刀片伺服器

所謂刀片伺服器(準確的說應叫做刀片式伺服器blade server)是指在標準高度的機架式機箱內可插裝多個卡式的伺服器單元，實現高可用和高密度。是一種HAHD(High Availability High Density，高可用高密度)的低成本伺服器平台，是專門為特殊應用行業和高密度計算機環境設計的，其主要結構為一大型主體機箱，內部可插上許多“刀片”，其中每一塊"刀片"實際上就是一塊系統主板。它們可以通過"板載"硬碟啟動自己的操作系統，如Windows NT/2000、Linux等，類似於一個個獨立的伺服器，在這種模式下，每一塊母板運行自己的系統，服務於指定的不同用戶群，相互之間沒有關聯。不過，管理員可以使用系統軟體將這些母板集合成一個伺服器集群。在集群模式下，所有的母板可以連接起來提供高速的網路環境，並同時共享資源，為相同的用戶群服務。在集群中插入新的"刀片"，就可以提高整體性能。而由於每塊"刀片"都是熱插拔的，所以，系統可以輕鬆地進行替換，並且將維護時間減少到最小。

這些刀片伺服器在設計之初都具有低功耗、空間小、單機售價低等特點，同時它還繼承發揚了傳統伺服器的一些技術指標，比如把熱插拔和冗餘運用到刀片伺服器之中，這些設計滿足了密集計算環境對伺服器性能的需求；有的還通過內置的負載均衡技術，有效地提高了伺服器的穩定性和核心網路性能。而從外表看，與傳統的機架式伺服器/塔式伺服器相比，刀片伺服器能夠最大限度地節約伺服器的使用空間和費用，並為用戶提供靈活、便捷的擴展升級手段。

刀片伺服器比機架式伺服器更節省空間，同時，散熱問題也更突出，往往要在機箱內裝上大型強力風扇來散熱。此型伺服器雖然空間較節省，但是其機櫃與刀片價格都不低，一般應用於大型的數據中心或者需要大規模計算的領域，如銀行電信金融行業以及網際網路數據中心等。

刀片式伺服器已經成為高性能計算集群的主流，在全球超級500強和國內100強超級計算機中，許多新增的集群系統都採用了刀片架構。由於採用刀片伺服器可以極大減少所需外部線纜的數量，可以大大降低由於線纜連接故障帶來的隱患，提高系統可靠性。

通常人們按照外形結構的不同將伺服器分成塔式、機架式、刀片式伺服器三種類型。

● 塔式伺服器

塔式伺服器一般是大家見得最多的，它的外形及結構都與普通的PC機差不多，只是個頭稍大一些，其外形尺寸並無統一標準。

塔式伺服器的主板擴展性較強，插槽也很多，而且塔式伺服器的機箱內部往往會預留很多空間，以便進行硬碟，電源等的冗餘擴展。這種伺服器無需額外設備，對放置空間沒多少要求，並且具有良好的可擴展性，配置也能夠很高，因而應用範圍非常廣泛，可以滿足一般常見的伺服器應用需求。

這種類型伺服器尤其適合常見的入門級和工作組級伺服器應用，而且成本比較低，性能能滿足大部分中小企業用戶的要求，市場需求空間還是很大的。

但這種類型伺服器也有不少局限性，在需要採用多台伺服器同時工作以滿足較高的伺服器應用需求時，由於其個體比較大，佔用空間多，也不方便管理，便顯得很不適合。

● 機架式伺服器

機架伺服器實際上是工業標準化下的產品，其外觀按照統一標準來設計，配合機櫃統一使用，以滿足企業的伺服器密集部署需求。機架伺服器的主要作用是為節省空間，由於能夠將多台伺服器裝到一個機柜上，不僅可以佔用更小的空間，而且也便於統一管理。機架伺服器的寬度為19英寸，高度以U為單位（1U=1.75英寸=44.45毫米），通常有1U，2U，3U，4U，5U，7U幾種標準的伺服器。最常用的有1U 2U。

這種伺服器的優點是佔用空間小，而且便於統一管理，但由於內部空間限制，擴充性較受限制，例如1U的伺服器大都只有1到2個PCI擴充槽。此外，散熱性能也是一個需要注意的問題，此外還需要有機櫃等設備，因此這種伺服器多用於伺服器數量較多的大型企業使用，也有不少企業採用這種類型的伺服器，但將伺服器交付給專門的伺服器託管機構來託管，尤其是很多網站的伺服器都採用這種方式。

這種伺服器由於在擴展性和散熱問題上受到限制，因而單機性能比較有限，應用範圍也受到一定限制，往往只專註於在某方面的應用，如遠程存儲和網路服務等。

（1）大大降低運行管理費用

（2）高處理能力密度，節省寶貴空間和佔地費用

（3）低耗電降低電費

（4）可靠性設計更加完善，減少停機時間

（5）光路診斷

（6）電纜連接點大大減少

（7）冗餘交換模塊和電纜連接

（1）部署刀片數據中心的前期成本較高。

（2）無論刀片伺服器內置的冗餘是多少，都存在所有刀片伺服器宕機和故障的可能性。

（3）對於擁有一個或兩個刀片中心的企業用戶來說，購買備用的部件可能很不划算（如備用機箱等）。

（4）大多數刀片中心都有特殊的供電需求，這可能意味著特殊電纜的額外前期成本。

（5）刀片中心通常採用的是專用網卡和KVM附屬設備，有時候還需要特殊電纜或驅動程序。這樣你的刀片伺服器上運行什麼操作系統就是個問題。

（6）多數刀片中心常用的2.5英寸硬碟通常比非刀片伺服器上使用的傳統3.5英寸SAS/SATA硬碟故障率要高（隨著時間的推移，這種缺陷正在得到改進）。

（7）一旦你承諾使用刀片中心，再購買刀片伺服器時就會受到廠商的限制，這樣從價格的角度來看對供應商不利。

隱患一：刀片機箱的成本的過於昂貴

刀片機箱一般都非常昂貴，即使刀片伺服器本身和機架式伺服器相比還便宜一些。根據各大刀片供應商的產品報價來看，一般容納最多8台刀片伺服器。相比相同規格的機架式伺服器，每一台刀片大約便宜500美元。這意味著即使一個刀片機箱完全配置了8台刀片伺服器，在價格上也會比傳統方式多花費1000美元以上。

另外，每多空一個刀片插槽，就會額外的負擔相應的費用。刀片機箱通常容納8至16台刀片伺服器，對於前期應用並不是很多的企業，前期採購刀片伺服器的成本過高。

隱患二：刀片技術更新變化頻繁

與傳統機架不同，刀片機箱的技術是最新的，而且每一次換代都會要求更換機箱來支持新的刀片伺服器。如果企業的伺服器數量並不多，對於更換機箱所需要的成本是一個不小的挑戰。

隱患三：各大廠商鎖定各自技術

傳統的機架伺服器產品的技術與廠商並沒有過多的聯繫。大多數服務商在機房的機架上混合搭配著各種各樣的伺服器、電源、路由、交換機監控設備和其他設備。而刀片伺服器必須使用特定的廠商，每個產品都不能放棄自己供應商和技術，這將極大增加小服務商的風險。

以下是在您決定使用刀片伺服器前一些需要考慮的因素：

確定電力需求

與供應商以及設備人員或者電工協商，確定您需要什麼電源和電源連接器的類型，以支持多種刀片伺服器中心。許多刀片伺服器供應商的網站都提供功率計算器和其他工具以幫助確定可能的電能節約。

項目增長計劃和能力需求。審視您的增長計劃和對伺服器性能、存儲器、存儲和I/O（輸入輸出埠）性能、網路帶寬和連通性的要求。一個刀片伺服器中心如何實現這些計劃？為了增強個人刀片伺服器組使其具有更好的處理能力、I/O性能和存儲性能，您都可做何選擇？請謹記，一個刀片伺服器中心底盤中刀片伺服器的數量和大小，都會因供應商和品牌的不同而有所變動。

確徠定互通性和網路連通性的各項事宜

如果要實現與現有存儲和網路技術的互通互聯，您需要什麼樣的兼容性和選擇何種I/O與網路連通性？研究一個具體的刀片中心，看它是否能夠提供足夠的存儲與網路連通性以滿足全部伺服器刀片積極高效運作環境的要求。如果您將刀片伺服器與伺服器虛擬化結合應用，就要著眼於總體的存儲與網路I/O的要求。

查詢伺服器和存儲區域網路的互通性

與供應商協商無盤伺服器的互通性和前提或存儲區域網路導入伺服器的各項事宜。伺服器刀片如同傳統的貨架式堆疊伺服器一樣提供了多種選擇，包括處理器核心的數量和類型，存儲器的數量，磁碟驅動器的不同類型、容量和數量，I/O連通性選項。例如，一些刀片伺服器支持夾層卡，它可以附加額外的PCI，PCI-X或PCIe適配器，如乙太網、光線通道或InfiniBand。

問每個供應商如下問題

伺服器是否包括多電腦切換器以管理刀片，以及CD/DVD和USB介面的性能。

網路和存儲I/O性能的選項是什麼？伺服器是否能在您現有環境下工作?

每個刀片底盤支持多少刀片?

每個刀片有哪種處理器、芯數和I/O能力?

不同伺服器刀片支持哪種操作系統?

您的伺服器刀片是否需要磁碟驅動器，他們是否支持熱插拔?

對電源和散熱有什麼要求?

是否需要專用電源連接器和架構?

空間資源的問題

與傳統的機架式的伺服器相比，刀片技術可以節省很大的空間資源。然而，因為刀片的這種高密度性，你必須考慮到動力驅動以及製冷的問題。碩大的底盤和機架在動力驅動和數據中心製冷方面可能會超過你所能承受的負擔。

在有些情況下，如果繼續使用傳統機架式伺服器的數據中心進行整合和鞏固，可能會使得空間資源相當的局限，這就意味著需要建立新的數據中心。在這些情況下，刀片技術可以在成本方面提供巨大的節省。當一個新型的數據中心必須建立的時候，毫無疑問，設計一種使用刀片技術的設施將能夠創建一種新的設備模型，從而產生真正的下一代的數據中心。

伺服器定位：偏遠位置還是中央位置

如果計劃對伺服器系統進行整合，但是仍然需要一定的伺服器安放在偏遠的位置，那麼刀片技術將可以大大的簡化你的這些管理難題。刀片技術擁有很強的遙控管理功能，意味著IT技術員工可以對這些處於偏遠位置的刀片系統進行完全的管理，包括每一項任務，當然物理硬體交換除外。這種刀片技術的底盤管理模塊可以提供遠程控制的能力，可以進行硬體診斷、重新啟動，甚至關閉某些功能。刀片技術還可以簡化站點的某些必要的物理任務，而這主要是通過方便讀取的指示器完成的，例如該指示器可以顯示哪一個刀片出現了問題，從而即使是非技術型的員工也能夠用一個新的刀片換掉這個出現問題的刀片。

刀片管理功能可以與其他的一些管理工具進行整合，例如IBM Director， HP Insight Manager， Dell OpenManage以及微軟的管理工具等。並且，在軟體配置及供應方面，越來越多的軟體工具可以最終勝任這種進程，包括一些大型廠家的工具，也包括一些小型廠家，例如Altiris，Cyclades(被Avocent集團收購)以及Ardence公司等。

遵循動態的配置原則

如果正在將伺服器整合於一個中央位置，並且在某些位置的業餘時間還有一些伺服器處於空閑狀態，那麼可以根據時區的變化，將這些空閑的伺服器配置到其他的應用軟體和地區，這樣就可以提供一些額外的整合和節省。通過它們的模塊方法，刀片技術可以處理和推動這種進程，只要將其與所提供和需要配置的軟體進行結合。如果所使用的刀片是匿名的，並且可以從存儲區域網路(SAN)獲取資源，那麼這個工作進程將變得更加的簡易。虛擬技術軟體可以增加另外的處理層，而這需要多重的虛擬伺服器供應，並且需要在任何時候都擁有多種可行的刀片。

伺服器的數量

因為不同的刀片共享底盤中的公共成分資源，所以要使得自己在底盤和刀片方面的投資成本大致平衡。一般來說，這種平衡點在於每個底盤的投資與5- 6個刀片的投資相當。所以如果在某個地點的伺服器數量少於5台，那麼不要期望有什麼大的發展，在此刀片可能並不是最好的選擇。隨著越來越多的刀片增加到底盤之中，每個刀片的費用將隨之降低，因為它們在共享某些公共的資源(例如能源動力、製冷、轉換模塊等)。然而，需要根據數據中心的製冷能力，對地盤以及機架進行充分的配置。當然這還需要受限於在評測、計劃以及執行進程方面的管理技術員工的數量和能力。

應用軟體的類型

儘管CPU在刀片方面的性能不斷的增長，刀片還是無法跟上高性能計算任務的增長步伐。不斷增加的應用軟體數量需要在一個單獨的系統映像中擁有很強的CPU資源，甚至很多的處理器；這種類型的應用軟體可能比較適合於機架伺服器(儘管該領域的一些刀片廠家正在對此進行辯論)。相反，不斷擴充的應用軟體需要很多的伺服器運行相同的應用軟體(例如網路伺服器，一些應用軟體伺服器，以及一些資料庫伺服器等)，這種應用軟體就比較適合於整合和管理的刀片技術。

還有一個受到刀片技術巨大吸引的領域，那就是"套裝的數據中心"方法；在這種方法下，一台刀片伺服器系統配置所有的偏遠站點所需要的成分。例如，可以配置一台底盤系統，使其擁有網路伺服器、應用軟體伺服器、資料庫伺服器，以及轉換模塊等，並且還包括防火牆工具，下載平衡工具，以及所有存儲或者存儲連通性所適合的東西(NAS或者SAN)。