哪种形式的服务器更适合您的数据中心？

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在数据中心计算世界中，在部署机架式服务器来运行整合或虚拟化的应用是否比部署刀片服务器更好这个问题上存在着很大的争议。

　　鉴于IBM在最近几次测试中一直表现不错，因此在本次刀片对机架服务器实际测试中，我们测试了IBM在这两类产品中的最先进的产品――HS21与HS21 XM刀片服务器和x3550与x3650机架服务器――并把重点放在性能、能耗和可管理性上。

　　由于刀片产品至少存在一些共同之处，因此我们认为这些测试结果普遍适用于来自其他厂商(例如，Dell和HP)的刀片服务器，尽管在评估来自其他厂商的产品时可能存在厂商特有的考虑因素。
　　耗电是总拥有成本(TCO)中的一个关键考虑因素，我们发现刀片服务器减少了但没有消除需要电力的冗余硬件组件。这就是说，在IBM的刀片服务器性能与机架服务器性能相当时，刀片服务器更节能，并且潜在地更容易维护。

　　由于必须考虑到刀片机箱的费用，因此在只购买一两台服务器时，机架服务器比刀片更便宜，不过与购买同样数量的机架式服务器相比，一台完全配置的刀片服务器机箱是更为经济的硬件购买选择。另一方面，采用刀片配置需要锁定一家厂商，而机架式服务器则不需要，因为它们可以根据需要每次增加一台。此外，刀片不适合需要大量机内存储容量的应用。

　　产品细节

　　我们测试了IBM公司的两种型号的刀片服务器：HS21和HS21 XM。这两种刀片都安装在IBM Blade Center H (BC-H)机箱中。BC-H内置一台10GB以太网交换机、一台1GB以太网交换机和4块电源。XM采用2.33GHz Intel 4核CPU，HS21则采用2.0GHz CPU。IBM送来的XM配置16GB双倍数据速率二代(DDR2)内存，HS21则配置8GB DDR2内存。

　　从它们的规格看，这两款刀片服务器与IBM送来的两台x3550架式服务器旗鼓相当，除了x3550内部有更多的可用空间之外。IBM还送来一台x3650 2U服务器。这台服务器包含3块采用RAID 5配置的RAID硬盘、一个RAID控制器和一块热备份硬盘。

　　这些刀片服务器的价格范围从7,100美元的配置双2.0GHz 4内核Intel CPU和8GB内存的HS21，到9,800美元的采用两组Intel 2.33GHz 4内核CPU、16GB内存和板上RAID 0/1配置的重量级HS21 XM。此外，BC-H机箱价格在17,000美元左右。

　　机架式服务器的价格根据CPU速度的大小、额外内存的多少、RAID控制器和额外硬盘的数量，在7,900到9,300美元之间。

　　刀片服务器的缺点仍阻碍它们被用于一些应用，如那些需要大量板上、不确定存储扩展的应用。

　　尽然配置相似速度CPU和同样数量内存的服务器之间的性能测试结果几乎相同，但速度更快的CPU可能将首先用在机架式服务器中。这种情况可能并不总是如此，但我们的经验表明任何厂商都可以迅速改动1U或2U服务器的配置，而刀片厂商必须提前计划，才能适应新的主板组件组合。

　　刀片服务器的密度有时对刀片服务器产生不利的结果。它们的重量比机架式服务器重。刀片服务器的背板也构成潜在的(但很少出现的)单故障点――虽然配备了冗余电源和其它重复的或冗余的组件。

　　此外，使用刀片服务器的数据中心受制于厂商供应像存储区域网(SAN)交换机或以太网交换机这类设备的业务合作伙伴，因为这些设备必须安装在刀片服务器机箱内。如果厂商符合要求，备件充足并且选择的技术组件与当前或拟定的网络运营中心(NOC)设备相吻合，这并不碍事。如果所有组件不需要多少协调就可以发挥作用，费用将很低。

　　性能不分伯仲

　　我们测试的IBM服务器之间的性能令人吃惊的类似。所有服务器都采用了Intel 4内核CPU――每台服务器两颗――并且我们看到采用RAID 1和RAID 5配置的服务器在速度方面的性能表现更好。
　　我们通常采用的基准测试，LMBench3，显示比较苛刻的测试之一――处理器fork+execve(涉及文件I/O和内存移位(memory shifting))――执行速度平均为173.2毫秒对289.9毫秒：速度提高40%。

　　对所有IBM服务器的所有测试的结果几乎一样――除了HS21 XM和x3650服务器上的RAID硬盘速度比NT文件系统或ext3格式化的硬盘略快外。x3550和x3650服务器更快的2.66GHz CPU速度也使它们在性能上略胜一筹。

　　因此，比较这些服务器的性能特征是一次苹果与苹果的比较的练习，如果你原谅我们使用这种测试双关语的话。

　　好坏很大程度取决于能耗

　　人们常常没有对可能是最大的服务器运营成本的因素――能耗――予以足够的关注。

　　IBM刀片和机架式服务器的标称能耗比我们测试的能耗高。在我们的测试中，低环境温度(我们的试验室运行温度为华氏68度(摄氏20度))以及IBM没能为我们提供全负载刀片机箱的事实，可能对低于预期的能耗起到了作用。为取得IBM机箱中的14台刀片服务器与14台IBM机架式服务器之间的比较值，我们对测量结果做了乘法处理。

　　如果数据中心冷却与电源以及数据中心地板的承重质量(地板必须承受重量可达1顿的负载)令人满意的话，在5年时间里，装满刀片的刀片机箱在能耗方面的TCO更低(参见能耗表)。

　　与刀片服务器中的组件和全加载刀片服务器相比，机架式服务器消耗更多的电能，而这将在为期5年的生命期中增加它们的基础设施花费。能够在机架式服务器采用RAID 5配置的灵活性被其能耗所抵消，虽然在采用刀片服务器时你可能会为外部存储付出额外的费用。

　　计算TCO

　　配置最大14块刀片的IBM刀片服务器的费用是117,400美元。加上能耗(不算冷却费用)后，总费用为123,900美元。

　　同样数量的价格为7,900美元的x3550 1U服务器总价为116,700美元。加上所需要的6端口10G以太网和24端口千兆以太网交换机以及能耗费用后，成本增加到了129,200美元。x3650的总资本费用为129,800美元(每台服务器9,300美元)，加上前面提到的10G以太网和千兆以太网交换机以及能耗后，费用猛增至150,700美元。

　　在5年时间里，满负载BC-H与同样数量的x3650服务器之间最大存在18%的价差。如果电费上涨超过我们的每度电3美分(必须承认非常便宜，这是我们测试服务器所有地，美国中西部地区中大型NOC的典型电价)，这种差距将会变大。在美国其它地区，电费更贵，并且还要交高峰使用费。


　　其它结论

　　由于几个原因，维修刀片服务器最终比维修机架式服务器速度更快。首先，刀片的总体积和重量更易于操作，因为其电源是与其它组件共用的。我们可以用3秒左右的时间从服务器机箱中抽出一块刀片，而抽出一台机架式服务器则需要1分多钟，即便在线缆管理组件设计和实现做得很好时。如果机架式服务器布线混乱，需要的时间会更长。

　　我们测量了一旦服务器抽出机架后，改换内存或硬盘――两种服务器管理员最经常更换的两种组件――用了多长时间。在本案中，时间还可以。由于不需要重新连接线缆，重新插入设备并让服务器恢复运行所需时间，刀片服务器比机架式服务器快得多。

　　使用刀片服务器如何减少所需电源线数量要说的还很多。电源线从多达80根减少为8根，铜或光纤以太网线缆的数量以及线缆带来的混乱和它们引起的气流不畅也大大减少。

　　额外的费用与管理组件有关。在我们测试的IBM服务器的案例中，我们使用IBM Director来管理这两类服务器。Director必须“安装”在它自己的机架式服务器或刀片服务器上，这台服务器具有它自己的费用集合，尽管它不必是配备很大存储容量的高性能服务器。

　　我们下载了不同的操作系统(包括几种通过EMC的VMware ESX运行的操作系统实例)，把它们用Director配置到刀片和机架式服务器上。一些厂商按安装次数或按服务器数量收取管理组件的费用，因此检查这些有价值的、节省时间的应用的费用是多少，十分重要。

　　刀片的局限

　　板上刀片服务器存储媒介的数量受到限制，这是刀片服务器的小体积和其散热需要共同作用的结果。我们测试的刀片服务器可以提供RAID配置，但只有RAID 1镜像或RAID 0非冗余硬盘条带化功能。这意味着存储容量受到厂商发货时为刀片服务器配备的硬盘大小的限制，在本案，IBM产品的限制为288GB(最大容量;我们测试了刀片服务器中的两块73GB硬盘)。一些人可能会说288GB已经很大了，但是这是上限容量，除非刀片服务器上采用iSCSI、光纤通道或其它SAN连接方式并加以精心的配置。

　　相比之下，2U x3650通过采用4块硬盘可在内部具有RAID 5配置――3块用于RAID，一块作为热备用。同安装在刀片服务器机壳内的硬盘一样，这些硬盘可以更换来适应更大的存储需要，但一旦设备投入生产应用后，管理人员将不大可能更换硬盘。

　　由于具有更多的可用空间，因此机架式服务器具有更大的本机存储容量。一些厂商还在1U高度的机架式服务器上提供同样的存储容量。目前出现了一种不改变工作系统中的组件的倾向，即便更好的组件将取得更长的应用或服务寿命。

　　其结果是如果知道或感到未来的存储增长需要将超过刀片中可用存储容量的话，则刀片必须连接在一个外部SAN上。对于拥有SAN的机构来说，刀片服务器连接不言自明，并且有多种的光纤通道SAN设备可供使用。但是，如果附近没有SAN，可以使用iSCSI，但容易受到虚拟化的基于iSCSI的传输流在以太网连接上消耗的带宽的影响。

　　还可以向刀片以及机架式服务器中添加额外的I/O卡。IBM产品线在其机架式服务器中采用PCI和PCI Express (PCIe)卡。增加到两块卡的选择使机架式服务器在I/O卡扩展方面具有更大的灵活性。刀片和机架式服务器在内存上选择是一样的。

　　刀片服务器的另一个潜在的不利因素是厂商锁定。如果你选择一家刀片服务器厂商，你的机构将受制于这家厂商的服务政策、组件可用性和服务部门。对于1U部署则不一定是这种情况，因为1U空间可以被任何厂商占据，而刀片空间将被来自机箱制造商的服务器所占据。如果选择刀片环境的话，用户与厂商之间的关系变得更紧密。

　　结论

　　刀片密度代表着每立方英寸巨大的计算能力资源。一般来说，4台9U IBM刀片机箱可以绰绰有余地安装在42U机架中，这意味着近20,000瓦的冷却电能。安装在同样机架中的40台x3550机架式服务器最多使用上述电能的75%。但是，这时的最大服务器数量为56块刀片对一台机架中40台机架式服务器。

　　机架式服务器与刀片服务器之间的性能基本相同。刀片更容易管理和维护。我们认为在购买或部署刀片服务器时存在厂商锁定因素以及本地存储的限制。但是，在一家拥有非常好的数据中心架构的机构中，如果你可以像与亲家那样与厂商相处，你会喜欢刀片服务器。