刀片机VS机架服务器

在用数据中心时代，采用机架服务器进行应用软件整合、虚拟化与采用刀片服务器处理，孰优孰劣？
　　为了弄清楚刀片服务器和机架服务器各自的优点和缺点，我们采用了IBM公司的两种处于相同技术水平的服务器系列――HS21和HS21 XM 刀片服务器，以及X3550和X3650机架服务器，我们将测试重点放在两类服务器的绩效水平、动力消耗以及易处理性这几个指标上。因为不同厂商的刀片服务器产品功能接近，我们认为这一测试结果也可推及其他刀片供应商，如戴尔、惠普等，尽管只用一个供应商的产品进行测试代表性可能不够强。
　　我们发现，刀片服务器减少了硬件组件的电力消耗，但却并未完全消除――这是总体使用成本（TCO）的决定性因素。相同性能的IBM刀片服务器和机架服务器相比，刀片服务器能效更高，并且更容易使用。当只购买一台或两台服务器时，机架服务器比刀片服务器更便宜。从另一个角度说，采用刀片配置需要将产品锁定在一个供应商身上，而机架服务器则不需要，因为机架服务器可以根据需要陆续增加。
　　产品细节
　　上述两款刀片机器采用了IBM Blade Centre H（BC-H）机箱，机箱内包括一台10GB的以太网交换机，一台4GB的以太网交换机和四台动力供给装置。HS21XM采用的是2.33GHz英特尔四核CPU，HS21则采用了2.0GHz的CPU。HS21XM采用的是16GB的DDR2内存，HS21系列采用的是8GB的DDR2内存。
　　从说明书中可知，这两款刀片服务器在性能上与IBM的x3550机架服务器接近，x3550的唯一优点在于机箱内部空间更大。IBM的x3560 2U服务器包括三个RAID 5结构的RAID驱动，一个RAID控制器和一个热备用磁盘。
　　这两款刀片服务器的价格：HS21 7100美元；HS21 XM9800美元。此外，BC-H机箱的价格大概是17000美元。机架服务器的价格是7900到9300美元，具体价格取决于CPU转速，附加内存量以及附加驱动器的RAID控制器数量。
　　刀片服务器的问题在于其仍不能用来运行部分应用软件，比如需要大量随机、不定量存储量扩展的应用软件。
　　尽管在CPU转速相当、内存配置相同的情况下，测试结果显示两类服务器性能基本相同。但这并不尽然，我们的经验表明所有供应商可以很快适应1U或者2U的模式，而刀片服务器供应商却不得不提前计划以适应新的主板元件组。
　　刀片服务器的密度有时会阻碍其运行，刀片服务器比机架服务器重，刀片服务器底板也有着潜在的缺陷。其次，采用刀片服务器的数据中心往往只能锁定在一个供应商身上，提供存储区域网络（SAN）交换机或者以太网交换机，因为这些设备必须放置在刀片服务器的机箱内。对于大厂商来说，选择的技术组件与当前的网络运行中心（NOC）相吻合。如果所有组件工作的协调性不高，费用仍将很低。
　　我们测试的两类服务器性能非常接近，都采用了英特尔CPU（每台服务器里一对），从速度的角度来看，由于有的采用RAID 1，有的采用RAID 5，所以稍有区别。我们通常使用的基准测试LMBench3显示，处理器fork+exceve（这是用来处理I/O文件和内存更换的）平均可执行289.9个微指令，这使速度提高了40%。所有服务器的测试结果基本相同，只有HS21 XM样机和x3650样机上的RAID驱动器的NT-文档系统和ext3-格式化驱动器速度快一点。同时由于X3650和x3550机组2.66GHz的CPU频率，因此其性能也更好一些。
　　通过对这些服务器性能特征进行对比，我们可看到这些服务器性能差别不大。
　　电力消耗
　　通常，人们并不够重视大型服务器运行过程中的最大支出：电力消耗。
　　IBM公司的刀片服务器和机架服务器预算比我们测试的要高一些。在我们的测试中，环境温度比较低（大约是华氏68度），同时IBM公司没能给我们提供完全组装好的刀片服务器机箱，这两个原因使得动力消耗比预计的低。通过增加测量数量，我们获得了14台组装在机箱中的刀片服务器和14台机架服务器各个指标的对比结果。
　　如果数据中心冷却和动力系统、以及数据中心所在地的地面承载状况（地面的承载能力基本上要达到1吨）较好，从五年的动力消耗来看，一个装满刀片服务器的机箱总运行成本最低。
　　与刀片服务器的组件，以及组装完好的刀片服务器来进行对比，机架服务器消耗的电能更多，而这导致了五年中机架服务器的基础结构支出的增加。机架服务器可采用RAID 5，而尽管一台刀片服务器由于配置附加存储器而使支出增加，但是动力消耗仍低于机架服务器。
　　最多可配置14个刀片的IBM刀片服务器价格为117400美元。加上动力消耗（冷却系统的费用不计入在内），总费用为123900美元。
　　对于x3550 1U服务器，价格为7900到116700美元之间。加上六路10G以太网和24路Gigabit以太网交换机以及动力消耗支出，总支出将是129200美元。X3650的总资本支出为129800美元（每台9300美元），在增加了上述10G以太网和Gigabit以太网交换机并加上总动力支出后，费用是150700美元。
　　装配好的BC-H刀片服务器机箱和同样数目的x3650服务器，以五年来计算，价格差别大约是18%。
　　其他方面问题
　　刀片服务器的维修速度比机架服务器快，这有多方面原因。首先，刀片服务器的动力供给通常是由其他组件完成的，因此体积和重量都比较小。我们可以用三秒钟时间将一个刀片从几箱中取出，而从机架上取出一个机架服务器则需要一分钟以上，这是在线路管理组件设计和配置合理的情况下。如果线路设计混乱，所需时间会更长。
　　我们测量了一旦一个机组从机架上取下来，进行内存和硬件驱动（服务器管理员最经常更换的服务器组件）更换所需的时间。从将设备重新装入机架的时间，以及让服务器重新启动继续运行的时间来看，刀片服务器花费的时间比机架服务器短的多，因为机架服务器的线路需要重新连接。
　　为何刀片服务器的维修时间较短，原因是电力线路从80根减少到8根。以太电缆（铜缆或光缆）的数目也可以明显减少，同时也减少了线路混乱的问题。
　　管理组件也带来了附加费用的增长。我们测试IBM服务器的过程中，采用IBM Director来管理测试服务器。Director必须被安装在机架服务器或刀片服务器上，并需要支付额外的安装费用，尽管运行这一组件所需存储量不大。
　　我们下载了各类操作系统，并利用Director将其配置在刀片和机架服务器上。一些供应商按安装次数或服务器数目来对管理组件收费。核算这些应用软件的费用很重要，因为这些软件可节约时间。
　　刀片服务器的局限
　　刀片服务器的随机存储介质是有限的。我们测试的刀片服务器可进行RAID配置，但仅限于配置RAID 1或者RAID 0无冗余磁盘阵列。这就意味着在这种情况下，容量被配置在服务器中的驱动器限制在288GB（最大值，我们测试了两个73GB的刀片服务器驱动器）。有些人说288GB足够了，但这是峰值，仅仅在ISCSI，光纤通道或其他SAN连接方式配置很好的情况下才能达到。
　　与此相对，通过采用四个驱动器，2U x3650的服务器可内置一个RAID 5。这些驱动器，同内置于刀片服务器的一样，可更改以适应更大存储需要，但是在机组已经开始运行某一应用软件后，驱动器就不可再更改。
　　有了更多本地的可用空间，固定机架服务器的本地存储能力会更高。一些供应商在1U模式的机架服务器上配置了相同的存储量。如果未来存储需求增长超过服务器内的可用空间，那么刀片服务器就需要连接到内置SAN。对于有SAN的企业，很容易开展刀片服务器附件配置，并进行各式光纤SAN组装。如果没有SAN，可使用ISCSI，并入基于ISCSI虚拟流量通过以太网所消耗的带宽。
　　将附加I/O卡配置在刀片或机架服务器上也是可行的。IBM产品将PCI以及PCI Express（PCI-E）卡配置在机架服务器上，使其灵活性更高。刀片服务器和机架服务器的内存选项相似。
　　刀片服务器另一个潜在的缺陷是供应商服务。如果你选择了一个刀片服务器供应商，你的企业就会被这一供应商的服务政策、组件的可用性所限制。在购买的服务器配置为1U的情况下，企业不会受到限制，因为有众多供应商提供1U产品，但是当购买的为组装刀片服务器的机箱时，企业对厂商的依赖度就会大大增加。
　　小结
　　刀片密度代表了每英尺的计算处理能力。装载四个9U的IBM刀片服务器的机箱同一个42U的机架所占用的空间差不多（略有多余的空间），这意味着大约有20000瓦的热量需要进行冷却。四十个配置在同一机架上的x3550机架服务器耗费的功率是75%。同一构造中，可配置的刀片服务器数目是56，而可配置的机架服务器数目为40。
　　刀片服务器和机架服务器的性能基本相同，刀片服务器更易于管理和开展服务。我们进行刀片服务器购买和配置时应考虑供应商的能力，以及当地存储量的限制。然而，一个企业，如果拥有配置优良的数据中心基础架构，并且可以跟一个好的供应商合作，你将感到刀片服务器是很好的选择。