的测试机构测试表明，以LMBench3对服务器进行其中一项最苛刻的测试——processor fork+execve（主要测试数据在I/O和内存间的传送速度），H21和H21 XM刀片服务器的测试结果为2899微秒，而x3550机架服务器则为1732微秒，速度上提高了40%（时间越长，速度越低）。这是由于在H21和H21 XM刀片服务器是所配置的是RAID1，而在机架式的x3550和x3650服务器上配置的是RAID5。其他方面的测试结构显示，这几款服务器的性能均不相上下，因为这些服务器的单元配置都基本上一样，都采用了两个四核Intel处理器，在主频上测试时也选择了差不多的配置。这样一来，在性能上，刀片服务器与机架式服务器没有太多区别，主要区别仅体现在由磁盘阵列影响的数据存取能力上。 扩展能力比较 在扩展能力上，我们要从两个方面进行比较。一是单台服务器的比较，另一方面就是服务器群集扩展的比较。 刀片服务器中的单台服务器就是各个“刀片”。在这些“刀片”中由于它们的高密度决定了他们的扩展能力非常有限。这既是刀片服务器的优点，同时也是必然的缺点。一般的“刀片”只配备了两块硬盘，最多只配置RAID 1镜像，或者RAID 0无冗余性能硬盘阵列，这就意味着硬盘容量不能超过刀片厂商规定的最大容量，也不能最大限度地提升服务器磁盘读写性能。这就是我们前面介绍的刀片服务器的processor fork+execve测试结果远不如机架式服务器的原因了。除非服务器安装和配置了iSCSI,、光纤通道或其它SAN连接，否则“刀片”很难在磁盘容量和读写性能方面不可能有实质性的提高。 与刀片服务器中的“刀片”不同，机架式服务器的扩展空间要大许多，这、样也就可以配置更多的组件。如2U的x3650机架式服务器内置了RAID 5，配有四个硬盘：三个组成RAID，一个做为热后备硬盘。有的厂商甚至给1U的机架式服务器内安置了等同于2U的存储容量设备。 除了磁盘方面的扩展能力外，在内存、I/O扩展槽方面，存在同样的现象，那就是刀片服务器的“刀片”扩展能力不如机架式服务器。 另外，刀片服务器还有另一个潜在缺点，就是它的专有性。如果你选择一个厂商的刀片服务器，那就意味着服务项目、部件更新都要听从于该厂商，而无法使用其它厂商的服务和组件。而且，一般情况下，未来更新、更快的CPU还是会首先采用在机架服务器上。 在扩展能力的群集方面，刀片服务器具有先天优势，只需要把各个“刀片”插入到刀片机箱中，利用自身的群集管理软件就可以很轻松地配置刀片服务器群。而机架式服务器要组建集群就没那么容易了，它必须另外购买群集管理软件，而且网络连接、配置更复杂。 能耗方面的比较 相比于性能，服务器运行的最大成本——能耗费用常常被忽视。由于机架式服务器上安装的部件更多，而且现在的刀片服务器已有专门为其优化的处理器选择，所以总体上来说，刀片服务器的能耗要远比机架式服务器的低。据一些测试机构测试表明，相同配置的刀片服务器群与机架式服务器集群，能耗要低近20%。这对于只有少数几台服务器的小公司来说，没什么太大差别，但如果一个公司中有几十、上百台这样的服务器，这个效益就非常明显增加了。 管理方面的比较 在一些大公司中，服务器的维护与管理成本也是非常高的。一般说来，刀片服务器的维护要比机架服务器来的便捷。首先，刀片的尺寸和重量便于处理。我们能在3秒钟内取出一片刀片，相比之下，拉出一个机架部件可能需要超过一分钟。而且，刀片服务器中的线缆数（包括电源线、双绞线或光纤电费）要远比同等规模的机架式服务器集群少，因为“刀片”之间共享了同一个带有电源、风扇、“刀片”交换底座，都是由刀片机箱提供。线缆的减少对于服务器的维护与管理提供了诸多方便。 另外，像前面说的刀片服务器中的各刀片可以通过自带的群集管理软件进行统一管理，而机架式服务器要配置成服务器群集，需要另外购买群休管理软件，而且配置相对来说更复杂些。 但同时我们也要看到，由于刀片的技术在厂商间的相对封闭，刀片服务器无法做到像机架式服务器那样可以随时相互替换，缺乏灵活性。这给服务器的维护与管理带来一定的不便，可能经常会需要请服务商来支持了。这一点必须要充分意识到。 鉴于以上各方面的比较结果，可以看出，刀片服务器与机架式服务器并没有哪个占有绝对优势，这也决定了不同企业用户有不同的选择。 如果单从总体成本来考虑的话，对于只需少数几台服务器的中小型企业说，选择机架式服务器更加合适。况且在运算性能、扩展能力上，机架式服务器都更有保障，比较适合快速增长的中小型企业特点。 如果是中型以上的企业，所需的服务器比较多，则选择刀片服务器更加合适。下方面管理更加容易，另一方面，总体成本、能耗方面也能节省一大笔开支。刀版服务器的扩展能力不足完全可以通过多“刀片”集群，SAN存储网络来弥补。而这些，对于中型以上企业来说又几乎是标准配置，可以说无需另外投资就能实现与机架式服务器集相当的性能。

所谓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，实现高可用和高密度。每一块"刀片"实际上就是一块系统主板。它们可以通过"板载"硬盘启动自己的 *** 作系统，如Windows NT/2000、Linux等，类似于一个个独立的服务器，在这种模式下，每一块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，管理员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，并同时共享资源，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。
这些刀片服务器在设计之初都具有低功耗、空间小、单机售价低等特点，同时它还继承发扬了传统服务器的一些技术指标，比如把热插拔和冗余运用到刀片服务器之中，这些设计满足了密集计算环境对服务器性能的需求；有的还通过内置的负载均衡技术，有效地提高了服务器的稳定性和核心网络性能。而从外表看，与传统的机架/塔式服务器相比，刀片服务器能够最大限度地节约服务器的使用空间和费用，并为用户提供灵活、便捷的扩展升级手段。
刀片服务器的特点
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。
集群终结者
众所周知，作为一种负载均衡技术，服务器集群已经在有效提高系统的稳定性和核心网络服务的性能方面被广泛采用，在集群系统中，若要提供更高端的运算和服务性能，只需增加更多的单元就可以获得更高的性能。更为重要的是，服务器集群还可以为任何一台单独的服务器提供冗余和容错功能。
目前IT行业正在大力发展适应宽带网络、功能强大可靠的计算机。在过去的几年里，宽带技术极大地丰富了信息高速公路的传输内容。服务器集群和RAID技术的诞生为计算机和数据池的互联网应用提供了一个新的解决方案，而其成本却远远低于传统的高端专用服务器和大型机。但是，服务器集群的集成能力低，管理这样的集群使很多管理员非常头疼。尤其是集群扩展的需求越来越大，维护这些服务器的工作量简直不可想像，包括服务器之间的内部连接和摆放空间的要求。这些物理因素都限制了集群的扩展。刀片服务器的出现适时地解决了这些问题。在集群模式下，刀片服务器所有的主板可以连接起来提供高速的网络环境，共享资源。同时每个刀片都可内置监视器和管理工具软件， 配置一台高密度服务器就可以解决一台到一百台服务器的管理问题，如果需要增加或者删除集群中的服务器，只要插入或拔出一块板即可，将维护时间减少到最小。就这个意义上来说，Blade Server从根本上克服了服务器集群的缺点。
实现机柜优化
从某一角度而言，刀片服务器实现了机柜优化的自然飞跃。刀片服务器将机柜式服务器所占用的空间密度再一次提高了50%。资料显示，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里，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，1U配置需要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"的刀片服务器，只需要9个机柜，却包括了以太网交换机的空间。在相同的面积内，数据中心可以通过部署刀片服务器获得8倍于机架式服务器的服务器租赁收益。
另外，刀片服务器采用集中管理的方式，可以简化服务器的管理工作。在IT人员日益匮乏的今天，采用刀片服务器的企业可以减少雇佣工资高昂的服务器管理和维护人员，从而降低维护费用。还有，刀片服务器的低功耗设计也会显著减少能耗，节约能源的同时减少了费用。
作为一种新兴的服务器产品，读者可能还缺乏对它的直观认识。每台刀片服务器一般由机柜和刀片组成，因此刀片服务器的标识由机柜的型号和刀片的型号共同构成，而不像以往的服务器那样由一个单一的服务器型号所代表。刀片通过机柜背板上的CompacPCI接口与之相连接。服务器机柜一般可以容纳8片至数十片刀片。刀片以服务器刀片为主，而每个服务器刀片都是一个功能完整的服务器。
在此，我们以一款常见的一种刀片服务器向大家介绍一下，以了解其基本构成。
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相应刀片服务器。
目前最为常见的服务器刀片一般采用1颗为的Intel Pentium Ⅲ处理器，并采用ServerWorks LC-E芯片组、Intel 815芯片组、Via Pro266芯片组，支持的内存容量和类型由芯片组决定，内存类型一般为具有ECC功能的SDRAM或DDR。由于刀片服务器的散热问题较为严重，在设计中也有厂商采用了低功耗的Transmeta 5600处理器。目前，HP、Sun也正致力于把它们的RISC处理器制作成服务器刀片，只是尚未面世。
除连接机柜背板的接口外，服务器刀片上一般还具有一个PMC扩展接口，可以连接PMC接口的扩展卡，如SCSI卡、光纤存储卡等，其功能相当于PCI扩展槽，只是相应接口的扩展卡价格略贵。 服务器刀片采用与笔记本电脑相同规格的65mm(25英寸)硬盘，一般只安装 *** 作系统和简单的应用软件，性能较低。
网络刀片
网络刀片的功能相当于局域网交换机，从而提供良好的网络监控和管理功能。网络刀片普遍提供10/100Mbps端口，以双绞线的方式连接服务器刀片，对外提供高速上连通道(千兆端口)。采用NAS存储方式的刀片服务器经常会配备2个网络刀片，其中一个专门用于连接NAS设备。每个刀片支持10/100/1000M以太网连接，并且可以在背板上安装10/100/1000M的2-4层交换机，这样就可以把系统中每个槽位上安装的刀片与交换机连接起来，提供一个基于IP的交换网络。通过集成这种总线，刀片服务器系统可以很好地集成IP业务和语音业务，提供各种不同的电信增值服务。
存储刀片
存储刀片可以被视为一个硬盘模块，通过背板总线或者硬盘接口线向服务器刀片提供存储功能。存储刀片上一般配备2块性能较高90mm(35英寸)硬盘，接口类型有IDE、SCSI和光纤通道(Fiber Channel)接口。
管理刀片
第一代刀片服务器的KVM(Keyboard、VGA、Mouse)刀片可以说是功能最为简单的管理刀片，提供对所有服务器刀片的管理控制。KVM刀片，提供键盘、鼠标、显示器接口，KVM刀片经常还包括软驱和光驱，便于使用者直接 *** 作服务器刀片。KVM刀片上提供切换开关，用于在机柜上的不同刀片之间或者不同机柜之间进行切换。第二代刀片服务器具备更加强大的管理功能，但是各家产品各不相同。管理刀片往往通过服务器刀片上集成的监控管理芯片进行1台或多台刀片服务器的集中监控和管理。管理刀片向服务器机柜内的其他刀片提供必要的配置信息，并在某些刀片发生故障时接收报警信息，并向监控程序发出报警。
CompactPCI ：刀片服务器的标准
CompactPCI开放式标准架构很好地平衡了业界标准，包括硬件、 *** 作系统、应用开发工具、能快速有效开发高利润的电信增值服务，同时使传统上以专有软硬件架构为主的电信建设转型，能享受开放系统带来成本大幅降低及大众化业界标准 *** 作系统的好处。这一转变让设备及服务供应商找到了数以百万计的开发者，并开始采用具高可靠性、高扩展性和高性能的CompactPCI宽频通讯平台。
CompactPCI总线标准是建立刀片服务器的基础。它是惟一的标准，同时也是标准纷争的起源。CompactPCI目前有2个主要的版本，即 10版和20版，它们在接口定义的完善程度上不尽相同。早期的刀片服务器全部采用CompactPCI 10的标准，背板带宽也限定在32位PCI之内，这些产品属于第一代刀片服务器。2002年最新推出的刀片服务器部分采用CompactPCI 20标准，背板支持64位PCI通信，称之为第二代刀片服务器。由于标准的版本不同，两代刀片服务器之间不能完全兼容。
目前为止，只有HP一家声称完全按照CompactPCI标准设计刀片服务器，而其他服务器厂商只是在总线和接口标准方面遵循CompactPCI，在刀片的尺寸上没有完全按照该标准去执行。
应用模式指南
刀片服务器的应用很广泛，尤其是对于计算密集型应用，比如天气预报建模、数据采集、数据仿真、数字影象设计、空气动力学建模等等。而对于行业应用，如电信、金融、 IDC/ASP/ISP应用、移动电话基站、视频点播、Web主机 *** 作及实验室系统等，刀片服务器依然能大显身手。刀片服务器的出现使其在2001年底的服务器市场上占据一块相对于机架式服务器来说不算小的市场份额。而随着2002年技术的发展尤其是InfiniBand技术开始扮演重要角色，刀片服务器将逐渐成为主流服务器并占据较大的市场份额。
刀片服务器的使用范围相当广泛。下面我们列出两个典型的应用模式进行简单的介绍。
应用模式1：网站Web服务器
这种方式可充分发挥刀片服务器密度高、可群集以及可远程管理的优势。网站可以用刀片服务器组成高密度的群集，用来实现高访问量的Web服务器，后端再连接中高端的服务器或群集系统作为数据库服务器。存储服务提供商可以采用同样的前端方案，后端配合NAS设备来提供存储服务。与普通机架服务器相比，刀片服务器在这类应用中的优势在于占用机位少，可有效节省托管费用。
应用模式2：中小企业网络服务器
当前的企业网络需求是多方面的，需要类型多样的服务，其中有些服务可以安装在一台机器上，而有些则需要使用至少一台备份机器或者群集。与之相对应，任何一个刀片系统既可以独立运行，也可以与其他服务器组成群集或互为备份。根据企业的实际需要进行搭配。这种方式可充分发挥刀片服务器易管理、配置灵活和可扩展性好的优势。 使用刀片服务器进行群集并与存域网相结合，这可以胜任大数据量吞吐的数据库并行处理。对于企业来说，这种高密度不仅节约了宝贵的机柜空间，还节约了布线成本，并可节电，从而降低对UPS的要求。
塔式服务器应该是大家见得最多，也最容易理解的一种服务器结构类型，因为它的外形以及结构都跟我们平时使用的立式PC差不多，当然，由于服务器的主板扩展性较强、插槽也多出一堆，所以个头比普通主板大一些，因此塔式服务器的主机机箱也比标准的ATX机箱要大，一般都会预留足够的内部空间以便日后进行硬盘和电源的冗余扩展。
由于塔式服务器的机箱比较大，服务器的配置也可以很高，冗余扩展更可以很齐备，所以它的应用范围非常广，应该说目前使用率最高的一种服务器就是塔式服务器。我们平时常说的通用服务器一般都是塔式服务器，它可以集多种常见的服务应用于一身，不管是速度应用还是存储应用都可以使用塔式服务器来解决。
就使用对象或者使用级别来说，目前常见的入门级和工作组级服务器基本上都采用这一服务器结构类型，一些部门级应用也会采用，不过由于只有一台主机，即使进行升级扩张也有个限度，所以在一些应用需求较高的企业中，单机服务器就无法满足要求了，需要多机协同工作，而塔式服务器个头太大，独立性太强，协同工作在空间占用和系统管理上都不方便，这也是塔式服务器的局限性。不过，总的来说，这类服务器的功能、性能基本上能满足大部分企业用户的要求，其成本通常也比较低，因此这类服务器还是拥有非常广泛的应用支持。
机架式服务器的外形看来不像计算机，而像交换机，有1U（1U=175英寸）、2U、4U等规格。机架式服务器安装在标准的19英寸机柜里面。这种结构的多为功能型服务器。
对于信息服务企业（如ISP/ICP/ISV/IDC）而言，选择服务器时首先要考虑服务器的体积、功耗、发热量等物理参数，因为信息服务企业通常使用大型专用机房统一部署和管理大量的服务器资源，机房通常设有严密的保安措施、良好的冷却系统、多重备份的供电系统，其机房的造价相当昂贵。如何在有限的空间内部署更多的服务器直接关系到企业的服务成本，通常选用机械尺寸符合19英寸工业标准的机架式服务器。机架式服务器也有多种规格，例如1U（445cm高）、2U、4U、6U、8U等。通常1U的机架式服务器最节省空间，但性能和可扩展性较差，适合一些业务相对固定的使用领域。4U以上的产品性能较高，可扩展性好，一般支持4个以上的高性能处理器和大量的标准热插拔部件。管理也十分方便，厂商通常提供人相应的管理和监控工具，适合大访问量的关键应用，但体积较大，空间利用率不高。

三类服务器的划分是根据具体的应用环境。
塔式服务器像台式机一样，占用空间比较大，适合一些小型企业使用。
机架式服务器是针对企业的密集部署需求，以19英寸机架作为标准宽度的服务器类型。将服务器放置到机架上，不仅有利于日常的维护与管理，也可能避免意想不到的故障。
刀片服务器是近几年比较流行的一种高可用、高密度服务器架构，是专门为特殊应用行业和高密度计算环境设计的，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。

其实机架式服务只是服务器的一种类型而已，服务器按照外形可以分为机架式服务器、塔式服务器以及刀片服务器，其中机架式服务器是最为常见的。机架式服务器在外观设计方面通常都是采用工业标准化的服务器生产模式，在设备上的外观方面有统一的标准，通常有1U、2U、3U、4U等几种标准。像思腾合力就是提供GPU高性能计算，而且还是英伟达的官方授权的代理商，服务器的种类还是比较多的，像你有兴趣的机架式服务器他们也是有的，你可以去当面了解下。

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