大话服务器:有一种服务器叫做“超密度”

服务器有很多的分类方法。可以按照网络规模划分为工作组级服务器、部门级服务器、企业级服务器;可以按照芯片架构划分CISC(复杂指令集)架构服务器和RISC(精简指令集)架构的服务器,其中CISC就是常说的IA架构服务器,也称x86服务器,由于采用主要采用Windows操作系统,因此也被称为Windows 服务器。至于RISC架构服务器,以IBM Power、SUN UltraSPARC、富士通SPARC 64、惠普与Intel 安腾为代表。此前还有惠普公司的PA-RISC、DEC Alpha芯片、SGI公司MIPS等,但现在这些处理器已经逐步淡出了舞台。除此之外,也可以按照机器的外观划分为塔式、机架式以及刀片服务器,其中,机架式服务器又可以根据高度划分为1U、2U、4U、6U等规格。此外,还可以根据应用划分为通用服务器和各种专用的应用服务器。但是在这些划分中,看不到所谓"超密度"服务器。

"超密度"标签

"超密度"服务器的鼻祖当属美国超微电脑股份有限公司(SuperMicro)。超微最早推出了一种称为双子星的高密度服务器,在通用服务器主板大小的位置上,设计放入了两个服务器主板,在1U的空间内,实现了计算密度的翻番,也就是本文要说的所谓"超密度"服务器。在今年举行的在英特尔IDF 大会中,超微又展示了新的双密度刀片服务器,同样基于双主板系列,采用主板半宽的设计,在1U宽度内,放了2个半宽的主板,此外,超微还展示了Twin2,将4块主板放入2U宽度的机架中,其磁盘和电源彼此共享。这两台机器所占空间只是普通机架的1/2,在一个42U标准服务器机柜内,可以部署240个四核Xeon 5500处理器,总计960个计算核心。

"超密度"服务器计算的部署密度甚至已经超了刀片服务器。可以进行一个简单的计算,同样采用双路服务器,IBM BladeCenter E刀片服务器的设计是7U14片,在一个42U高度的标准机架内,可以放入6组刀片服务器,其计算密度是128颗处理器;采用超密度服务器,42U机架可以放入42台1U服务器,每个1U服务器由两个半宽的双路服务器组成,其计算密度为168颗CPU。"超密度"高计算密集度的特点,被广为称道和传播,引起了业界广泛关注。高密度也成为了"超密度"服务器的标签。

双星闪耀

"超密度"服务器备受追捧,各厂商纷纷推出了自己的"超密度"服务器。其中,以宝德双子星、四子星,曙光A410r、IBM iDataPlex和惠普BL2x220c最为引入注目。

宝德"超密度"分为双子星和四子星,其主要的差别在于高度设计,双子星为1U高度设计,而四子星为2U产品。四子星在2U高度空间内集成了4个半宽设计的双路服务器,称为可拔插的子系统,其处理器内核数可以达到32核。其中,4个热插拔子系统共享1+1配置的1200W高效冗余电源, 4个子系统可独立配置和管理。四子星最多可以支持12个可热插拔的SATA硬盘。

宝德双子星设计为1U高度,根据半宽设计服务器类型以及处理器类型的不同,又分为4个型号。其中,半宽设计服务器分为单路和双路,如果是单路服务器设计,就是同时放入了两个单路服务器,其最大处理器数量为2个。如果是双路服务器,那么其最大处理器数量就为4个。所支持的处理器类型也有很大不同,有些支持Pentium 4,也有些可以支持Intel 5300、5400甚至5500系列处理器。需要说明的是,Intel 5000系列服务器专门针对双路服务器而设计,在具体的型号又有E、L和X的区分,代表着不同的功耗差别。对于"超密度"服务器而言,所支持的服务器型号是有限制的,用户对此应该注意区分。

目前曙光只有一款天阔A410r采用了超密度服务器设计。据曙光服务器产品经理杨华介绍,今年曙光不会有"超密度"服务器新品推出,未来会视市场需求情况决定。与宝德采用Intel处理器不同,天阔A410r采用两路AMD 64位 2000系列皓龙处理器(包括最新的Istanbul CPU),支持先进的DDRII 内存,并集成20GB Infiniband控制器。杨华指出,通过在1U空间放置两个互不关联的计算节点,天阔A410r在空间以及功耗方面具有较大优势,同一个供电系统下,每个节点都能实现出色的能源效率。

HP BL2x220c不同于通常意义上的"超密度"服务器,它是一款刀片产品,需要配合刀片机箱,单独的一片BL2x220c并不能够独立工作。据中国惠普服务器及存储产品经理沈久德介绍,BL2x220c它采用独创技术,在BladeSystem C7000机箱原有一个刀片的位置,放入了相当于2个刀片,从而计算密度提高了一倍,达到了10U高度256个核的计算能力。按照这个计算密度,实际上它已经超过了"超密度"服务器的计算密度。如果说超微、宝德等公司双子星是一种基于机架式的超密度服务器设计,那么,HP BL2x220c就是一种基于刀片服务器的超密度设计,设计方案和对象不同,但是所体现的思路是完全一样的。

同样的差异化也表现在IBM iDataPlex的设计上。IBM iDataPlex是一个设计方案,由专用机柜和特别设计的dx360 M2服务器所组成。其中,dx360 M2类似"超密度"服务器,可以配合IBM iDataPlex使用,也可以单独使用。据IBM System x产品经理张定远介绍,dx360 M2 专为需要高性能但空间、电源和散热基础设施受限的数据中心而设计,它提供了创新的半深解决方案,经过优化可实现高密度和超凡效率。dx360 M2 配备英特尔Xeon 5500 系列处理器和 DDR-3 内存,可以作为机架式服务器或者作为 iDataPlex 机柜的一部分,在机架级别非常简便地进行管理。dx360 M2分为2UFlex机箱和3U存储机箱设计,每两台服务器共享一组电源,其中,2U机箱的存储容量为5TB,而3U可以达到12TB。较之普通的"超密度"服务器,dx360 M2更加强调存储的能力。

IBM iDataPlex另外一个独特设计在于机柜,不同于电信标准机柜。iDataPlex机柜采用了创新的半深设计,具有更少占地空间和更高数据中心密度,其半深设计的机柜外形,可以减少所需冷却气流,因此其散热所消耗能源就更少。如果用户采用IBM iDataPlex出厂设计,那么在发货之前,iDataPlex由 IBM工厂集成和测试,并提高全套的安装服务。交付时,iDataPlex具有从网络连接、散热、电源到服务器计算的完全配置,可立即启动,所需要的部署时间和精力极少。从效果看,iDataPlex全套方案相当于一个放大尺寸的刀片服务器方案,如果拆开使用,那么dx360 M2就相当于一款2U高度的超密度服务器。

目前很多厂商都针对互联网行业提供了超密度服务器方案,有些厂商,例如航天联志,据航天联志市场总监刘旭升介绍,他们虽然不提供产品,但是可以提供面向用户定制的超密度服务器产品,目前正有一批用户的产品订单在执行中。

"超密度"的局限

在更小空间内,同样实现双路服务器的设计,既然如此,谁还会采用浪费空间的设计呢?为什么"超密度"服务器不能够替代通用服务器,成为市场的主流呢?

刘旭升指出,同样作为双路服务器,但是"超密度"的"瘦身",是通过减少内存、硬盘的数量来实现的,随着密度提高,散热需求的增强,它对于处理器类型也有一定的限制。因此,"超密度"只能够用来满足一些特定的需求,目前其主要是市场是一些特定的HPC和互联网行业。谈到"超密度"服务器在HPC 领域的应用,杨华使用了"可以预计的适用内存容量"、"可以预计未来没有扩展需求HPC应用"这样的词汇。刘旭升表示,在散热,在稳定性、成熟性方面,"超密度"服务器还有距离。

对于内存限制、散热以及稳定性的质疑。也存在不同的观点,相对而言,宝德在"超密度"服务器的发展上,更早也更加成熟。宝德计算机系统有限公司总经理程佶指出,目前双子星已经可以达到通用服务器内存的支持水平,在这一点没有差异。记者为此查阅了有关网页,双子星确实可以支持16个内存插槽(支持 DDR2),与通用服务器差不多。谈到散热,程佶表示,"超密度"服务器半宽的长条设计,实际上更加有力于气流散热,不容易产生回旋。他指出,处理器和内存是服务器发热最多的部件,而半宽的设计更加有力于散热。从宝德的测试,以及用户实践看,双子星是一个非常成熟的产品。程佶表示,"超密度"服务器的市场,会长期稳定存在。

沈久德指出,"超密度"非常适合高性能集群计算、企业网格应用、Web 2.0企业应用等,这些应用对于计算密度、计算性能的要求比较高,但是对于单个节点可靠性要求不那么高,以图像渲染为例,就非常适用。与通用服务器相比, "超密度"具有一定局限,它是根据特定的需求,通过牺牲一些不必要的扩展性来实现的高集成。对此,刘旭升指出,单纯的高密度设计并不是难事,实际上,刀片服务器具有比"超密度"更高的集成密度。他表示,关键还是在于根据应用的需要,在内存、硬盘、电源等部件之间,进行合理的取舍。

杨华也就"超密度"服务器与刀片的扩展性进行了比较。他指出,"超密度"是一种平衡和取舍,基本上是一种定制的方案,一旦设计好了,将不能够进行扩展。刀片服务器则有所不同,刀片的设计更具有统筹性,无论是内存,还是存储,刀片服务器都提供了相应的扩展解决方案,这与超密度是截然不同的。与"超密度"服务器相比,刀片具有更高的电源、风扇共享效率,其效果更加显著,此外,管理和部署也是刀片服务器的优势。

特定限制的特殊需求

"超密度"服务器的特点,注定了其特殊需求。在采访中, PPS网络电视总裁徐伟峰作为"超密度"服务器的用户,谈了自己的应用体会。他指出,目前PPS的主要业务就是提供基于互联网的视频播出服务,目前是国内领先的网络电视服务提供商。近年来,PPS视频业务发展非常快,特别是奥运会之后,PPS在线访问人数激增,需要更多的服务器支撑。

目前,PPS的服务器数量为1000台左右,分散部署在全国多个数据中心机房,规模小一些的,一组需要12~15台,而规模大一些的需要20多台服务器。目前PPS每年需要新增服务器300~400台。据了解,目前数据中心机房所提供的服务器托管服务,每租用1G互联网带宽,可免费获得一个机架。受供电的制约,一组机柜支持12~15台1U机架式服务器。对于PPS而言,提供支撑服务的服务器,如果达到20台,就要额外租用一个机柜。从成本上计算,就非常不划算。如果不额外租用机柜,只是增加单机架的配电,PPS也要支付电费,经过成本测算,效果也不好。

经过认真的分析比较,PPS最终选用了IBM iDataPlex dx360 M2的方案。目前配电,恰巧可以支持26台dx360 M2服务器,而这个数量也恰巧可以一组视频应用的需求。从实际的运行结果看,采用dx360 M2方案,为PPS带来25%运营成本节省。徐伟峰指出,PPS不是非要节省成本,但从运营的角度,这种精打细算对于社会,对于企业都是非常有意义的,也深受企业欢迎。