怎樣為數(shù)據(jù)中心“減肥”

企業(yè)要不要采用信奉“瘦為美”原則的最新一代刀片服務器？最新的刀片系統(tǒng)提供了更強的靈活性，有望為臃腫的數(shù)據(jù)中心“減肥”，前提是你的基礎(chǔ)設施能夠支持功耗和散熱方面的要求。 

如果說對數(shù)據(jù)中心而言最重要的是以比較低的成本獲得比較強的計算功能，那么刀片服務器應該是近來最熱門的技術(shù)。與1U服務器相比，刀片服務器管理起來更容易，而且總體擁有成本（TCO）比較低——最新測試表明，如今的刀片服務器處理器密度整整提高了4倍，而且功耗節(jié)省了20%到30%。

那么，為什么調(diào)研公司Gartner Dataquest預測去年的刀片服務器交付量只有區(qū)區(qū)85萬臺、僅占服務器銷售總量的10%呢？原因就是前幾代刀片服務器就像是只流行了一陣子的減肥法——重炒作、輕兌現(xiàn)。盡管廠商做出了誘人承諾，但與傳統(tǒng)服務器相比，刀片服務器的費用節(jié)省幅度并不大。幾年前我們評估的系統(tǒng)多半還沒有擺脫第一代產(chǎn)品面臨的困境: 8塊或者10塊刀片的底座占用的機架空間與相當?shù)腎U系統(tǒng)一樣，而且刀片與背板之間的I/O帶寬存在局限性，因而它們比較適合與Web服務器合并，而不是運行關(guān)鍵的數(shù)據(jù)庫。

但即便如此，有一個事實顯露無遺: 管理刀片系統(tǒng)要比管理一個個機架系統(tǒng)容易得多。

最新動態(tài)

如今，刀片服務器的設計得到了改進，底座擁有足夠的中間背板（midplane）吞吐量和模塊性，從而可以在三到五年的期限內(nèi)提供投資保護。處理器密度得到了提高，功耗也要比想象的來得低。

它們還提供異常靈活的功能。廠商們?yōu)镮/O通道配備了額外功能，可以為目標環(huán)境提供足夠的帶寬; 或者在IT部門覺得合適時，可以分配I/O資源，而不是將刀片服務器限制于某幾種I/O: 互聯(lián)件、網(wǎng)絡或者存儲系統(tǒng)。這些廠商似乎在仿效核心交換機廠商: 讓幀的尺寸足夠大，以便容納在可預見的將來你所需要的任何信息。

企業(yè)級刀片服務器也終于流行起來。據(jù)Gartner Dataquest公司預測，到2011年，刀片交付量將增加到230萬臺，占服務器銷售總量的將近22%。據(jù)Imex Research公司預測，雖然刀片系統(tǒng)仍比1U服務器來得昂貴，但運營費用有望節(jié)省30%左右。這些變化的實現(xiàn)將讓最新一代的刀片服務器非常適合于要求很高的核心應用和服務器虛擬化應用。

這是刀片服務器廠商們想要告訴你的事實。但比較遺憾的是，盡管能減少功耗，但這種高密度系統(tǒng)對能源的需求仍會給許多比較舊、甚至一些比較新的數(shù)據(jù)中心的整套基礎(chǔ)設施帶來重擔。你也許能夠把機架上的處理器密度增至4倍，但能在確保需求用電的同時減少散熱嗎？

許多數(shù)據(jù)中心的管理人員都回答說，不能。據(jù)數(shù)據(jù)中心用戶組織委托艾默生網(wǎng)絡能源公司最近進行的一項調(diào)查顯示，到2011年，目前的數(shù)據(jù)中心設施有96%預計會達到功耗和散熱能力方面的極限。40%的調(diào)查對象提到了熱量密度或者功率密度是自己目前面臨的最大問題。

大多數(shù)一級服務器廠商現(xiàn)在都提供刀片服務器系列。Gartner Dataquest、IDC及讀者用戶們一致認為，IBM、惠普和戴爾依次是市場上的前三甲。IBM所占的份額比惠普多了大約10個百分點; 而戴爾的份額不及惠普的一半，遠遠落在第三位。其他沒有一家廠商的市場份額是兩位數(shù)，不過從我們的測試結(jié)果來看，戴爾應當提防Sun了。

IBM想顯示實力，它提議以自己的設計作為刀片系統(tǒng)模塊和互聯(lián)的統(tǒng)一標準。雖然實現(xiàn)標準化會讓企業(yè)受益，但我們并不認為IBM的提議是最佳解決方案。

我們曾邀請戴爾、Egenera、富士通、惠普、IBM、Rackable Systems和Sun各自送來一臺基本刀片系統(tǒng)進行測試，包括一個底座和四塊基于x86的服務器刀片（具有以太網(wǎng)連接功能）。我們的測試環(huán)境是EqualLogic的新款PS3800XV iSCSI SAN陣列和Nortel 5510 48端口千兆以太網(wǎng)數(shù)據(jù)中心交換機。結(jié)果只有惠普、Rackable Systems和Sun答應參與測評。

物有所值

惠普帶來了新的10U C系列BL7000c機架，隨帶全高和半高的ProLiant BLc服務器刀片各兩塊; Sun送來的是最近發(fā)布的19U Sun Blade 8000 Modular System，隨帶四個全高Sun Blade X8400服務器模塊; Rackable Systems則提供了五個Scale Out服務器刀片模塊。

Rackable在節(jié)點數(shù)量方面是絕對的冠軍。Rackable的設計不是基于8塊或者10塊刀片的底座，而是支持更多的刀片: 其專有的無源式機架設計可以支持88塊刀片，而且側(cè)重于直流電應用。如果你需要數(shù)量眾多的處理器，那么Scale Outs可能正合你的心意。

讓我們最感到興奮的是，惠普和Sun提供的刀片將來可以進行擴展，可適應下一代處理器和高速I/O接口。這些系統(tǒng)提供的中間背板帶寬將非常適合于正在迅速逼近千兆以太網(wǎng)和8Gb/10Gb速率的光纖通道適配器及交換機。這些出眾的產(chǎn)品顯然是為提供投資保護而設計的。

惠普也即將推出面向以太網(wǎng)和光纖通道的“虛擬連接”（Virtual Connect）這一新技術(shù)?！疤摂M連接”模塊是惠普及其BladeSystem C系列所特有的，允許四個互連的BladeSystem底座連接成“虛擬連接”域，進而可以為這個域分配面向光纖通道的全球名稱（World Wide Names）集合，或者面向以太網(wǎng)的MAC和IP地址。這些地址進行內(nèi)部管理，可由“虛擬連接”系統(tǒng)動態(tài)分配給這些底座上的一塊塊刀片。通過在底座層面而不是在刀片或者適配器層面管理這些變量，單塊刀片就可以保持運行。這樣一來，系統(tǒng)管理員換掉失效的模塊或者分配用于故障替換的熱備件就比較容易了。

簡化工作

提高可用性的集群功能和監(jiān)控管理功能是刀片系統(tǒng)的兩大功能。確實，廠商們竭力宣傳自己的系統(tǒng)并不需要第三方管理軟件或者鍵盤、顯示器和鼠標（KVM），并以此作為一大賣點。

傳統(tǒng)服務器的物理配置、安裝及布線是很費時間的過程，必須在計劃停機時間內(nèi)進行，以確保機架上的其他服務器不會受到意外干擾。哪怕像更換失效的網(wǎng)卡或者電源這么簡單的事情也有很大風險。

但刀片系統(tǒng)模塊旨在可以進行熱交換，用不著把整個底座拆下來。服務器維護所需的時間從幾小時縮減到了幾分鐘，而大多數(shù)刀片系統(tǒng)提供的統(tǒng)一管理界面可以從軟件角度大大簡化服務器管理過程。

我們測試的這三個系統(tǒng)都提供隨帶的刀片級網(wǎng)絡管理界面，另外還提供可從遠程操作的KVM和USB端口，以便直接連接。

Rackable提供的工具可以對眾多的遠程服務器進行控制。不過與基于底座的刀片系統(tǒng)相比，Rackable的Scale Out在設計時明顯忽視了比較重要的集成特性，譬如通過以太網(wǎng)的遠程KVM和桌面重定向操作。另外，Rackable的無底座設計也無法提供統(tǒng)一的管理界面。

反過來，惠普和Sun在服務器層面和底座層面都提供極其詳細、基于Web的管理和監(jiān)控功能。譬如說，兩種系統(tǒng)都提供無人值守（lights-out）的集成管理界面，讓我們可以針對底座上所有刀片進行狀態(tài)監(jiān)控和系統(tǒng)配置。

但惠普的ProLiant在管理方面表現(xiàn)尤為出眾。惠普提供了額外的特性: 為基于Web的控制系統(tǒng)添加了本地多功能液晶界面。界面位于每個底座的底部，支持Web界面里面的所有管理特性，用不著把筆記本電腦或者KVM連接到底座上。一開始，多了一個液晶面板并沒有引起我們的太多注意，但后來我們被這個小面板具有的簡潔性和靈活性所折服?；萜盏腎nsight Display界面無論是遠程還是本地都一個樣，它提供了基于角色的安全性、上下文相關(guān)幫助、描述問題部件位置的圖形化顯示，以及可以讓異地技術(shù)人員與底座旁邊操作的人員進行互動的聊天模式。不難想象: 這種雙向通信功能在分布式企業(yè)有多大的用處。

走環(huán)保道路

數(shù)據(jù)中心的能源和散熱費用達到了前所未有的高度，并不是只有簽收電費單的人才注意到這一點。去年7月，美國眾議院通過了5646號議案，并提交給了參議院。這項措施命令環(huán)境保護署分析聯(lián)邦政府和私營企業(yè)的計算機數(shù)據(jù)中心規(guī)模迅速擴大、耗用大量能源的問題。議案起草人提到了每年數(shù)據(jù)中心的電費已經(jīng)高達33億美元，估計一個占地10萬平方英尺的數(shù)據(jù)中心每年要付近600萬美元的電費。

較密集的系統(tǒng)運行起來更快，但散發(fā)出來的熱量也更多了，服務器的運行成本很可能會在短短四年內(nèi)遠高于最初的購買價。因為任何刀片系統(tǒng)實際使用的能源都取決于許多變化因素，譬如處理器、內(nèi)存、芯片組和磁盤類型等等，所以幾乎不可能確定這方面的絕對贏家。這三家廠商都說，與類似配置的傳統(tǒng)服務器相比，自己的系統(tǒng)估計可以把能源費用減少20%到25%。它們都提供了溫度監(jiān)控功能。

Rackable的直流電選項功能讓人眼前一亮，這可以讓在整個數(shù)據(jù)中心實施了大規(guī)模直流電配電系統(tǒng)的企業(yè)最大程度地節(jié)省費用。惠普和Sun提供的基于底座的刀片系統(tǒng)其節(jié)能效果主要歸功于能夠在機架層面統(tǒng)一分配功率、統(tǒng)一散熱。不過惠普使這個概念更進了一步: 它的熱能智控（Thermal Logic）技術(shù)可以在刀片、機箱和機架等層面不間斷監(jiān)控溫度水平和能量使用狀況，還可以動態(tài)優(yōu)化氣流和功耗，以便保持在預定的功率分配范圍內(nèi)。

昂貴的占用面積

刀片系統(tǒng)的另一個重要優(yōu)點在于能夠把大量處理功能塞入到最小的機架空間上。當然，看一家廠商這方面做得多好，不能光看處理器的數(shù)量，還要看刀片如何組合成群、如何提供。

Rackable的并列和背對背放置的機架每平方米占地面積達到的處理器密度顯然最大——最多可以裝88個雙處理器服務器，相當于每個機架176個處理器; 如果是雙核處理器，數(shù)量還要翻番，從而使Rackable在這方面遙遙領(lǐng)先于惠普和Sun。

密度方面的第二名是惠普。四個10U BladeSystem c7000機箱裝在一個機架里面; 每個機箱可以容納16個雙處理器半高刀片，從而能把128個處理器塞入到一個傳統(tǒng)機架。每個機架可以裝兩個19U Sun Blade 8000底座，每個底座可處理10個四處理器服務器模塊，這樣每個機架總共可以容納80個處理器。

但處理器密度僅僅是一個方面。

對刀片系統(tǒng)進行比較時，雙處理器刀片和四處理器刀片之間的區(qū)別值得一提。Rackable和惠普的雙處理器系統(tǒng)基本上相當于傳統(tǒng)的1U和2U服務器，而每個四處理器Sun Blade X8400相當于一個傳統(tǒng)的4U服務器。這樣的配置支持把繁重得多的任務分配給一塊塊刀片，因而Sun的系統(tǒng)更加適用于要求很高的應用。

檢查帶寬

現(xiàn)代的IT環(huán)境對數(shù)據(jù)帶寬的重視程度不亞于對處理功能的重視。這意味著，如果刀片服務器要與傳統(tǒng)服務器一較高下，就得跟上幾種高速傳輸架構(gòu)的步伐，譬如4Gb光纖通道、4倍速InfiniBand和萬兆以太網(wǎng); 同時仍要支持多路千兆以太網(wǎng)鏈路，用于傳送管理流量和基本網(wǎng)絡流量。

說到背板帶寬總量，我們發(fā)現(xiàn)惠普和Sun的設計沒有多大差異。無論PCIe、光纖通道、InfiniBand，還是以太網(wǎng)，它們本質(zhì)上都是串行傳送。這其實歸結(jié)為誰擁有最大的帶寬，而這方面的冠軍是Sun。

之所以這是個重要的IT問題，原因在于，如果決定購買某一款刀片系統(tǒng)，你在一段時間內(nèi)將被某一家廠商的硬件平臺牢牢束縛。確保你所購買的底座能夠適應將來的高速接口和處理器，這可以提供投資保護。

我們剛才提到了Sun Blade 8000擁有很高的帶寬，其中間背板可以處理高達每秒9.6太位（9.6 Tbps）的合并吞吐率。據(jù)Sun介紹，這相當于即使你算上協(xié)議開銷及其他因素，每個刀片的可用帶寬仍高達160 Gbps。

如果以純粹的線速率衡量，惠普的BladeSystem C系列可提供5 Tbps的中間背板帶寬，這完全足以讓每個刀片支持多種高速傳輸架構(gòu)?；萜者€在鄰近的刀片插座之間提供額外的高速交叉連接，旨在提高多刀片集群應用的性能，同時支持將來針對存儲應用添加特定的刀片。

至于Rackable Systems，雙千兆以太網(wǎng)端口提供的2Gbps也許是Scale Out設計中最薄弱的一個環(huán)節(jié)——這低得多的帶寬是其不足之處，恐怕會限制它在許多高性能、高帶寬應用中的用途。

I/O問題的另一個方面是端口多樣性和靈活性。刀片系統(tǒng)有可能比數(shù)量總和同等的機架服務器來得出色，這是因為前者能夠使用集成的交換機模塊來共享對多路互連的支持、減少所布線纜。Sun Blade在這方面具有的潛力最大，因為其PCIe中間背板架構(gòu)可提供數(shù)量可觀的帶寬。不過說到可用背板交換機和直通模塊，目前惠普的BladeSystem C系列提供的端口密度顯然最大。（清水編譯）

鏈接：這一切得花費多少？

結(jié)果證明，對價格進行純粹的同類比較是毫無意義的舉動，因為參加測評的三家廠商采用的各種方法很難進行直接比較。為了在價格方面進行評分，我們讓惠普和Rackable的基于皓龍285的兩塊雙處理器服務器刀片與Sun的基于皓龍885的一塊四處理器刀片進行比較。我們確保在比較每個系統(tǒng)的價格時，每塊刀片都采用類似的內(nèi)存、SATA存儲系統(tǒng)以及雙端口千兆以太網(wǎng)連接功能，底座/機架功能的差異并沒有考慮在內(nèi)。

Rackable的Scale Outs其兩塊雙處理器刀片的價格為9780美元，按單個處理器而言是其中價格最便宜的方案?；萜誃ladeSystem處于中間水平，兩塊ProLiant BL465c半高刀片的價格為11768美元。你要是算上與另外兩款系統(tǒng)的端口數(shù)量相符所需的兩個PCIe Express千兆以太網(wǎng)模塊的成本，同等的Sun Blade每塊刀片價格高達24855美元。

這沒有什么好奇怪的，因為Sun X8400刀片是一款四處理器系統(tǒng)，它將比雙處理器系統(tǒng)來得昂貴，這是預料之中的必然定局。對Sun來說客觀地講，這就好比拿兩個雙路1U服務器與一個四路4U服務器進行比較。即使各款配置的處理器數(shù)量一樣，四路CPU服務器的成本也要高得多。 (ccw)