刀片伺服器

刀片伺服器

刀片伺服器(Blade Server),一種單板型態的伺服器,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,是一種實現HAHD(High Availability High Density,高可用高密度)的低成本伺服器平台。刀片伺服器是機架式主機仿效網路及電信設備的卡板式設計的再進化,其有一個完整的機座,提供電源、風扇散熱、網路通信等功能,而基座上可插置多張單板計算機,因狀似刀片(Blade),因此稱之為刀片伺服器,而基座則稱之為刀片基座。刀片伺服器就像“刀片”一樣,每一塊“刀片”實際上就是一塊系統主機板。

基本簡介

刀片伺服器刀片伺服器

刀片伺服器的設計特點,使其具有很多優點。刀片伺服器的低功耗設計,能節省大量能源,減少能耗。占用空間小,高密度計算的方式有效地節約了空間,對於機房空間緊張或者伺服器託管的企業來說無疑節約了很多的空間成本。刀片伺服器採用集中管理的方式,可以簡化伺服器的管理工作,減少維護費用。最後,採用刀片伺服器來構造伺服器集群,易於維護管理,是最適合用來構造集群的,可以說它從根本上克服了晶片伺服器集群的缺點,被稱為集群的終結者。

按照所需要承擔的伺服器功能,刀片伺服器被分成伺服器刀片、網路刀片、存儲刀片、管理刀片、光纖通道SAN刀片、擴展I/O刀片等幾種,各種刀片承擔系統中不同的功能,可以說,刀片伺服器的發展趨勢必然是從單純的“伺服器整合”發展到可以集成企業的存儲、網路以及交換設備的核心構件。同時,由於多台分散伺服器的管理將集中到一台伺服器的管理,因此也會大大降低IT管理的人員成本,實現IT基礎設施簡化,提高管理效率。

刀片伺服器的套用範圍非常廣泛,尤其是對於那些要求高密度計算的套用。電信、政府、教育和金融是中國刀片伺服器的主要套用行業,四個行業共占約75%的市場份額。這些行業需要高性能的計算環境、便捷的管理和低廉的整體成本,刀片伺服器可以很好的滿足他們的需求。

在中國刀片伺服器市場上,IBM、HP是市場中主要的產品供應商,從銷售額上看,IBM、HP在刀片伺服器市場占據了絕大部分市場份額,而國內品牌僅占很小的份額,據統計,去年刀片伺服器市場上IBM市場占有率為42.0%,HP市場占有率達到了35.8%,而國內廠商“聯想”、“浪潮”、“寶德”等所占市場份額均小於2%。在刀片伺服器日益普及的形勢下,國內刀片伺服器廠商要想取得好的成績,還需付出更多的努力。

類型

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。

塔式伺服器的主機板擴展性較強,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,因而套用範圍非常廣泛,可以滿足一般常見的伺服器套用需求。

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套用,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套用需求時,由於其個體比較大,占用空間多,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,不僅可以占用更小的空間,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占用空間小,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,套用範圍也受到一定限制,往往只專注於在某方面的套用,如遠程存儲和網路服務等。

優點

刀片伺服器刀片伺服器

(1)大大降低運行管理費用

(2)高處理能力密度,節省寶貴空間和占地費用

(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)電纜連線點大大減少

刀片伺服器刀片伺服器

(7)冗餘交換模組和電纜連線

採購須知

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線器的類型,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。

項目增長計畫和能力需求。審視您的增長計畫和對伺服器性能、存儲器、存儲和I/O性能、網路頻寬和連通性的要求。一個刀片伺服器中心如何實現這些計畫䲁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,您都可做何選擇䲁請謹記,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與網路連通性䲁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套用,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接口的性能。

網路和存儲I/O性能的選項是什麼䲁伺服器是否能在您現有環境下工作䲁

每個刀片底盤支持多少刀片䲁

每個刀片有哪種處理器、芯數和I/O能力䲁

不同伺服器刀片支持哪種作業系統䲁

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䲁

對電源和散熱有什麼要求䲁

是否需要專用電源連線器和架構䲁

選用前需解決的問題

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

如果計畫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,那么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組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閒狀態,那么可以根據時區的變化,將這些空閒的伺服器配置到其他的套用軟體和地區,這樣就可以提供一些額外的整合和節省。通過它們的模組方法,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,那么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,那么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、轉換模組等)。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、計畫以及執行進程方面的管理技術員工的數量和能力。

套用軟體的類型

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。不斷增加的套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;這種類型的套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,不斷擴充的套用軟體需要很多的伺服器運行相同的套用軟體(例如網路伺服器,一些套用軟體伺服器,以及一些資料庫伺服器等),這種套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、套用軟體伺服器、資料庫伺服器,以及轉換模組等,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)。

運算格線

刀片伺服器刀片伺服器

從WebHosting到EdgeComputing,刀片伺服器的演化尚未結束,而且還衝到運算技術的第一前線:群集運算(ClusterComputing)與格線運算(GridComputing)。

群集組態的用意主要有二:1、容錯;2、加速。本文的重點在後者。加速群集就是一般俗稱的平行運算(ParallelComputing),以分工合作的螞蟻雄兵方式讓運算工作早點完成,而此方面表現最優異的作業系統為Linux,勝過一般的UNIX、Windows。

既然關鍵是在Linux,那么不一定要用刀片伺服器,使用一般x86Server也頗具成本效益,不過ClusterComputing需要多部獨立Server通過I/O網路串接而成,為了讓空間更精省運算,採行刀片伺服器也成了新趨勢,也因此刺激出刀片伺服器的新設計取向,過去刀片伺服器完全專注於WebHosing,一片刀片伺服器只要一顆CPU,到了EdgeComputing有時需要更為夠力的運算力,開始有1~2CPU的需求,而為了更密切支持ClusterComputing,因此提出2~4CPU的更高端規範,例如惠普ProLiantBL40p就是4CPU的刀片伺服器,或IBMeServerBladeCenterHS40亦是。

不過也有企業認為1顆CPU應對WebHosting與EdgeComputing,以2顆機型應對EdgeComputing與ClusterComputing也是足夠。

另一方面,各個單機裝置、設備的運算力都相當充沛,且幾乎都與網際網路相連,因此將Cluster的運算串連網路更廣義看待,整個網際網路等於串連起全球眾多部電腦,成為一個大型且完全的運算體,但事實卻是各自為政的孤島,運算力、存儲空間的資源無法分享與挪移、調度,為了達大更廣義的資源活化運算,於是GridComputing的理念被提出。1999年左右約在校園嘗試,2002年IBM則開始推展往商務領域的運用,且先從重度運算需求的線上遊戲服務的營運企業試行,而同樣的類屬觀念字還有公用運算(UtilityComputing)、隨需運算(On-DemandComputing)等。

刀片伺服器也是如此,每一片Blade都是獨立的一部Server,相互間通過基座的網路互通,若通過GridComputing技術,則可以實現澈底的資源共享活用,如Sun提出N1GridSystem的執行負荷調度軟體,讓各片刀片伺服器可相互支應工作負荷與借調運算資源。

或許讀者認為GridComputing是跨硬體系統、作業平台的,與刀片伺服器無直接關連性,然若進一步推敲,可以發現刀片伺服器在密度運算比以及價格運算比上都有高度的競爭力,加上自開創以來就對Linux保持最佳支持性,而Linux又是跨平台性最高的作業系統,最適合用來實現GridComputing,如此全球電腦互連的環境下,刀片伺服器在成本、空間、用電、性能上都比其他傳統Server更具競爭力。

端緣運算

刀片伺服器刀片伺服器

刀片伺服器於2001年誕生後的數年間,眾多大廠看好而加入,走向多元套用型態時期。刀片伺服器從2001年由RLX提出後,以當時的國際知名企業而言,最先回響的自是RLX的母公司:COMPAQ,之後惠普宣稱也發布刀片伺服器,但其實僅是電信設備用的單板信息系統,一直到2002年5月惠普正式收並COMPAQ,惠普才算有ISP/IDC領域之用的刀片伺服器。接著也有戴爾,不過戴爾的刀片伺服器在密度上並不高,在3U空間只能安置6片,只比1U多1倍密度,而非RLX的多7倍。

2004年第3季才有更高密度的刀片伺服器,但這種動作也被諸多人士認定為:刀片伺服器的高利時代已經過去,邁入成熟銷售期。至於IBM,IBM不依循RLX、COMPAQ的3U基座設計,而採行7U基座(可裝14片)。之後Sun也加入戰局,也是3U基座,但可置納的Server又更少了些,RLX為3U內24片,惠普/COMPAQ為3U內20片,Sun則為16片。更之後才有日系企業,如NEC、富士通等。各地本土硬體企業也有自規設計的刀片伺服器。2003年出貨增長率高達300%。

即便WebHosting市場(通常也是中小企業申請自有網站的需求市場)再大,也不足以讓如此多家企業湧入,IBM、Sun之所以跨入刀片伺服器市場,完全就是看在整個“端緣運算,EdgeComputing”的新伺服生態環境(EcoSystem)的成形,亦是DedicatedServerAppliance(簡稱DSA,專用功能的精簡伺服器),這也使得刀片伺服器在2003年能有300%的出貨量增長(IDC統計)。

所謂端緣運算,指的是網際網路運用日益發達後,與網際網路基礎服務密切關連的網路套用,WebHosting只是其中之一,其他還有MailServer、WebCaching、Firewall,以及更多基礎網路運用功能,如VPN(虛擬私有網路)、QoS(頻寬管理)、LoadBalance(負載平衡)、SSL加速、IDS(入侵偵測)等。

EdgeComputing:簡單、嬌小,高擴充性這些基礎網路服務都有一個特性,那就是執行的工作相當簡單、嬌小、且例行,許多甚至在簡單的32MB~256MB之快閃記憶體(FlashMemory)內就可以完整存儲執行程式,連光碟、硬碟都不需要。另一個特點則是:即便工作負荷增加,也可以直接加添新伺服器來分擔負荷,各機幾乎完全獨立作業,沒有資料庫伺服器的信息集中化、一致化的問題,也不是執行一般商用軟體般地單一工作的重度負荷,而是多量且各自無關連的小服務工作運算。

刀片伺服器刀片伺服器

由於網際網路基礎服務仍持續在變化,未來將要迎接IPv6、VoIP、MediaStreaming等各種演變,因此端緣運算確實該存在、建立,這使得ISP/IDC機房內除了DBServer、APServer外,在即將通往網際網路前,又多了一層的EdgeServer,負責最後在網際網路上傳遞時的各種轉化,包括信息顯示型態的轉化,如前端存取的是PC,則給予最豐富的呈現效果,但若是電視、手機,則會依據存取裝置的解析度、出色能力等,給予適當的呈現變化,因此運算機房內,最深層的是DataLayer,次為ApplicationLayer,最後要連線網際網路時則還要通過PresentationLayer,這一層亦多與EdgeServer的進階套用息息相關。

刀片社區生態的建立、推行、經營——>大廠支持成為明日之星如此,刀片伺服器從純WebHosting的功用,擴展成可以實現更多種基礎網路套用的系統平台,才使IBM、Sun願意投入,並以經營社區、生態的想法來推倡刀片伺服器,鼓勵獨立軟硬體企業回響其提出的刀片伺服器,例如IBM與QLogic、Brocade、Cisco、Nortel等企業合作,為IBMBladeCenter提供各種網路交換設備,同樣的Sun方面除了提供內容負載平衡方面的刀片(ContentLoadBalancingBlade)、SSL加速的刀片(SSLProxyBlade)外,也提供WebServer、Firewall的刀片設計參考架構。

此外,刀片伺服器講求薄利多銷,是刺激CPU用量的好機會,除英特爾外,IBM、Sun也希望藉此增加自有CPU的用量,紛紛推出使用POWER、SPARC架構的刀片伺服器,不過L英特爾(Linux+英特爾)的總體價格性能比實在太誘人,相信POWERBlade、SPARCBlade的銷量不會太多,而RLX則初期使用Transmeta的CPU,之後也有用英特爾CPU。

刀片、端緣背後的最大支柱:自由軟體最後也是最重要的是,過去刀片伺服器能在WebHosting領域闖出一片天,除Linux外,Apache、PHP、MySQL等都功不可沒,之後之所以能擴大到整個Edge領域,也是倚賴各種開放原碼軟體所賜,如Proxy/CacheServer使用Squid,MailServer使用Sendmail,Firewall使用ipChain/IPTABLE,FileShare使用Samba,DomainNameServer(DNS)使用BIND,以及DirectoryServer使用OpenLDAP等,一堆自由授權且性能穩定都優異的軟體,才讓以L英特爾為主的刀片伺服器在市場上有更強力的後援。

市場潛力

刀片伺服器刀片伺服器

刀片伺服器在2004年11月的Top500超級電腦運算排名中已擠至4th,且還有41套入榜中,甚至超級電腦的專精企業:CrayResearch,其新設計的超級運算架構:XD1,也是採行類刀片伺服器的模組化設計,模組化已必然是所有Server不可迴避的設計趨勢,而此趨勢的率先典範正是刀片伺服器所帶動。

此外過去各種特有的超級電腦,也都急速地被LinuxCluster系統所取代,無論科學運算、工程運算,其龐大的運算系統,都從整房間降至整機櫃,從整機櫃降至整機箱,現在正逐漸往整單片的方向發展中,並將過往的機櫃機箱視為共同服務的基座,模化式的運算架構將是未來的主流。LinuxCluster能在科學、工程界廣為受用,開放源碼的最高再編譯彈性首居其功。

既然ClusterComputing可以用較低的硬體與作業系統成本,獲得與過去高端Server相近的性能,但卻不能執行ERP、CRM等商用軟體,只有能重新編譯的科學、工程軟體可以支持執行,實在可惜,因此Oracle提出RAC(RealApplicationCluster),以低價LinuxServer或低價UNIXServer構成Cluster組態,並提供在Cluster組態上執行的企業級資料庫,如此商用軟體就有可能不需重新進行原碼的再編譯,而享受到更低廉運算能本的好處。之後Oracle9iRAC也提升成能跨平台、跨網路的Oracle10g,等於將適用範疇從Cluster擴展至Grid。

OracleRAC使Cluster系統跨入商用領域,然此屬於後端方案。最後刀片伺服器也開始支持商用前端,如ClearCube、惠普等提出BladePC(刀片型個人電腦),類似過去的ThinClient(精簡型電腦)概念,但提供給資管者集中控管硬體的方便,而這同樣是從刀片伺服器衍生而來,只是將WebHosting的套用改成一般商用PC的套用而已,並在前端搭配遙控裝置來存取使用。

相關詞條

相關搜尋

熱門詞條

聯絡我們