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[Server 2003] 刀片扫盲:看刀片服务器成长记录 [复制链接]

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发表于 2007-06-20 17:29 |显示全部楼层
  如果我们把刀片服务器比喻为亭亭玉立的少女,自2000年她诞生在一家称为RLX的公司,仅仅用了不到6年的时间,少女就已经出落成为大姑娘,成为了用户争相谈婚论嫁的对象。

  市场篇

  据市场研究机构IDC的最新数据显示,2006年全球服务器销售额达到523亿美元,创2000年以来的新高。其中,刀片服务器市场呈现了上升趋势,年均增长率为18.2%。在这一市场,惠普开始挑战IBM的霸主地位。在去年第4季度惠普公司销售的刀片服务器产品在销售总收入和销售总数量上都超过了IBM公司,惠普刀片的销售收入和工厂生产数量在市场上的占有率分别是41.9%和40%,IDC组织指出,惠普销售量的增加主要得益于其新技术的应用。

  对此,惠普公司企业级存储和服务器市场部门的负责人Mark Hudson表示,在全球服务器市场上惠普依靠创新推出的BladeSystem c-Class架构(这个架构确实很强,上周五HP直接把IBM的东西拿来对比,领先不少,不知道今天IBM发布的刀片能改观多少)刀片服务器产品获得了用户的重新认可,他表示惠普将会继续在服务器产品线上为增强产品的可用性能和减少TCO成本等方面进行创新和改良,为客户提供更好的IT基础架构产品。根据IDC的预测,到2009年,刀片服务器的收入将达100亿美元,占服务器市场总收入的16%,全球将售出280多万个子系统。 (别抱着机架不放了)

  从刀片服务器的发展来看,刀片服务器经历了三个发展阶段。

  第一个阶段是从2000年2002年,这是.com成长的时代,其Web主机业务的大幅增长,带动了对容易安装、体积更小的服务器的需求。以最早发布的RLX Server Blade而言,一个刀片机座为3U高度,可以插置24片刀片服务器,每一片就是一部独立服务器。在这个阶段,刀片服务器以追求高密度为主

  第二个阶段是从2003年到2005年,随着众多大厂纷纷看好并加入市场战团,刀片服务器开始走向多元化应用的阶段。最先响应的是RLX的母公司:COMPAQ,此后惠普并购了COMPAQ,开始拥有刀片服务器。接着是戴尔,但是开始戴尔的刀片服务器在密度上并不高(戴尔算了吧,到现在也只有一款机型PE1955,跟HP和IBM怎么玩啊)。之后IBM、Sun 也加入战局,更之后才有日系企业,如NEC 、富士通等。这个阶段,池化的电源供应以及SAN的存储连接是刀片服务器的主要特征

  第三个阶段从2006年开始,其典型的特征是从追求高密度向追求性能方向发展。虚拟化、高性能计算、网格计算等,成为这个阶段刀片服务器新的应用领域。如今,刀片的概念也开始向更多的领域拓展,例如ClearCube 、惠普等厂商推出了Blade PC(刀片型个人电脑),不久还将推出刀片式的磁带机。 (HP几乎是想把数据中心里所有的一切都放进去,系统、网络、存储、PC、工作站都刀片化)

  技术篇

  刀片的几个焦点技术问题

  一、虚拟化的争议

  虚拟化是服务器市场的热点话题,随着英特尔和AMD在处理器层面内置了虚拟化的支持,从技术的层面扫清了操作系统层面所存在的障碍,使得系统效率和安全性更加具有保证,如今虚拟化的发展的势头更猛。

  的确如美国的分析师所说,如今已经不是要不要虚拟化的问题,而是基于哪个平台开展虚拟化的问题。在本报25版的报道中,一些专家推举刀片服务器作为最理想的虚拟化平台(参见“刀片是虚拟化最佳的平台”一文)。但是美国资深的虚拟化顾问VMPower公司的技术总监Lucero也发表了不同的观点。

  Lucero表示,刀片服务器中的每个刀片网卡数通常为两个,而虚拟化显然需要更多网卡支持,最多的时候达到了14个,刀片服务器不能满足需求。此外, 刀片服务器内存容量不足(未必吧,有的刀片可以支持48GB FBD,还不够???),有些刀片服务器不配备硬盘(大多数刀片都带硬盘,可能数量较少,2-4个),这也对于启动VMWare ESX产生了影响。对此,浪潮公司服务器产品经理程妙玉表示,不能因此得出刀片服务器不适合虚拟化的结论,可扩展性差是刀片服务器的弱点(看从哪个角度说了,刀片本身跟机架比是差些,但从机箱角度看就不一样了),而Lucero的观点更多针对这些弱点,与此同时也应该看到刀片服务器集成度高、模块化和可管理性好的优点。

  惠普公司工业标准存储暨服务器产品经理陈鸣指出,以惠普ProLiant c系列刀片服务器产品为例,其每个刀片标配2个网卡,同时具有2个可扩展的插槽。目前每个插槽可以插2个网卡,每个网卡配有2~4个网口。从网卡的数量看应该可以满足应用的需求。陈鸣表示,在极端的情况下,还可以通过扩展模块解决I/O扩展能力不足的问题。但是据记者了解,这种扩展会占用相邻的服务器刀片的槽位。 (这是肯定的,IBM的刀片如果加上存储、IO、内存扩展板后,其密度可能比普通的机架还要差)

  当然Lucero也不乏支持者,IBM公司的产品技术经理就指出,在一些大型项目或服务器整合上,IBM常常建议用户采用X3950+VMware的方案,而不是刀片服务器。但是该产品经理也指出,虚拟化是个比较大的概念,不局限在Lucero所列举的这些问题上,而且有些表述也是不准确的。

  二、可扩展性与InfiniBand

  刀片服务器另外一个需要关注的技术是InfiniBand。InfiniBand是由InfiniBand行业协会(IBTA,InfiniBand Trade Association)定义的一项标准,并且得到了众多服务器厂商和开源社区Open Fabrics Alliance的支持。该标准定义了数项关键技术,从而使其实现高性能和高可靠性、低延迟:基于信任的流控制,基于硬件QoS的通道化I/O以及用于传输大量数据的优化能力。

  在此需要指出的是,在这里所谈论的不是刀片服务器在与SAN存储网络连接过程中所采用的InfiniBand交换机,而是InfiniBand这样的一种协议标准在I/O扩展中的应用。对此,星盈科技北京办事处的负责人李泌指出,星盈科技之所以将其产品称为超级刀片计算机,而不是刀片服务器,是因为这是两个完全不同的技术理念。 (星盈的东西一直没看明白,据说是美国硅谷CRAY公司出来的一个华裔科学家搞的东西)

  超级刀片计算机是针对科学计算领域研发的高性能并行计算机,它综合了当今MPP、NUMA、Cluster等多个高性能计算机架构以及技术路线的优点,同时把计算机进一步模块化,其每一个刀片都是一个可以独立支持计算的模块,相当于飞机喷气发动机涡扇的一个叶片,组成一个具有非凡计算能力的高性能并行计算机。那么,把这些刀片模块在物理上连接起来,传统的方法是采用通过网络I/O架构,采用TCP/IP网络传输协议进行连接。在大数据计算时,这种连接主要瓶颈有几个方面:如存储设备瓶颈,受存储设备本身性能的限制;系统 I/O 通道瓶颈,即I/O 节点的数量与计算节点的数量不匹配;再有就是网络交换瓶颈,节点间的网络交换等,这些瓶颈都会严重影响系统整体效率。

  对此,超级刀片计算机把所有应用的CPU安装在一个主板上,并且通过总线连接进行协同,如果采用PCI总线,其只能延长几厘米,无法满足应用的需求,而采用InfiniBand技术,其总线可以延长到十几米的距离,这就为计算机模块化提供了解决方案,因而实现了所有计算单元模块点对点的物理连接,真正实现了速度无极限的解决,目前这已经成为了蚬壳星盈科技的自主知识产权之一。InfiniBand总线带宽单向为10G,双向20G,这比PCI-X总线、千兆以太网以及FC(光纤通道)都要高,目前采用InfiniBand总线设计的超级刀片计算机器总体运算效率可以达到84.34%,在世界上居于领先的水平。 (估计价格也要贵吧)

  据记者了解,InfiniBand同样能够为刀片服务器带来优势,例如通过提供与外部 PCI 扩展模块的连接,InfiniBand 使多个刀片服务器或机箱能够共享原有的 PCI 外部设备。这种方法不但节约了空间,而且使客户的多个服务器能够共用设备。这就解决了刀片服务器扩展能力不足的问题。在高性能计算和数据库群集应用,InfiniBand 能够提供高性能和较短等待时间的刀片服务器之间的互连,这一点与上述所说的超级刀片计算机有些类似。此外,支持InfiniBand的刀片服务器能够与InfiniBand存储设备直接连接,而无需改变协议。

  三、涡轮与散热

  刀片服务器最为突出的问题就是散热问题(同意),为此不少有条件的数据中心还在风冷的基础上增加了水冷系统。例如IBM发布的水冷系统号称可以为每个满载的42U机架带走55%的电热,但是这种水冷的机架价格不菲。风冷系统相对成本较低,缺点是散热效率也低、噪音大(有感受,IBM的刀片启动时就象飞机启动一样)。

  为达到单位密度中的散热效果,刀片服务器大多采用大功率的涡轮式风扇,这种风扇的特点是送出的风比较直,没有测流,散热效果好。在风扇的设计上,有很多是专利技术。实际上,涡轮式风扇是一个笼统的概念,并没有一个严格的区分,其散热的效率和消耗的功率只有通过实际测试才能够准确分辨出其效果。陈鸣指出,所谓涡轮散热集中体现在风前端所形成的导气流,在塔式以及机架式服务器的设计中,这种导气流没有办法形成,但是在封闭的刀片服务器的机箱中,就可以实现良好的散热气流通道。陈鸣表示,在刀片服务器的散热设计中,要充分考虑到发热部件的排列(硬件,CPU这种散热大户最好是放在进风口处),不仅要注意到处理器,内存也是一个不容忽略的因素,如果设计不合理,不仅影响散热的效果,同时,也影响内存容量的大与小。

  风扇的数量也是一个需要考虑的问题。在刀片服务器的设计中,多采用两个大功率风扇,两个风扇同时工作,不停顿的送风。而采用多风扇的设计,配合管理软件,可根据刀片服务器的工作情况,智能调节风扇的转速,从而达到绿色节能的目的。据某刀片厂商的技术工程师介绍,有一次在某用户的数据中心机房,他们看到用户工程师拿着温度计,站在机架式服务器的后面测量其工作温度(哈哈 ),对此,厂商感到很惊讶。实际上,好的管理软件对温度可以实现智能的监控,根据其结果给出相应的控制。

  四、节能与电源

  节能是一个老问题了,刀片服务器具有更好的节能效果。这也非常容易理解,刀片服务器在设计上,就是各刀片通过集中共享机箱中的电源。如此,不仅减少了电源的使用数量,也通过“池化”的电源供应,享有更好的供电效率。

  在此前的介绍中,我们已经多次介绍过,与机架式服务器相比,刀片服务器大约可以节电30%。对于节电在此不作更多介绍。在此需要提醒用户的是电源模块的冗余,用户应该仔细了解电源的冗余工作方式,要了解电源是否是机箱冗余。针对机箱的冗余可以实现2+2+2的冗余效果,其中,两个电源模块工作,另外4个电源随时处于冗余的状态。但是有些刀片服务器号称2+2的冗余,但是实际上在设计中是分为左右区工作的,左区和右区的电源模块之间是不能相互冗余的,如果同一个区内的2个电源模块坏掉了,那么其刀片服务器是无法工作的,因此,其2+2的电源冗余是要打一个引号的。 (这段话是在说IBM的产品!却是HP比较得意的地方)

  总之,有关刀片服务器的技术细节非常多,因此,用户在选购的过程中,应该仔细的加以分别。

  应用案例

  刀片服务器打造“72变”的硬件模拟环境

  本案例的主角是微软设在上海的全球技术支持中心(GCR CSS),该中心成立于1998年,是微软全球六大全球技术支持中心之一。

  据有关技术工程师介绍,该技术中心的实验室是其最繁忙的部门,它承担着搭建各种硬件模拟平台、演示并测试全部软件系统的工作。如果不采用模拟平台,全部采用实际的硬件,其成本将居高不下。

  构建理想的“异度空间”

  经过慎重选型,GCR CSS实验室最终决定引进包含10个刀片的戴尔PowerEdge1855(PE1855)服务器。这10个刀片正好配满1个仅有7U高的机箱,其中每片PE1855均配备了2颗3.0GHz英特尔至强处理器、4GB DDR-2 400内存和2块146G SCSI 硬盘;在机箱的背板上,PE1855集成了2个PowerConnect 5316M以太网交换机I/O模块,并配有千兆双网卡,如此构成了冗余连接,在机箱内部自动形成了一个冗余的千兆互联网络。除交换机模块外,机箱背板还配备有双冗余电源,双冗余冷却风扇,1个KVM模块,1个DRAC/MC(戴尔远程访问控制台/管理控制台)模块。

  有关技术人员利用PE1855构建更为高效的“模拟环境硬件系统平台”,为软件产品提供理想的测试环境。技术人员表示,选择刀片服务器的原因是看好其开放的基础架构、通用的技术平台、模块化的产品设计,外加对虚拟技术的支持、高密度、低功耗的设计,使其可以像积木一样自由组合、灵活搭建。

  “演练”和“实战”

  据了解,该模拟环境硬件系统平台很快正式上线。运行至今,利用这10个服务器刀片,有关技术人员成功地模拟出了上千种硬件环境,使各种类型的软件系统得到了“演练”和“实战”的理想环境。据技术人员介绍,在实际应用过程中,刀片服务器性能和稳定性完全可以满足试验室开展各项工作的需求,为此,实验室的技术人员也得到了GCR CSS有关人员的好评。

  “刀片服务器在实际应用中表现出了很强的适用性和可用性,更重要的是,基于双核技术的服务器刀片具有极强的数值运算和数据处理能力,这一点在测试大型软件系统时表现得非常明显。以SQL Server 2005数据库为例,在对该软件进行测试时,如果硬件平台的性能不够强大,服务器就会出现逻辑中断、运行停滞等现象。此前,我们在其它平台上做测试时,就曾出现过这样的问题;而当我们把测试工作迁移到刀片服务器上后,类似的异常现象再也没有出现过,不仅如此,整个的测试进程也大幅加快了。”GCR CSS实验室的一位曾经主持了大量软件模拟运行工作的软件工程师如此表达了它的应用体验。

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发表于 2007-06-20 17:31 |显示全部楼层
其中的点评仅代表个人观点,欢迎拍砖

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发表于 2007-11-07 18:59 |显示全部楼层

看的晚了点~但是我很喜欢~

谢谢~帮我扫盲了~哈哈

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发表于 2007-11-07 19:54 |显示全部楼层
又学习了很多知识!非常感谢楼主!

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发表于 2007-11-08 01:18 |显示全部楼层
看完了以后最大的感觉就是自己是个菜鸟,好大一只菜鸟:rose: 。
知道刀片很多年了,3年以上,直到今天看了你的文章之后,总算知道一点点皮毛了。
我说皮毛,不是指你的文章阿,我说的是,我看了以后,有一部分还是不明白,需要对这文章,在百度里查资料,很费力的看了个大概,还要努力啊。(本人努力)

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发表于 2007-11-14 16:02 |显示全部楼层
感觉楼主对HP的刀片了解得更多些,对IBM的刀片有点偏见,HP的刀片是模仿IBM来做的,IBM有5款针对不同应用的机箱,但HP只有一个箱子是不能满足不同应用的需求的。个人看法啊

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发表于 2007-11-14 16:06 |显示全部楼层
刀片好象是现在比较流行的技术?

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发表于 2007-11-14 16:18 |显示全部楼层
楼主对刀片理解很深哦

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发表于 2008-12-05 10:56 |显示全部楼层

thanks~~

说的不错,又学到东西了。thanks

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发表于 2009-01-04 10:14 |显示全部楼层
如果能配上些許圖片,更好。
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