怎样为数据中心“减肥”

企业要不要采用信奉“瘦为美”原则的最新一代刀片服务器？最新的刀片系统提供了更强的灵活性，有望为臃肿的数据中心“减肥”，前提是你的基础设施能够支持功耗和散热方面的要求。 

如果说对数据中心而言最重要的是以比较低的成本获得比较强的计算功能，那么刀片服务器应该是近来最热门的技术。与1U服务器相比，刀片服务器管理起来更容易，而且总体拥有成本（TCO）比较低——最新测试表明，如今的刀片服务器处理器密度整整提高了4倍，而且功耗节省了20%到30%。

那么，为什么调研公司Gartner Dataquest预测去年的刀片服务器交付量只有区区85万台、仅占服务器销售总量的10%呢？原因就是前几代刀片服务器就像是只流行了一阵子的减肥法——重炒作、轻兑现。尽管厂商做出了诱人承诺，但与传统服务器相比，刀片服务器的费用节省幅度并不大。几年前我们评估的系统多半还没有摆脱第一代产品面临的困境: 8块或者10块刀片的底座占用的机架空间与相当的IU系统一样，而且刀片与背板之间的I/O带宽存在局限性，因而它们比较适合与Web服务器合并，而不是运行关键的数据库。

但即便如此，有一个事实显露无遗: 管理刀片系统要比管理一个个机架系统容易得多。

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如今，刀片服务器的设计得到了改进，底座拥有足够的中间背板（midplane）吞吐量和模块性，从而可以在三到五年的期限内提供投资保护。处理器密度得到了提高，功耗也要比想象的来得低。

它们还提供异常灵活的功能。厂商们为I/O通道配备了额外功能，可以为目标环境提供足够的带宽; 或者在IT部门觉得合适时，可以分配I/O资源，而不是将刀片服务器限制于某几种I/O: 互联件、网络或者存储系统。这些厂商似乎在仿效核心交换机厂商: 让帧的尺寸足够大，以便容纳在可预见的将来你所需要的任何信息。

企业级刀片服务器也终于流行起来。据Gartner Dataquest公司预测，到2011年，刀片交付量将增加到230万台，占服务器销售总量的将近22%。据Imex Research公司预测，虽然刀片系统仍比1U服务器来得昂贵，但运营费用有望节省30%左右。这些变化的实现将让最新一代的刀片服务器非常适合于要求很高的核心应用和服务器虚拟化应用。

这是刀片服务器厂商们想要告诉你的事实。但比较遗憾的是，尽管能减少功耗，但这种高密度系统对能源的需求仍会给许多比较旧、甚至一些比较新的数据中心的整套基础设施带来重担。你也许能够把机架上的处理器密度增至4倍，但能在确保需求用电的同时减少散热吗？

许多数据中心的管理人员都回答说，不能。据数据中心用户组织委托艾默生网络能源公司最近进行的一项调查显示，到2011年，目前的数据中心设施有96%预计会达到功耗和散热能力方面的极限。40%的调查对象提到了热量密度或者功率密度是自己目前面临的最大问题。

大多数一级服务器厂商现在都提供刀片服务器系列。Gartner Dataquest、IDC及读者用户们一致认为，IBM、惠普和戴尔依次是市场上的前三甲。IBM所占的份额比惠普多了大约10个百分点; 而戴尔的份额不及惠普的一半，远远落在第三位。其他没有一家厂商的市场份额是两位数，不过从我们的测试结果来看，戴尔应当提防Sun了。

IBM想显示实力，它提议以自己的设计作为刀片系统模块和互联的统一标准。虽然实现标准化会让企业受益，但我们并不认为IBM的提议是最佳解决方案。

我们曾邀请戴尔、Egenera、富士通、惠普、IBM、Rackable Systems和Sun各自送来一台基本刀片系统进行测试，包括一个底座和四块基于x86的服务器刀片（具有以太网连接功能）。我们的测试环境是EqualLogic的新款PS3800XV iSCSI SAN阵列和Nortel 5510 48端口千兆以太网数据中心交换机。结果只有惠普、Rackable Systems和Sun答应参与测评。

物有所值

惠普带来了新的10U C系列BL7000c机架，随带全高和半高的ProLiant BLc服务器刀片各两块; Sun送来的是最近发布的19U Sun Blade 8000 Modular System，随带四个全高Sun Blade X8400服务器模块; Rackable Systems则提供了五个Scale Out服务器刀片模块。

Rackable在节点数量方面是绝对的冠军。Rackable的设计不是基于8块或者10块刀片的底座，而是支持更多的刀片: 其专有的无源式机架设计可以支持88块刀片，而且侧重于直流电应用。如果你需要数量众多的处理器，那么Scale Outs可能正合你的心意。

让我们最感到兴奋的是，惠普和Sun提供的刀片将来可以进行扩展，可适应下一代处理器和高速I/O接口。这些系统提供的中间背板带宽将非常适合于正在迅速逼近千兆以太网和8Gb/10Gb速率的光纤通道适配器及交换机。这些出众的产品显然是为提供投资保护而设计的。

惠普也即将推出面向以太网和光纤通道的“虚拟连接”（Virtual Connect）这一新技术。“虚拟连接”模块是惠普及其BladeSystem C系列所特有的，允许四个互连的BladeSystem底座连接成“虚拟连接”域，进而可以为这个域分配面向光纤通道的全球名称（World Wide Names）集合，或者面向以太网的MAC和IP地址。这些地址进行内部管理，可由“虚拟连接”系统动态分配给这些底座上的一块块刀片。通过在底座层面而不是在刀片或者适配器层面管理这些变量，单块刀片就可以保持运行。这样一来，系统管理员换掉失效的模块或者分配用于故障替换的热备件就比较容易了。

简化工作

提高可用性的集群功能和监控管理功能是刀片系统的两大功能。确实，厂商们竭力宣传自己的系统并不需要第三方管理软件或者键盘、显示器和鼠标（KVM），并以此作为一大卖点。

传统服务器的物理配置、安装及布线是很费时间的过程，必须在计划停机时间内进行，以确保机架上的其他服务器不会受到意外干扰。哪怕像更换失效的网卡或者电源这么简单的事情也有很大风险。

但刀片系统模块旨在可以进行热交换，用不着把整个底座拆下来。服务器维护所需的时间从几小时缩减到了几分钟，而大多数刀片系统提供的统一管理界面可以从软件角度大大简化服务器管理过程。

我们测试的这三个系统都提供随带的刀片级网络管理界面，另外还提供可从远程操作的KVM和USB端口，以便直接连接。

Rackable提供的工具可以对众多的远程服务器进行控制。不过与基于底座的刀片系统相比，Rackable的Scale Out在设计时明显忽视了比较重要的集成特性，譬如通过以太网的远程KVM和桌面重定向操作。另外，Rackable的无底座设计也无法提供统一的管理界面。

反过来，惠普和Sun在服务器层面和底座层面都提供极其详细、基于Web的管理和监控功能。譬如说，两种系统都提供无人值守（lights-out）的集成管理界面，让我们可以针对底座上所有刀片进行状态监控和系统配置。

但惠普的ProLiant在管理方面表现尤为出众。惠普提供了额外的特性: 为基于Web的控制系统添加了本地多功能液晶界面。界面位于每个底座的底部，支持Web界面里面的所有管理特性，用不着把笔记本电脑或者KVM连接到底座上。一开始，多了一个液晶面板并没有引起我们的太多注意，但后来我们被这个小面板具有的简洁性和灵活性所折服。惠普的Insight Display界面无论是远程还是本地都一个样，它提供了基于角色的安全性、上下文相关帮助、描述问题部件位置的图形化显示，以及可以让异地技术人员与底座旁边操作的人员进行互动的聊天模式。不难想象: 这种双向通信功能在分布式企业有多大的用处。

走环保道路

数据中心的能源和散热费用达到了前所未有的高度，并不是只有签收电费单的人才注意到这一点。去年7月，美国众议院通过了5646号议案，并提交给了参议院。这项措施命令环境保护署分析联邦政府和私营企业的计算机数据中心规模迅速扩大、耗用大量能源的问题。议案起草人提到了每年数据中心的电费已经高达33亿美元，估计一个占地10万平方英尺的数据中心每年要付近600万美元的电费。

较密集的系统运行起来更快，但散发出来的热量也更多了，服务器的运行成本很可能会在短短四年内远高于最初的购买价。因为任何刀片系统实际使用的能源都取决于许多变化因素，譬如处理器、内存、芯片组和磁盘类型等等，所以几乎不可能确定这方面的绝对赢家。这三家厂商都说，与类似配置的传统服务器相比，自己的系统估计可以把能源费用减少20%到25%。它们都提供了温度监控功能。

Rackable的直流电选项功能让人眼前一亮，这可以让在整个数据中心实施了大规模直流电配电系统的企业最大程度地节省费用。惠普和Sun提供的基于底座的刀片系统其节能效果主要归功于能够在机架层面统一分配功率、统一散热。不过惠普使这个概念更进了一步: 它的热能智控（Thermal Logic）技术可以在刀片、机箱和机架等层面不间断监控温度水平和能量使用状况，还可以动态优化气流和功耗，以便保持在预定的功率分配范围内。

昂贵的占用面积

刀片系统的另一个重要优点在于能够把大量处理功能塞入到最小的机架空间上。当然，看一家厂商这方面做得多好，不能光看处理器的数量，还要看刀片如何组合成群、如何提供。

Rackable的并列和背对背放置的机架每平方米占地面积达到的处理器密度显然最大——最多可以装88个双处理器服务器，相当于每个机架176个处理器; 如果是双核处理器，数量还要翻番，从而使Rackable在这方面遥遥领先于惠普和Sun。

密度方面的第二名是惠普。四个10U BladeSystem c7000机箱装在一个机架里面; 每个机箱可以容纳16个双处理器半高刀片，从而能把128个处理器塞入到一个传统机架。每个机架可以装两个19U Sun Blade 8000底座，每个底座可处理10个四处理器服务器模块，这样每个机架总共可以容纳80个处理器。

但处理器密度仅仅是一个方面。

对刀片系统进行比较时，双处理器刀片和四处理器刀片之间的区别值得一提。Rackable和惠普的双处理器系统基本上相当于传统的1U和2U服务器，而每个四处理器Sun Blade X8400相当于一个传统的4U服务器。这样的配置支持把繁重得多的任务分配给一块块刀片，因而Sun的系统更加适用于要求很高的应用。

检查带宽

现代的IT环境对数据带宽的重视程度不亚于对处理功能的重视。这意味着，如果刀片服务器要与传统服务器一较高下，就得跟上几种高速传输架构的步伐，譬如4Gb光纤通道、4倍速InfiniBand和万兆以太网; 同时仍要支持多路千兆以太网链路，用于传送管理流量和基本网络流量。

说到背板带宽总量，我们发现惠普和Sun的设计没有多大差异。无论PCIe、光纤通道、InfiniBand，还是以太网，它们本质上都是串行传送。这其实归结为谁拥有最大的带宽，而这方面的冠军是Sun。

之所以这是个重要的IT问题，原因在于，如果决定购买某一款刀片系统，你在一段时间内将被某一家厂商的硬件平台牢牢束缚。确保你所购买的底座能够适应将来的高速接口和处理器，这可以提供投资保护。

我们刚才提到了Sun Blade 8000拥有很高的带宽，其中间背板可以处理高达每秒9.6太位（9.6 Tbps）的合并吞吐率。据Sun介绍，这相当于即使你算上协议开销及其他因素，每个刀片的可用带宽仍高达160 Gbps。

如果以纯粹的线速率衡量，惠普的BladeSystem C系列可提供5 Tbps的中间背板带宽，这完全足以让每个刀片支持多种高速传输架构。惠普还在邻近的刀片插座之间提供额外的高速交叉连接，旨在提高多刀片集群应用的性能，同时支持将来针对存储应用添加特定的刀片。

至于Rackable Systems，双千兆以太网端口提供的2Gbps也许是Scale Out设计中最薄弱的一个环节——这低得多的带宽是其不足之处，恐怕会限制它在许多高性能、高带宽应用中的用途。

I/O问题的另一个方面是端口多样性和灵活性。刀片系统有可能比数量总和同等的机架服务器来得出色，这是因为前者能够使用集成的交换机模块来共享对多路互连的支持、减少所布线缆。Sun Blade在这方面具有的潜力最大，因为其PCIe中间背板架构可提供数量可观的带宽。不过说到可用背板交换机和直通模块，目前惠普的BladeSystem C系列提供的端口密度显然最大。（清水编译）

链接：这一切得花费多少？

结果证明，对价格进行纯粹的同类比较是毫无意义的举动，因为参加测评的三家厂商采用的各种方法很难进行直接比较。为了在价格方面进行评分，我们让惠普和Rackable的基于皓龙285的两块双处理器服务器刀片与Sun的基于皓龙885的一块四处理器刀片进行比较。我们确保在比较每个系统的价格时，每块刀片都采用类似的内存、SATA存储系统以及双端口千兆以太网连接功能，底座/机架功能的差异并没有考虑在内。

Rackable的Scale Outs其两块双处理器刀片的价格为9780美元，按单个处理器而言是其中价格最便宜的方案。惠普BladeSystem处于中间水平，两块ProLiant BL465c半高刀片的价格为11768美元。你要是算上与另外两款系统的端口数量相符所需的两个PCIe Express千兆以太网模块的成本，同等的Sun Blade每块刀片价格高达24855美元。

这没有什么好奇怪的，因为Sun X8400刀片是一款四处理器系统，它将比双处理器系统来得昂贵，这是预料之中的必然定局。对Sun来说客观地讲，这就好比拿两个双路1U服务器与一个四路4U服务器进行比较。即使各款配置的处理器数量一样，四路CPU服务器的成本也要高得多。 (ccw)