刀片機

不過，管理員可以使用系統軟件將這些母板集合成一個服務器集羣。在集羣模式下，所有的母板可以連接起來提供高速的網絡環境，並同時共享資源，為相同的用户羣服務。在集羣中插入新的"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。

在雲數據中心時代，採用機架服務器進行應用軟件整合、虛擬化與採用刀片服務器處理，孰優孰劣？

為了弄清楚刀片服務器和機架服務器各自的優點和缺點，我們採用了IBM公司的兩種處於相同技術水平的服務器系列――HS21和HS21 XM刀片服務器，以及X3550和X3650機架服務器，我們將測試重點放在兩類服務器的績效水平、動力消耗以及易處理性這幾個指標上。因為不同廠商的刀片服務器產品功能接近，我們認為這一測試結果也可推及其他刀片供應商，如戴爾、惠普等，儘管只用一個供應商的產品進行測試代表性可能不夠強。我們發現，刀片服務器減少了硬件組件的電力消耗，但卻並未完全消除――這是總體使用成本（TCO）的決定性因素。相同性能的IBM刀片服務器和機架服務器相比，刀片服務器能效更高，並且更容易使用。當只購買一台或兩台服務器時，機架服務器比刀片服務器更便宜。從另一個角度説，採用刀片配置需要將產品鎖定在一個供應商身上，而機架服務器則不需要，因為機架服務器可以根據需要陸續增加。

上述兩款刀片機器採用了IBM Blade Centre H（BC-H）機箱，機箱內包括一台10GB的以太網交換機，一台4GB的以太網交換機和四台動力供給裝置。HS21XM採用的是2.33GHz英特爾四核CPU，HS21則採用了2.0GHz的CPU。HS21XM採用的是16GB的DDR2內存，HS21系列採用的是8GB的DDR2內存。

從説明書中可知，這兩款刀片服務器在性能上與IBM的x3550機架服務器接近，x3550的唯一優點在於機箱內部空間更大。IBM的x3560 2U服務器包括三個RAID 5結構的RAID驅動，一個RAID控制器和一個熱備用磁盤。

這兩款刀片服務器的價格：HS21 7100美元；HS21 XM9800美元。此外，BC-H機箱的價格大概是17000美元。機架服務器的價格是7900到9300美元，具體價格取決於CPU性能，附加內存量以及附加驅動器的RAID控制器數量。

刀片服務器的問題在於其仍不能用來運行部分應用軟件，比如需要大量隨機、不定量存儲量擴展的應用軟件。

儘管在CPU性能相當、內存配置相同的情況下，測試結果顯示兩類服務器性能基本相同。但這並不盡然，我們的經驗表明所有供應商可以很快適應1U或者2U的模式，而刀片服務器供應商卻不得不提前計劃以適應新的主板元件組。

刀片服務器的密度有時會阻礙其運行，刀片服務器比機架服務器重，刀片服務器底板也有着潛在的缺陷。其次，採用刀片服務器的數據中心往往只能鎖定在一個供應商身上，提供存儲區域網絡（SAN）交換機或者以太網交換機，因為這些設備必須放置在刀片服務器的機箱內。對於大廠商來説，選擇的技術組件與當前的網絡運行中心（NOC）相吻合。如果所有組件工作的協調性不高，費用仍將很低。

我們測試的兩類服務器性能非常接近，都採用了英特爾CPU（每台服務器裏一對），從速度的角度來看，由於有的採用RAID 1，有的採用RAID 5，所以稍有區別。我們通常使用的基準測試LMBench3顯示，處理器fork+exceve（這是用來處理I/O文件和內存更換的）平均可執行289.9個微指令，這使速度提高了40%。所有服務器的測試結果基本相同，只有HS21 XM樣機和x3650樣機上的RAID驅動器的NT-文檔系統和ext3-格式化驅動器速度快一點。同時由於X3650和x3550機組2.66GHz的CPU頻率，因此其性能也更好一些。

通過對這些服務器性能特徵進行對比，我們可看到這些服務器性能差別不大。

通常，人們並不夠重視大型服務器運行過程中的最大支出：電力消耗。

IBM公司的刀片服務器和機架服務器預算比我們測試的要高一些。在我們的測試中，環境温度比較低（大約是華氏68度），同時IBM公司沒能給我們提供完全組裝好的刀片服務器機箱，這兩個原因使得電力消耗比預計的低。通過增加測量數量，我們獲得了14台組裝在機箱中的刀片服務器和14台機架服務器各個指標的對比結果。

如果數據中心冷卻和電力系統、以及數據中心所在地的地面承載狀況（地面的承載能力基本上要達到1噸）較好，從五年的電力消耗來看，一個裝滿刀片服務器的機箱總運行成本最低。

與刀片服務器的組件，以及組裝完好的刀片服務器來進行對比，機架服務器消耗的電能更多，而這導致了五年中機架服務器的基礎結構支出的增加。機架服務器可採用RAID 5，而儘管一台刀片服務器由於配置附加存儲器而使支出增加，但是電力消耗仍低於機架服務器。

最多可配置14個刀片的IBM刀片服務器價格為117400美元。加上電力消耗（冷卻系統的費用不計入在內），總費用為123900美元。

對於x3550 1U服務器，價格為7900到116700美元之間。加上六路10G以太網和24路Gigabit以太網交換機以及動力消耗支出，總支出將是129200美元。X3650的總資本支出為129800美元（每台9300美元），在增加了上述10G以太網和Gigabit以太網交換機並加上總電力支出後，費用是150700美元。

裝配好的BC-H刀片服務器機箱和同樣數目的x3650服務器，五年之後價格差別大約是18%。

刀片服務器的維修速度比機架服務器快，這有多方面原因。首先，刀片服務器的電力供給通常是由其他組件完成的，因此體積和重量都比較小。我們可以用三秒鐘時間將一個刀片從機箱中取出，而從機架上取出一個機架服務器則需要一分鐘以上，這是在線路管理組件設計和配置合理的情況下。如果線路設計混亂，所需時間會更長。

我們測量了一旦一個機組從機架上取下來，進行內存和硬件驅動（服務器管理員最經常更換的服務器組件）更換所需的時間。從將設備重新裝入機架的時間，以及讓服務器重新啓動繼續運行的時間來看，刀片服務器花費的時間比機架服務器短的多，因為機架服務器的線路需要重新連接。

為何刀片服務器的維修時間較短，原因是電力線路從80根減少到8根。以太電纜（銅纜或光纜）的數目也可以明顯減少，同時也減少了線路混亂的問題。

管理組件也帶來了附加費用的增長。我們測試IBM服務器的過程中，採用IBM Director來管理測試服務器。Director必須被安裝在機架服務器或刀片服務器上，並需要支付額外的安裝費用，儘管運行這一組件所需存儲量不大。

我們下載了各類操作系統，並利用Director將其配置在刀片和機架服務器上。一些供應商按安裝次數或服務器數目來對管理組件收費。核算這些應用軟件的費用很重要，因為這些軟件可節約時間。

刀片服務器的隨機存儲介質是有限的。我們測試的刀片服務器可進行RAID配置，但僅限於配置RAID 1或者RAID 0無冗餘磁盤陣列。這就意味着在這種情況下，容量被配置在服務器中的驅動器限制在288GB（最大值，我們測試了兩個73GB的刀片服務器驅動器）。有些人説288GB足夠了，但這是峯值，僅僅在ISCSI，光纖通道或其他SAN連接方式配置很好的情況下才能達到。

與此相對，通過採用四個驅動器，2U x3650的服務器可內置一個RAID 5。這些驅動器，同內置於刀片服務器的一樣，可更改以適應更大存儲需要，但是在機組已經開始運行某一應用軟件後，驅動器就不可再更改。

有了更多本地的可用空間，固定機架服務器的本地存儲能力會更高。一些供應商在1U模式的機架服務器上配置了相同的存儲量。如果未來存儲需求增長超過服務器內的可用空間，那麼刀片服務器就需要連接到內置SAN。對於有SAN的企業，很容易開展刀片服務器附件配置，並進行各式光纖SAN組裝。如果沒有SAN，可使用ISCSI，併入基於ISCSI虛擬流量通過以太網所消耗的帶寬。

將附加I/O卡配置在刀片或機架服務器上也是可行的。IBM產品將PCI以及PCI Express（PCI-E）卡配置在機架服務器上，使其靈活性更高。刀片服務器和機架服務器的內存選項相似。

刀片服務器另一個潛在的缺陷是供應商服務。如果你選擇了一個刀片服務器供應商，你的企業就會被這一供應商的服務政策、組件的可用性所限制。在購買的服務器配置為1U的情況下，企業不會受到限制，因為有眾多供應商提供1U產品，但是當購買的為組裝刀片服務器的機箱時，企業對廠商的依賴度就會大大增加。

刀片密度代表了每英尺的計算處理能力。裝載四個9U的IBM刀片服務器的機箱同一個42U的機架所佔用的空間差不多（略有多餘的空間），這意味着大約有20000瓦的熱量需要進行冷卻。四十個配置在同一機架上的x3550機架服務器耗費的功率是75%。同一構造中，可配置的刀片服務器數目是56，而可配置的機架服務器數目為40。

刀片服務器和機架服務器的性能基本相同，刀片服務器更易於管理和開展服務。我們進行刀片服務器購買和配置時應考慮供應商的能力，以及當地存儲量的限制。然而，一個企業，如果擁有配置優良的數據中心基礎架構，並且可以跟一個好的供應商合作，你將感到刀片服務器是很好的選擇。