刀片機

　　在用數(shù)據(jù)中心時代，采用機架服務(wù)器進行應(yīng)用軟件整合、虛擬化與采用刀片服務(wù)器處理，孰優(yōu)孰劣？
　　為了弄清楚刀片服務(wù)器和機架服務(wù)器各自的優(yōu)點和缺點，我們采用了IBM公司的兩種處于相同技術(shù)水平的服務(wù)器系列――HS21和HS21 XM 刀片服務(wù)器，以及X3550和X3650機架服務(wù)器，我們將測試重點放在兩類服務(wù)器的績效水平、動力消耗以及易處理性這幾個指標(biāo)上。因為不同廠商的刀片服務(wù)器產(chǎn)品功能接近，我們認(rèn)為這一測試結(jié)果也可推及其他刀片供應(yīng)商，如戴爾、惠普等，盡管只用一個供應(yīng)商的產(chǎn)品進行測試代表性可能不夠強。
　　我們發(fā)現(xiàn)，刀片服務(wù)器減少了硬件組件的電力消耗，但卻并未完全消除――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(wù)器和機架服務(wù)器相比，刀片服務(wù)器能效更高，并且更容易使用。當(dāng)只購買一臺或兩臺服務(wù)器時，機架服務(wù)器比刀片服務(wù)器更便宜。從另一個角度說，采用刀片配置需要將產(chǎn)品鎖定在一個供應(yīng)商身上，而機架服務(wù)器則不需要，因為機架服務(wù)器可以根據(jù)需要陸續(xù)增加。
　　產(chǎn)品細(xì)節(jié)
　　上述兩款刀片機器采用了IBM Blade Centre H（BC-H）機箱，機箱內(nèi)包括一臺10GB的以太網(wǎng)交換機，一臺4GB的以太網(wǎng)交換機和四臺動力供給裝置。HS21XM采用的是2.33GHz英特爾四核CPU，HS21則采用了2.0GHz的CPU。HS21XM采用的是16GB的DDR2內(nèi)存，HS21系列采用的是8GB的DDR2內(nèi)存。
　　從說明書中可知，這兩款刀片服務(wù)器在性能上與IBM的x3550機架服務(wù)器接近，x3550的唯一優(yōu)點在于機箱內(nèi)部空間更大。IBM的x3560 2U服務(wù)器包括三個RAID 5結(jié)構(gòu)的RAID驅(qū)動，一個RAID控制器和一個熱備用磁盤。
　　這兩款刀片服務(wù)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(wù)器的價格是7900到9300美元，具體價格取決于CPU轉(zhuǎn)速，附加內(nèi)存量以及附加驅(qū)動器的RAID控制器數(shù)量。
　　刀片服務(wù)器的問題在于其仍不能用來運行部分應(yīng)用軟件，比如需要大量隨機、不定量存儲量擴展的應(yīng)用軟件。
　　盡管在CPU轉(zhuǎn)速相當(dāng)、內(nèi)存配置相同的情況下，測試結(jié)果顯示兩類服務(wù)器性能基本相同。但這并不盡然，我們的經(jīng)驗表明所有供應(yīng)商可以很快適應(yīng)1U或者2U的模式，而刀片服務(wù)器供應(yīng)商卻不得不提前計劃以適應(yīng)新的主板元件組。
　　刀片服務(wù)器的密度有時會阻礙其運行，刀片服務(wù)器比機架服務(wù)器重，刀片服務(wù)器底板也有著潛在的缺陷。其次，采用刀片服務(wù)器的數(shù)據(jù)中心往往只能鎖定在一個供應(yīng)商身上，提供存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（SAN）交換機或者以太網(wǎng)交換機，因為這些設(shè)備必須放置在刀片服務(wù)器的機箱內(nèi)。對于大廠商來說，選擇的技術(shù)組件與當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)運行中心（NOC）相吻合。如果所有組件工作的協(xié)調(diào)性不高，費用仍將很低。
　　我們測試的兩類服務(wù)器性能非常接近，都采用了英特爾CPU（每臺服務(wù)器里一對），從速度的角度來看，由于有的采用RAID 1，有的采用RAID 5，所以稍有區(qū)別。我們通常使用的基準(zhǔn)測試LMBench3顯示，處理器fork+exceve（這是用來處理I/O文件和內(nèi)存更換的）平均可執(zhí)行289.9個微指令，這使速度提高了40%。所有服務(wù)器的測試結(jié)果基本相同，只有HS21 XM樣機和x3650樣機上的RAID驅(qū)動器的NT-文檔系統(tǒng)和ext3-格式化驅(qū)動器速度快一點。同時由于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(wù)器性能特征進行對比，我們可看到這些服務(wù)器性能差別不大。
　　電力消耗
　　通常，人們并不夠重視大型服務(wù)器運行過程中的最大支出：電力消耗。
　　IBM公司的刀片服務(wù)器和機架服務(wù)器預(yù)算比我們測試的要高一些。在我們的測試中，環(huán)境溫度比較低（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(wù)器機箱，這兩個原因使得動力消耗比預(yù)計的低。通過增加測量數(shù)量，我們獲得了14臺組裝在機箱中的刀片服務(wù)器和14臺機架服務(wù)器各個指標(biāo)的對比結(jié)果。
　　如果數(shù)據(jù)中心冷卻和動力系統(tǒng)、以及數(shù)據(jù)中心所在地的地面承載狀況（地面的承載能力基本上要達(dá)到1噸）較好，從五年的動力消耗來看，一個裝滿刀片服務(wù)器的機箱總運行成本最低。
　　與刀片服務(wù)器的組件，以及組裝完好的刀片服務(wù)器來進行對比，機架服務(wù)器消耗的電能更多，而這導(dǎo)致了五年中機架服務(wù)器的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)支出的增加。機架服務(wù)器可采用RAID 5，而盡管一臺刀片服務(wù)器由于配置附加存儲器而使支出增加，但是動力消耗仍低于機架服務(wù)器。
　　最多可配置14個刀片的IBM刀片服務(wù)器價格為117400美元。加上動力消耗（冷卻系統(tǒng)的費用不計入在內(nèi)），總費用為123900美元。
　　對于x3550 1U服務(wù)器，價格為7900到116700美元之間。加上六路10G以太網(wǎng)和24路Gigabit以太網(wǎng)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（每臺9300美元），在增加了上述10G以太網(wǎng)和Gigabit以太網(wǎng)交換機并加上總動力支出后，費用是150700美元。
　　裝配好的BC-H刀片服務(wù)器機箱和同樣數(shù)目的x3650服務(wù)器，以五年來計算，價格差別大約是18%。
　　其他方面問題
　　刀片服務(wù)器的維修速度比機架服務(wù)器快，這有多方面原因。首先，刀片服務(wù)器的動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幾箱中取出，而從機架上取出一個機架服務(wù)器則需要一分鐘以上，這是在線路管理組件設(shè)計和配置合理的情況下。如果線路設(shè)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(nèi)存和硬件驅(qū)動（服務(wù)器管理員最經(jīng)常更換的服務(wù)器組件）更換所需的時間。從將設(shè)備重新裝入機架的時間，以及讓服務(wù)器重新啟動繼續(xù)運行的時間來看，刀片服務(wù)器花費的時間比機架服務(wù)器短的多，因為機架服務(wù)器的線路需要重新連接。
　　為何刀片服務(wù)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(shù)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(wù)器的過程中，采用IBM Director來管理測試服務(wù)器。Director必須被安裝在機架服務(wù)器或刀片服務(wù)器上，并需要支付額外的安裝費用，盡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(tǒng)，并利用Director將其配置在刀片和機架服務(wù)器上。一些供應(yīng)商按安裝次數(shù)或服務(wù)器數(shù)目來對管理組件收費。核算這些應(yīng)用軟件的費用很重要，因為這些軟件可節(jié)約時間。
　　刀片服務(wù)器的局限
　　刀片服務(wù)器的隨機存儲介質(zhì)是有限的。我們測試的刀片服務(wù)器可進行RAID配置，但僅限于配置RAID 1或者RAID 0無冗余磁盤陣列。這就意味著在這種情況下，容量被配置在服務(wù)器中的驅(qū)動器限制在288GB（最大值，我們測試了兩個73GB的刀片服務(wù)器驅(qū)動器）。有些人說288GB足夠了，但這是峰值，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(dá)到。
　　與此相對，通過采用四個驅(qū)動器，2U x3650的服務(wù)器可內(nèi)置一個RAID 5。這些驅(qū)動器，同內(nèi)置于刀片服務(wù)器的一樣，可更改以適應(yīng)更大存儲需要，但是在機組已經(jīng)開始運行某一應(yīng)用軟件后，驅(qū)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(wù)器的本地存儲能力會更高。一些供應(yīng)商在1U模式的機架服務(wù)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(wù)器內(nèi)的可用空間，那么刀片服務(wù)器就需要連接到內(nèi)置SAN。對于有SAN的企業(yè)，很容易開展刀片服務(wù)器附件配置，并進行各式光纖SAN組裝。如果沒有SAN，可使用ISCSI，并入基于ISCSI虛擬流量通過以太網(wǎng)所消耗的帶寬。
　　將附加I/O卡配置在刀片或機架服務(wù)器上也是可行的。IBM產(chǎn)品將PCI以及PCI Express（PCI-E）卡配置在機架服務(wù)器上，使其靈活性更高。刀片服務(wù)器和機架服務(wù)器的內(nèi)存選項相似。
　　刀片服務(wù)器另一個潛在的缺陷是供應(yīng)商服務(wù)。如果你選擇了一個刀片服務(wù)器供應(yīng)商，你的企業(yè)就會被這一供應(yīng)商的服務(wù)政策、組件的可用性所限制。在購買的服務(wù)器配置為1U的情況下，企業(yè)不會受到限制，因為有眾多供應(yīng)商提供1U產(chǎn)品，但是當(dāng)購買的為組裝刀片服務(wù)器的機箱時，企業(yè)對廠商的依賴度就會大大增加。
　　小結(jié)
　　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(wù)器的機箱同一個42U的機架所占用的空間差不多（略有多余的空間），這意味著大約有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(wù)器耗費的功率是75%。同一構(gòu)造中，可配置的刀片服務(wù)器數(shù)目是56，而可配置的機架服務(wù)器數(shù)目為40。
　　刀片服務(wù)器和機架服務(wù)器的性能基本相同，刀片服務(wù)器更易于管理和開展服務(wù)。我們進行刀片服務(wù)器購買和配置時應(yīng)考慮供應(yīng)商的能力，以及當(dāng)?shù)卮鎯α康南拗啤Ｈ欢�，一個企業(yè)，如果擁有配置優(yōu)良的數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)架構(gòu)，并且可以跟一個好的供應(yīng)商合作，你將感到刀片服務(wù)器是很好的選擇。

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