刀片服務器與機架式服務器的比較分析

張　勇

摘 要：本文介紹了刀片服務器和機架式服務器的主要特點，并通過機房空間使用、機房布線管理、靈活性、采購成本、擴展性和標準、可靠性和維護這六個方面對二者進行了詳細比較和分析。

關鍵詞：刀片服務器機架式服務器比較

中圖分類號：TP368.5 文獻標識碼：B 文章編號：1673-8454（2009）09-0078-02

一、概況

南京農(nóng)業(yè)大學圖書館于2004年擴建完成，建有數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡控制、電源管理三大中心機房，擁有光纖SAN（Storage Area Network，存儲區(qū)域網(wǎng)絡）網(wǎng)絡存儲設備一套，各式服務器十余套。隨著數(shù)字圖書館建設進程的推進，對讀者提供的服務不斷增多，又陸續(xù)購買了一些硬件設備。隨著設備數(shù)量的增加，對這些設備的安裝、管理、維護上的問題也漸漸暴露出來，例如：設備之間連線漸漸增多，給管理人員的安裝帶來不便；機房空間狀況已顯擁擠，已經(jīng)影響后期設備的增加；服務器密集，維護量大；設備電源、散熱等問題也漸漸顯露出來。針對以上的問題，我館在新一輪的設備采購中重點考慮了機架式服務器和刀片服務器。通過前期的調(diào)研，并結(jié)合以往使用維護機架式服務器的一些經(jīng)驗，對這兩種服務器進行了一些比較。

二、刀片服務器和機架式服務器各自的特點

1.機架式服務器及其特點

機架式服務器是指可以直接安裝到標準19英寸機柜當中的服務器，通常這樣的服務器從大小來看有點類似交換機，因此機架式服務器實際上是工業(yè)標準化下的產(chǎn)品，其外觀按照統(tǒng)一標準來設計，配合機柜統(tǒng)一使用，以滿足企業(yè)的服務器密集部署需求。機架式服務器的主要作用是為節(jié)省空間，由于能夠?qū)⒍嗯_服務器裝到一個機柜上，不僅可以占用更小的空間，而且也便于統(tǒng)一管理。一個普通機柜的高度是42U（１Ｕ＝１．７５英寸或４．４厘米），機架式服務器的寬度為19英寸，而大多數(shù)機架式服務器的高度是1U-4U。

機架式服務器的優(yōu)點是占用空間小，而且便于統(tǒng)一管理，但由于內(nèi)部空間限制，擴充性較受限制，例如1U的服務器大都只有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，同時還需要有機柜等設備，因此這種服務器多用于服務器數(shù)量較多的大型企業(yè)使用，也有不少企業(yè)采用這種類型的服務器，但將服務器交付給專門的服務器托管機構(gòu)來托管，尤其是目前很多網(wǎng)站的服務器都采用這種方式。

2.刀片服務器及其特點

2000年底，一家并沒有多大名氣的服務器生產(chǎn)商RLX開始向市場推出單處理器的新型服務器，這種服務器將傳統(tǒng)服務器的所有功能集中在一塊高度壓縮的電路板中，然后再插入到機箱中。根據(jù)其架構(gòu)的特點，這種服務器被命名為“刀片服務器（Blade Server）”。[1]

刀片服務器是一種高可用、高密度的低成本服務器平臺，是專門為特殊應用行業(yè)和高密度計算機環(huán)境設計的，其主要結(jié)構(gòu)為一大型主體機箱，機箱內(nèi)部可插上許多 “刀片”，其中每一塊刀片實際上就是一塊系統(tǒng)母板，類似于一個個獨立的服務器，它們可以通過本地硬盤啟動自己的操作系統(tǒng)；每一塊刀片可以運行自己的系統(tǒng)，服務于指定的不同用戶群，相互之間沒有關聯(lián)；每一塊“刀片”的供電、散熱、網(wǎng)絡連接、外部存儲連接等需求均由刀片機箱統(tǒng)一提供。在實際使用中，可以通過系統(tǒng)軟件將這些主板集合成一個服務器集群。在集群模式下，所有的刀片可以連接起來提供高速的網(wǎng)絡環(huán)境，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。而由于每塊刀片都是熱插拔的，所以，系統(tǒng)可以輕松地進行替換，并且將維護時間減少到最小。

根據(jù)所需要承擔的服務器功能，刀片服務器被分成服務器刀片、網(wǎng)絡刀片、存儲刀片、管理刀片、光纖通道SAN刀片、擴展I/O刀片等等不同功能的刀片服務器。刀片服務器公認的特點有兩個，一是克服了芯片服務器集群的缺點，被稱為集群的終結(jié)者；另一個是實現(xiàn)了機柜優(yōu)化。

三、刀片服務器與機架式服務器比較

1.從空間密度來看刀片服務器和機架式服務器

刀片服務器比機架式服務器更節(jié)省空間，實際上刀片服務器是將機架服務器所占用的空間密度再一次提高了50%。在機柜系統(tǒng)配置好的前提下，將1U機架優(yōu)化服務器系統(tǒng)移植到刀片服務器上，所占用的空間只是原來的1/3～1/2。而在一個標準的機柜式環(huán)境中，刀片服務器的處理密度要提高四到五倍。表1列舉了在處理64節(jié)點的高密度計算服務器環(huán)境里兩種服務器占用空間的情況。

2.從機房布線和管理方面看刀片服務器和機架式服務器

刀片服務器在機房布線只要統(tǒng)一布設網(wǎng)絡線、電源線。刀片服務器之間不需要人為布線；而機架式服務器則要分別對每臺服務器的網(wǎng)絡線、電源線進行配線，如果一個42U的機柜上安裝多臺1U的服務器時，機柜后面的布線就非常多，看起來比較凌亂。

表2列舉了需要8臺可靠性較高的1U機架式服務器和同樣數(shù)量的刀片服務器在線纜數(shù)量和管理上的對比情況。

3.從靈活性看刀片服務器和機架式服務器

早期刀片服務器的靈活性不如機架式服務器。如果用戶需要大容量內(nèi)存的數(shù)據(jù)庫服務器，而又不想通過機群方式構(gòu)建，刀片也會顯得力不從心。因為，有16根內(nèi)存插槽的機架式服務器在市場上很容易買到，而刀片服務器大多只能支持4-8根內(nèi)存插槽。但在時下，隨著技術的不斷進步，單條內(nèi)存的容量不斷增加，且價格不斷下降；一臺刀片服務器中配置32GB以上的內(nèi)存已經(jīng)成為可能。

刀片在高性能數(shù)據(jù)庫應用中，無法通過外部RAID卡來配備磁盤陣列。大多數(shù)情況下，刀片支持2.5英寸的硬盤，這不僅比3.5英寸的硬盤貴，而且性能也差一些，這也是拜“刀片追求高密度”所賜。今天，一個典型的刀片至多只能安裝140GB硬盤，而有不少機架產(chǎn)品卻可以配備2TＢ的存儲能力。在實際使用中，刀片服務器配合SAN或iSCSI等專業(yè)存儲設備可以很好地解決存儲容量偏小的問題。

4.從采購成本來看刀片服務器和機架式服務器

從理論上來說，由于減少了許多重復的不必要的部件，如DVD、電源以及KVM和網(wǎng)絡等線纜，刀片服務器的采購成本會比同等數(shù)量的機架式服務器低。刀片服務器廠商每一家都有自己的專有刀片架構(gòu)，由于具有壟斷性，這使得刀片產(chǎn)品的價格居高不下。

人們都認為，滿配的刀片服務器和同一廠商的最貴的機架服務器相比，成本還是節(jié)省不少。但實際上，如果用戶采取的是“在機箱里逐漸地增加刀片”的做法，就會發(fā)現(xiàn)，機架服務器的性價比更高。因為大多數(shù)刀片及相關產(chǎn)品都比相應的機架產(chǎn)品昂貴，一般刀片機箱需要4000~8000美元，刀片也比1U機架價格高。

5.從擴展性和標準看刀片服務器和機架式服務器

1U機架式服務器的優(yōu)勢在于其采用的是標準服務器設計技術，標準外設，標準接口，具有RAID功能、冗余功能，可獨立運行并承擔任務。在擴展性方面，機架式服務器因為機箱空間小，所以機箱內(nèi)的擴展性能較差，但它可通過服務器群集，或者外接擴展柜的方式進行非常有效的擴展。而刀片服務器在向上擴展和向外擴展方面均具有創(chuàng)新性。添加新服務器一般只需將新的單處理器或多處理器刀片服務器插入到機箱的開放式托架中即可。刀片服務器可插入到已擴展的基礎設施中。此外，機箱內(nèi)部的選件模塊還可使我們添加一旦在外部連接便可實現(xiàn)共享的功能。刀片技術的模塊化設計可實現(xiàn)快速擴展。

在標準化上，IBM、HP和DELL的刀片產(chǎn)品之間沒有統(tǒng)一的標準，還不能相互兼容，而且就是同一廠家不同型號的刀片機箱標準也有不同。機架式服務器是統(tǒng)一的標準來做的，IBM的2U服務器可以安裝在任何一個符合標準的42U的服務器機柜里。

6.從可靠性和維護看刀片服務器和機架式服務器

采用普通1U機架式服務器方案時，由大量的電源線、網(wǎng)線產(chǎn)生的接插點形成了大量潛在的“問題點”，換成刀片服務器機箱和刀片服務器解決方案后，原先的網(wǎng)絡、電源接插點減少了，同時也就增加了系統(tǒng)的可靠性。

刀片服務器的所有關鍵組件均可實現(xiàn)冗余或熱插拔，其中包括冷卻系統(tǒng)、電源、以太網(wǎng)控制器與交換機、中間背板與背板、硬盤及服務處理器。卸下服務器進行維修僅意味著將刀片服務器拖出機箱，這就像拆卸熱插拔硬盤一樣簡單。高級刀片服務器系統(tǒng)提供了實現(xiàn)高度敏感維修的智能方式，高級診斷功能可指導維修人員直接找到故障部件，從而實現(xiàn)快速有效的恢復，有些刀片服務器甚至不會出現(xiàn)單點故障。機架式服務器維護相比刀片則復雜一些。

四、結(jié)論

綜上所述，刀片式服務器可以最大限度地利用數(shù)據(jù)中心的空間，縮短部署的時間，減輕管理員管理負擔，減少能源消耗；機架式服務器硬件配置靈活性強，性價比高。所以，在服務器硬件的選型過程中，各館可根據(jù)機房空間、性價比、人員配置等實際情況結(jié)合應用平臺的需求做出合理的選擇。

參考文獻：

[1]51CTO Network.刀片服務器的標準化之路[EB/OL].[2008-12-29].http://server.51cto.com/Norm-16413.Htm