随着体系结构向基于标准的、机架密集的服务器的转变,数据中心将产生许多问题,新兴的刀片服务器的体系结构将能够缓解和解决这些问题。
刀片服务器能够提高服务器的密度,改善可管理性,降低功率消耗,增强部署和可服务性,所有这些都将降低总的所有权成本。尽管最初的刀片服务器的实现十分适用于扩展到IT基础设施的前端,但该体系结构很可能将继续发展,并在整个数据中心发挥重要的作用。
从根本上说,系统供应商利用刀片服务器为用户提供的解决方案,提高了数据中心的效率,并最终降低了总的所有权成本。
使用刀片服务器的最大动力,来自于对数据中心效率提高的追求。正是因为越来越多的企业意识到数据中心在效率、PUE值方面的“短板”,刀片服务器才在数据中心内获得了越来越重要的地位和越来越高的利用率。
刀片服务器对数据中心效率的提高作用
与传统的服务器不同的是,每个刀片服务器不需要单独的机架和基础设施,因此刀片服务器相对廉价。通过多个系统共用电源、冷却设备、管理硬件和布线系统,可以极大地降低每个服务器的成本。供应商可以将用户分别购买的部件,例如远程管理卡、以太网交换机甚至KVM(键盘、显示器和鼠标)转换器,以极低的成本集成在机架上。从可靠性的观点来看,多个服务器共用高质量的部件也是十分有意义的,因为系统可发生故障的部件减少了。因为初始的投资成本与机架相关,因此,刀片服务器更适合于集中式数据中心环境,而非只有少量服务器的分布式站点。
与此同时,部署多个服务器是一个耗时和资源密集的过程。管理员需要将每个服务器安装在机架中,进行电源和网络布线,并为其安装软件。在高密度的环境下,布线尤其是一个部署中令人头疼的难题之一。利用刀片服务器,管理员只需要对机架进行安装和布线,单独的刀片服务器无需布线。增加新的计算机资源就像插入一个新刀片服务器一样简单,就像现在加入一个硬盘驱动器。由于多个刀片服务器可以共用冗余电源,因此最大限度地减少了机架布线。此外,内置的转换器将以太网数据和管理网络,甚至KVM连接集成在一起。
在统一的刀片服务器机箱环境下,利用自动软件供应工具,管理员只需通过一个网络操作,就能够方便、快捷地将软件安装到一个或多个刀片服务器中。在完成刀片服务器的软件安装之后,管理员就能够利用远程管理工具进行全面的管理。用户应要求供应商提供功能全面的工具,以便进行远程软件安装、硬件配置和系统管理。
利用这些工具,用户可以在一个单一的机架中管理刀片服务器和传统的综合服务器,从而降低资源成本。维修故障的刀片服务器时,需要拆除故障的刀片服务器,并插入替换的刀片服务器,并修理故障的刀片服务器。管理员还可以很容易地配置一台全局热备份服务器,通过远程配给,接管需要维修的刀片服务器的任务和功能。
最近几年,随着社会经济的发展,数据中心的地产价格十分昂贵,因此,在过去的2年中,市场已经迅速地转向密集的机架优化的服务器。根据设计和供应商的不同,刀片服务器能够使服务器的密度比目前1U的机架优化的系统增加100%到800%(参见图 4)。此外,因为每个服务器都是一个单独的服务器,因此可以用底盘将多个应用集成一个单一的机箱中。这种集成方式可以进一步使客户将其计算机资源集中在数据中心中。
数据中心的管理者必须针对最高需求来估算每个客户的基础设施的规模(无论是内部机构还是xSPs情况下的外部客户)。通常,很大一部分硬件在产生热量、耗费资金、消耗管理资源和功率及占用空间的同时,并没有得到充分利用。通过采用刀片服务器的体系结构,并利用工作负荷管理软件改善相应的性能,管理者就可以根据整个数据中心的最高需求,而不是单个客户或单个组的最高需求来估算数据中心基础设施的规模。估算主要是管理软件的功能,但是刀片服务器依靠其低成本及简化增加计算资源过程的能力,能够增强软件的估算能力。
通过采用刀片服务器的体系结构,并利用工作负荷管理软件改善相应的性能,管理者就可以根据整个数据中心的最高需求,而不是单个客户或单个组的最高需求来估算数据中心基础设施的规模。估算主要是管理软件的功能,但是刀片服务器依靠其低成本及简化增加计算资源过程的能力,能够增强软件的估算能力。
为了减少刀片服务器的功率消耗,大多数供应商将在有些刀片服务器中采用低功率的处理器。即便刀片服务器不使用低功率的处理器,其功耗也少于"综合"服务器,因为刀片服务器的功耗部件较少。此外,供应商也能够承担得起使用高效率电源的费用,因为电源将由多个服务器共用。由于刀片服务器的功耗较低,也就产生较少的热量,因而也就减少了冷却系统的耗电量。
选择什么样的刀片服务器?
高性能、低密度的刀片服务器设计将有助于在公司数据中心的主流应用中更多地采用刀片服务器。这种设计能够提供目前密集机架服务器所具有的个体性能特点和功能,同时具有刀片服务器的成本优势、部署优势、可服务性优势和密度优势。这种刀片服务器适合于高性能 Web 服务器、专用的应用服务器、基于服务器或瘦客户机的计算及高性能计算(HPC) 群集器。
刀片服务器和相关技术(例如IB)的出现将引入新的 IT 基础设施。IT 管理者从现在就应该开始规划刀片服务器的安装,评估基于IP的存储解决方案、远程软件供应和管理解决方案、扩充的系统结构及负荷均衡技术。
因此,选择正确的、适用的刀片服务器,对于企业CIO和IT经理来说至关重要。在选择刀片服务器时,要选择尽可能标准化、没有专有堆栈、可靠性强、开放性强以及刀片服务器发展历史较为稳定的供应商的产品。
需要指出的是,企业需要考察刀片服务器的高度、功耗水平是否适合现有的数据中心,而刀片服务器也必须支持现有的管理工具、互连选择和交换机供应商,从而保证企业能够继续利用现有的产品、技术与专业知识上的投资,从而避免被刀片服务器限制在专有工具和流程上。
对于刀片服务器的选择,我们可以以两代截然不同的产品来寻找让我们做出选择的共性:戴尔的第一代刀片服务器PowerEdge 1655MC(当时刀片机箱和刀片服务器还共用一个产品代号)和戴尔最新的12G服务器家族中的PowerEdge M620及其搭配使用的戴尔M1000e机箱。
戴尔于2002年年底推出了其第一代刀片服务器PowerEdge 1655MC——3U 六块刀片的,这款产品是戴尔电脑第一部模块化服务器产品,在一个系统套件(enclosure)中包括了六个双处理器的刀片式服务器适配卡、整合了硬件RAID功能的SCSI硬盘、热抽换式备援电源供应器与冷却风扇、整合型管理适配卡,以及备援以太网络交换器等。
值得注意的是,在第一代刀片服务器上,戴尔PowerEdge 1655MC就包含完整的硬件和软件功能,可协助企业客户能够简化日常监督和管理的工作。这款产品配有戴尔OpenManage远程安装软件,可提供企业同时于任何地点支持一百以上的刀锋服务器。每个系统套件拥有一个整合型的内嵌式远程访问模块,用以监控机壳与刀片式服务器适配卡的状态,并提供远程电源控制、及远程(out-of-band)的管理能力。软件安装可透过可开机的USB接口,也可通过OpenManage软件从远程进行安装。
PowerEdge M620提供了全新的戴尔iDRAC 7版本的远程管理工具,以及生命周期管理器2.0。前者是一项嵌入式系统管理功能,允许在物理、虚拟、本地和远程环境中管理M620刀片,而且此管理既可以在带内也可以在带外完成,也可以使用系统管理软件代替——当然,也可以不适用。此外,OpenManage仍然提供强大的管理功能,集成并连接到任何企业在使用的第三方系统管理解决方案。
而利用M1000e刀片服务器盘柜的共享电力、冷却和联网基础架构以及戴尔机箱管理控制器软件,M620能够获得最好的能耗效应,其能耗表现超过了戴尔几乎所有的竞争对手。而除了软件功能之外,M620的硬件表现十分出色,24个DIMM插槽最多可以配置768GB内存,而M1000e更是唯一一个支持在相同机箱的相邻插槽中混合放置全高刀片式服务器和半高刀片式服务器而没有限制或警告的解决方案。
M1000e能够提供的能力还包括:1、冗余机箱管理控制器(CMC)可提供功能强大的系统管理工具,让您能够综合访问组件状态、库存、提醒和管理信息;2、M1000e的无源中板设计将关键有源组件保留在各刀片式服务器上或作为机箱中的热插拔共享组件,从而提高了可靠性和可维护性;3、的FlexIO模块化交换机技术,用户可以轻松扩展以提供附加上行链路和堆叠功能,从而获得当今快速发展的联网格局的灵活性和可扩展性,而无需改变您的当前环境;4、不区分交换机环境中的持久性介质访问控制(MAC)/全球名称(WWN)/互联网SCSI (iSCSI)寻址技术意味着用户可以在几秒钟内交换刀片式服务器。
从上面的特性上来看,无论是当下的新品戴尔12G服务器中最重要的PowerEdge M620及M1000e机箱,还是戴尔的第一代刀片服务器PowerEdge 1655MC,戴尔注重的——也是用户需要的——是能够统一、灵活、开放的管理刀片服务器集群的软件工具,除此以外,刀片服务器应该能够在网络连接方面提供尽可能好的灵活性和可扩展性——这两点是选择刀片服务器最重要的考量因素。