实例解析:刀片与机架如何选择

　　IBM作为顶级的服务器供应商，其服务器在近年来的性能测试中一直处于前列，因此此次我们将统一采用IBM服务器——HS21和 HS21 XM 刀片 ；x3550和 x3650机架，对比两者在性能、功耗以及易操作性上的差别。同时，鉴于刀片技术的一些共通点，因此此次测试的结果并不是仅仅适于IBM的产品，也可以延伸推广至其他厂商的刀片，如DELL和HP。

　　我们知道，刀片服务器相比机架服务器减少了硬件对于电力的需求，进而降低了投资总成本。具体说来，就是IBM的刀片服务器与同性能级别的机架服务器相比，刀片更节能，而且便于日后管理。

　　如果仅从一两台服务器看，刀片的价格会高于机架，其中价格高昂的刀片机箱和机箱是一个重要因素。但一个初具规模的刀片服务器群一定会比相同数量的机架服务器群来的经济，这是刀片的优势所在。不过，刀片的技术在厂商间相对封闭，无法做到像机架那样可以随时相互替换，因此缺乏灵活性。同时，由于刀片的先天缺陷，刀片服务器难以运行需要大量内部存储的应用程序。了解了刀片和机架的一些基本特点，下面具体介绍。

比较产品介绍

　　先介绍一下所用IBM服务器的具体配置。HS21和HS21 XM两款刀片均以IBM Blade Center H（BC-H）为机箱。BC-H机箱由一个10GB以太交换机、一个1GB以太交换机和四个电源供电系统组成。XM系列刀片配的是一对2.33GHz的Intel四核处理器，而HS21的一对四核CPU的频率则为2.0GHz；XM的内存为16GB DDR2，而HS21只有8GB。

　　以上刀片的配置与同为IBM生产的机架服务器x3550差别不大，除了x3550 CPU频率为2.66GHz。另一款IBM的x3650则为2U服务器，配有RAID 5的磁盘阵列，一个RAID控制器和一个热后备磁盘。

　　再看价钱，标准HS21售价为$7,100，而HS21的XM版售价为$9,800，两者的区别在于CPU的频率、内存的大小，还有XM上的RAID 0/1配置。另外，BC-H机箱则高达$17,000。而机架服务器x3550为$7,900，相应的x3650为$9,300。

　　由上可以看出，刀片的机箱价格不菲，而且它的先天劣势也使得应用受限，如上提及的大容量存储问题。即使是在与机架对比的测试中表现相当，但是未来更新更快的CPU还是会首先采用在机架服务器上。虽然也可能不完全这样，但根据厂商的跟进速度还是可以推出一二的。对于机架，厂商能适应最新CPU的需要迅速改变1U或2U；然而刀片不得不周详考虑新主板组件带来的融合问题。

　　引以为傲的高密度性有时也会成为刀片的弱点之一，比如它们就比一般的机架服务器要重，而且集成度大的刀片服务器机箱如果出现故障，影响程度远大于一台单一的机架服务器。另外，使用刀片服务器意味着必须配置相配套的设备，如SAN交换或是以太网交换，因为这些是刀片机箱所必须安装的。如果刀片生产商实力雄厚，可以提供相配套的设备，这当然是没有问题；但如果无法提供的话，自选的组件与现有部件的兼容问题就值得考虑了。

性能测试：机架占优

　　我们测试的IBM服务器在性能表现上有惊人的一致。这可能是由于每台服务器上都采用了两个Intel的四核处理器的缘故，速度的差别也许在于刀片配置的RAID 1和机架配置的RAID 5间的区别。以LMBench3对服务器进行其中一项最苛刻的测试——processor fork+execve（主要测试数据在I/O和内存间的传送速度），刀片服务器的测试结果为289.9微秒，而机架服务器则为173.2微秒，速度上提高了40%。

　　除了RAID差别带来的服务器性能的差异外，配有RAID磁盘的HS21 XM和x3650服务器速度上要稍高于普通NTFS或ext3格式的服务器。另外,x3550和x3650机架服务器采用的2.66GHz的CPU在主频上也要高于刀片服务器的2.33GHz，因此在性能测试中稍稍占优。

能耗的比较：刀片占优

　　相比于性能，服务器运行的最大成本——能耗费用常常被忽视。在本次测试中，IBM官方宣称的能耗费用，不管是刀片服务器还是机架服务器，都要高于实际测试中的数据。这可能是我们测试的服务器运行在较低的温度（20℃），而且刀片机箱上的设备并没有全部加载的缘故。为了更好的说明问题，我们扩大了测试服务器的数量，分别对加载在IBM机箱上的14片刀片服务器与14台机架服务器进行对比。

　　在解决了数据中心的降温和地板承重问题（地板至少要承受1吨的重量）后，机箱上的刀片便发挥出节约能耗、降低成本的功用来，五年内的TCO预计曲线证明使用刀片的成本最低。而机架服务器，即使与机箱全部加载刀片的服务器相比，五年内的成本开销到要高于刀片。虽然机架服务器相比刀片服务器需要额外配置外部的存储设备，而且拥有内置的RAID 5，然而它庞大的能耗支出抵消了这种优势所在。

投资总成本：刀片占优

　　再谈谈大家最为关注的投资总成本。最大为14刀片的IBM刀片服务器采购费用为$117,400，加上能耗费用（除去空调降温费用），总成本达到了$123,900。相等数量的x3550 1U机架服务器每台$7,900，14台总共为$116,700。当需要添置6口10G和24口1G的以太网交换器时，采购硬件的费用加上额外的能耗费用，总成本升至$129,200。如果换成x3650,每台$9,300，14台的采购费用为$129,800，加上添置的交换器和能耗费用，总成本达到了惊人的$150,700。

　　从上面相等数量的刀片与x3650机架服务器的比较看来，在五年中，刀片的采购和使用要比机架节省18%的费用，而且这种效益会随着电费价格的增加而变得日益显著。

管理与维护：刀片占优

　　关于服务器的维护成本也是一个值得重视的问题。一般说来，刀片服务器的维护要比机架服务器来的便捷。首先，刀片的尺寸和重量便于处理。我们能在3秒钟内取出一片刀片，相比之下，拉出一个机架部件需要超过一分钟。我所说的机架还是组件优化设计和安置的，如果碰到设计混乱无序的机架的话，所花的时间就无法预料了。

　　机架服务器中的内存和硬盘是管理员最常要改变的地方。因此不难想象，就部件改变之后让服务器重新工作所花的时间而言，不需要数据线连接的刀片服务器明显要比机架服务器快许多。

　　同时，刀片的使用大大降低了线缆的数量。电源线从原来机架上的80根直降至8根，以太网的铜导线或光纤线数量也大幅下降，带来了空间上的节省，利于气流的流通。

　　服务器上安装的管理组件也是成本的一个部分。比如本次测试中，我们就用IBM Director管理这两种服务器。Director必须安装在各自需要管理的服务器上，因此每台服务器又增加了一笔费用。我们分别在刀片和机架服务器上通过VMware ESX安装了不同的操作系统，并使用Director来配置和管理它们。有的厂商会对这种管理组件采取每安装一次或每服务一次进行收费的方式，所以有必要了解清楚这种能节省时间、提高效率的应用程序成本多少，是否值得。

刀片局限：本地存储限制和厂商专有性

　　刀片服务器最大的缺点依然是内部存储容量的有限性，这主要是由刀片本身的小尺寸和散热决定的。我们测试的刀片装配了RAID磁盘，但只有RAID 1镜像和RAID 0无冗余磁盘阵列，这就意味着磁盘容量不能超过刀片厂商规定的最大容量。具体到本次测试的服务器，IBM的刀片服务器磁盘容量上限为288G(实际测试时的磁盘容量为73G)。有人认为这已经足够大了，但相对于服务器的容量，288G实在小得可怜，除非服务器安装和配置了iSCSI,、光纤通道或其它SAN连接。

　　与之不同，2U的x3650内置了RAID 5，配有四个磁盘：三个组成RAID，一个做为热后备磁盘。磁盘可以根据需要更换或升级，不过一旦投入运作，管理员一般不会轻易去做变动。可以说，因为机架服务器内部有了更大的空间，所以可以安置更多容量的存储设备。有的厂商甚至给1U服务器内安置了等同于2U的存储容量设备。

　　原则上说，工作系统中的服务器尽量不要变动内部的组件。对于机架，可以选用大容量的磁盘。而对于刀片，就需要外接SAN，这种技术能满足未来对存储容量不断增加的需求。建立与SAN的连接需要给刀片服务器装一些附属装置，比如光纤通道的SAN交换机。如果附近没有SAN，可以采用以太网连接起来的iSCSI 。

　　刀片和机架均能很顺利地加装I/O扩展卡。IBM机架服务器的I/O卡使用的是PCI或PCIE接口。而内存的添加和卸载方式两者基本一致。

　　刀片服务器另一个潜在缺点就是它的专有性。如果你选择一个厂商的刀片服务器，那就意味着服务项目、部件更新都要听从于该厂商，而无法使用其它厂商的服务和组件。

结语

　　刀片服务器的高密度带来了空间和能耗的大幅下降，同时性能与机架服务器相比并不逊色。另外，刀片还有易于管理和服务的优势。但刀片也存有自身的劣势：厂商技术的专有性、本地存储容量的限制，但如果有一个结构合理的数据中心，再加上一个优秀的服务器供应商，我想你会喜欢上刀片的。