刀片服務(wù)器詳解

1、刀片服務(wù)器詳解這些年來，飛速發(fā)展的互聯(lián)網(wǎng)將注意力更多地投入到了IT業(yè)中。目前全球約有800萬家商業(yè)網(wǎng)站在為超過2億的用戶提供服務(wù)，而且這一數(shù)字每天還在增長。怎樣為互聯(lián)網(wǎng)用戶提供更加可靠、快速的通路來獲取豐富的網(wǎng)絡(luò)信息，已經(jīng)成為了商家的成功關(guān)鍵。許多互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心正在為此尋找更加完善的解決方案，以保證網(wǎng)絡(luò)、運(yùn)算和存儲的可靠性和可用性。作為網(wǎng)絡(luò)的核心組成部分，服務(wù)器的性能已不僅僅是評價產(chǎn)品優(yōu)劣的唯一指標(biāo)了。服務(wù)器一直在朝高密度方向發(fā)展，目標(biāo)是體積更小、功耗更低、高可管理性和擴(kuò)展性。第一代塔式服務(wù)器已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，而新一代機(jī)架式服務(wù)器則為用戶提供了更多的選擇，并開始在各種企業(yè)系統(tǒng)中扮演重要角色。機(jī)

2、架式服務(wù)器以其節(jié)省空間、高密度、便于集中維護(hù)、管理等優(yōu)勢得到了用戶普遍的認(rèn)可。但用戶對機(jī)架服務(wù)器高度的追求，到了1U就似乎已經(jīng)到了盡頭，如果您的機(jī)柜空間告急，機(jī)柜里已經(jīng)充滿了配線架、路由器，交換機(jī)、集線器、各種高度的服務(wù)器、輸入/輸出設(shè)備共享器，如何再添置服務(wù)器來滿足日益增長的業(yè)務(wù)需求？除了增加機(jī)柜以外，還有比1U服務(wù)器密度更高的選擇，第三代服務(wù)器高密度的刀片式服務(wù)器的出現(xiàn)為我們提供了很好的一種選擇。刀片服務(wù)器的定義與特點(diǎn)所謂刀片服務(wù)器是指在標(biāo)準(zhǔn)高度的機(jī)架式機(jī)箱內(nèi)可插裝多個卡式的服務(wù)器單元，實(shí)現(xiàn)高可用和高密度。每一塊刀片實(shí)際上就是一塊系統(tǒng)主板。它們可以通過板載硬盤啟動自己的操作系統(tǒng)，如Wind

3、ows NT/2000、Linux等，類似于一個個獨(dú)立的服務(wù)器，在這種模式下，每一塊母板運(yùn)行自己的系統(tǒng)，服務(wù)于指定的不同用戶群，相互之間沒有關(guān)聯(lián)。不過，管理員可以使用系統(tǒng)軟件將這些母板集合成一個服務(wù)器集群。在集群模式下，所有的母板可以連接起來提供高速的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，并同時共享資源，為相同的用戶群服務(wù)。在集群中插入新的刀片，就可以提高整體性能。而由于每塊刀片都是熱插拔的，所以，系統(tǒng)可以輕松地進(jìn)行替換，并且將維護(hù)時間減少到最小。這些刀片服務(wù)器在設(shè)計之初都具有低功耗、空間小、單機(jī)售價低等特點(diǎn)，同時它還繼承發(fā)揚(yáng)了傳統(tǒng)服務(wù)器的一些技術(shù)指標(biāo)，比如把熱插拔和冗余運(yùn)用到刀片服務(wù)器之中，這些設(shè)計滿足了密集計算環(huán)境對

4、服務(wù)器性能的需求；有的還通過內(nèi)置的負(fù)載均衡技術(shù)，有效地提高了服務(wù)器的穩(wěn)定性和核心網(wǎng)絡(luò)性能。而從外表看，與傳統(tǒng)的機(jī)架/塔式服務(wù)器相比，刀片服務(wù)器能夠最大限度地節(jié)約服務(wù)器的使用空間和費(fèi)用，并為用戶提供靈活、便捷的擴(kuò)展升級手段。刀片服務(wù)器的特點(diǎn)刀片服務(wù)器公認(rèn)的特點(diǎn)有兩個，一是克服了芯片服務(wù)器集群的缺點(diǎn)，被成為集群的終結(jié)者；另一個是實(shí)現(xiàn)了機(jī)柜優(yōu)化。集群終結(jié)者眾所周知，作為一種負(fù)載均衡技術(shù)，服務(wù)器集群已經(jīng)在有效提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和核心網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的性能方面被廣泛采用，在集群系統(tǒng)中，若要提供更高端的運(yùn)算和服務(wù)性能，只需增加更多的單元就可以獲得更高的性能。更為重要的是，服務(wù)器集群還可以為任何一臺單獨(dú)的服務(wù)器提供冗

5、余和容錯功能。目前IT行業(yè)正在大力發(fā)展適應(yīng)寬帶網(wǎng)絡(luò)、功能強(qiáng)大可靠的計算機(jī)。在過去的幾年里，寬帶技術(shù)極大地豐富了信息高速公路的傳輸內(nèi)容。服務(wù)器集群和RAID技術(shù)的誕生為計算機(jī)和數(shù)據(jù)池的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供了一個新的解決方案，而其成本卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的高端專用服務(wù)器和大型機(jī)。但是，服務(wù)器集群的集成能力低，管理這樣的集群使很多管理員非常頭疼。尤其是集群擴(kuò)展的需求越來越大，維護(hù)這些服務(wù)器的工作量簡直不可想像，包括服務(wù)器之間的內(nèi)部連接和擺放空間的要求。這些物理因素都限制了集群的擴(kuò)展。刀片服務(wù)器的出現(xiàn)適時地解決了這些問題。在集群模式下，刀片服務(wù)器所有的主板可以連接起來提供高速的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，共享資源。同時每個刀片都可

6、內(nèi)置監(jiān)視器和管理工具軟件， 配置一臺高密度服務(wù)器就可以解決一臺到一百臺服務(wù)器的管理問題，如果需要增加或者刪除集群中的服務(wù)器，只要插入或拔出一塊板即可，將維護(hù)時間減少到最小。就這個意義上來說，Blade Server從根本上克服了服務(wù)器集群的缺點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)機(jī)柜優(yōu)化從某一角度而言，刀片服務(wù)器實(shí)現(xiàn)了機(jī)柜優(yōu)化的自然飛躍。刀片服務(wù)器將機(jī)柜式服務(wù)器所占用的空間密度再一次提高了50%。資料顯示，在機(jī)柜系統(tǒng)配置好的前提下，將1U機(jī)架優(yōu)化服務(wù)器系統(tǒng)移植到刀片服務(wù)器上，所占用的空間只是原來的1/31/2。而在一個標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)柜式環(huán)境里，刀片服務(wù)器的處理密度要提高四到五倍。比如在處理1024節(jié)點(diǎn)的高密度計算服務(wù)器環(huán)境里，1

7、U配置需要24個機(jī)柜，其中不包括以太網(wǎng)交換集線器所占用的機(jī)柜空間，而采用插有8個刀片的刀片服務(wù)器，只需要9個機(jī)柜，卻包括了以太網(wǎng)交換機(jī)的空間。在相同的面積內(nèi)，數(shù)據(jù)中心可以通過部署刀片服務(wù)器獲得8倍于機(jī)架式服務(wù)器的服務(wù)器租賃收益。另外，刀片服務(wù)器采用集中管理的方式，可以簡化服務(wù)器的管理工作。在IT人員日益匱乏的今天，采用刀片服務(wù)器的企業(yè)可以減少雇傭工資高昂的服務(wù)器管理和維護(hù)人員，從而降低維護(hù)費(fèi)用。還有，刀片服務(wù)器的低功耗設(shè)計也會顯著減少能耗，節(jié)約能源的同時減少了費(fèi)用。圖解刀片服務(wù)器作為一種新興的服務(wù)器產(chǎn)品，讀者可能還缺乏對它的直觀認(rèn)識。每臺刀片服務(wù)器一般由機(jī)柜和刀片組成，因此刀片服務(wù)器的標(biāo)識由機(jī)

8、柜的型號和刀片的型號共同構(gòu)成，而不像以往的服務(wù)器那樣由一個單一的服務(wù)器型號所代表。刀片通過機(jī)柜背板上的CompacPCI接口與之相連接。服務(wù)器機(jī)柜一般可以容納8片至數(shù)十片刀片。刀片以服務(wù)器刀片為主，而每個服務(wù)器刀片都是一個功能完整的服務(wù)器。在此，我們以一款常見的一種刀片服務(wù)器向大家介紹一下，以了解其基本構(gòu)成。圖2 刀片服務(wù)器正面 圖3 刀片服務(wù)器背面 根據(jù)所需要承擔(dān)的服務(wù)器功能，刀片服務(wù)器被分成服務(wù)器刀片、網(wǎng)絡(luò)刀片、存儲刀片、管理刀片、光纖通道SAN刀片、擴(kuò)展I/O刀片等等不同功能的相應(yīng)刀片服務(wù)器。服務(wù)器刀片（圖4）目前最為常見的服務(wù)器刀片一般采用1顆為的Intel Pentium 處理器，并

9、采用ServerWorks LC-E芯片組、Intel 815芯片組、Via Pro266芯片組，支持的內(nèi)存容量和類型由芯片組決定，內(nèi)存類型一般為具有ECC功能的SDRAM或DDR。由于刀片服務(wù)器的散熱問題較為嚴(yán)重，在設(shè)計中也有廠商采用了低功耗的Transmeta 5600處理器。目前，HP、Sun也正致力于把它們的RISC處理器制作成服務(wù)器刀片，只是尚未面世。除連接機(jī)柜背板的接口外，服務(wù)器刀片上一般還具有一個PMC擴(kuò)展接口，可以連接PMC接口的擴(kuò)展卡，如SCSI卡、光纖存儲卡等，其功能相當(dāng)于PCI擴(kuò)展槽，只是相應(yīng)接口的擴(kuò)展卡價格略貴。 服務(wù)器刀片采用與筆記本電腦相同規(guī)格的65mm(2.5英寸

10、)硬盤，一般只安裝操作系統(tǒng)和簡單的應(yīng)用軟件，性能較低。網(wǎng)絡(luò)刀片網(wǎng)絡(luò)刀片的功能相當(dāng)于局域網(wǎng)交換機(jī)，從而提供良好的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控和管理功能。網(wǎng)絡(luò)刀片普遍提供10/100Mbps端口，以雙絞線的方式連接服務(wù)器刀片，對外提供高速上連通道（千兆端口）。采用NAS存儲方式的刀片服務(wù)器經(jīng)常會配備2個網(wǎng)絡(luò)刀片，其中一個專門用于連接NAS設(shè)備。每個刀片支持10/100/1000M以太網(wǎng)連接，并且可以在背板上安裝10/100/1000M的2-4層交換機(jī)，這樣就可以把系統(tǒng)中每個槽位上安裝的刀片與交換機(jī)連接起來，提供一個基于IP的交換網(wǎng)絡(luò)。通過集成這種總線，刀片服務(wù)器系統(tǒng)可以很好地集成IP業(yè)務(wù)和語音業(yè)務(wù)，提供各種不同的電信

11、增值服務(wù)。存儲刀片存儲刀片可以被視為一個硬盤模塊，通過背板總線或者硬盤接口線向服務(wù)器刀片提供存儲功能。存儲刀片上一般配備2塊性能較高90mm(3.5英寸)硬盤，接口類型有IDE、SCSI和光纖通道（Fiber Channel）接口。 管理刀片第一代刀片服務(wù)器的KVM（Keyboard、VGA、Mouse）刀片可以說是功能最為簡單的管理刀片，提供對所有服務(wù)器刀片的管理控制。KVM刀片，提供鍵盤、鼠標(biāo)、顯示器接口，KVM刀片經(jīng)常還包括軟驅(qū)和光驅(qū)，便于使用者直接操作服務(wù)器刀片。KVM刀片上提供切換開關(guān)，用于在機(jī)柜上的不同刀片之間或者不同機(jī)柜之間進(jìn)行切換。第二代刀片服務(wù)器具備更加強(qiáng)大的管理功能，但是各

12、家產(chǎn)品各不相同。管理刀片往往通過服務(wù)器刀片上集成的監(jiān)控管理芯片進(jìn)行1臺或多臺刀片服務(wù)器的集中監(jiān)控和管理。管理刀片向服務(wù)器機(jī)柜內(nèi)的其他刀片提供必要的配置信息，并在某些刀片發(fā)生故障時接收報警信息，并向監(jiān)控程序發(fā)出報警。 CompactPCI ：刀片服務(wù)器的標(biāo)準(zhǔn)CompactPCI開放式標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)很好地平衡了業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)，包括硬件、操作系統(tǒng)、應(yīng)用開發(fā)工具、能快速有效開發(fā)高利潤的電信增值服務(wù)，同時使傳統(tǒng)上以專有軟硬件架構(gòu)為主的電信建設(shè)轉(zhuǎn)型，能享受開放系統(tǒng)帶來成本大幅降低及大眾化業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)操作系統(tǒng)的好處。這一轉(zhuǎn)變讓設(shè)備及服務(wù)供應(yīng)商找到了數(shù)以百萬計的開發(fā)者，并開始采用具高可靠性、高擴(kuò)展性和高性能的CompactP

13、CI寬頻通訊平臺。CompactPCI總線標(biāo)準(zhǔn)是建立刀片服務(wù)器的基礎(chǔ)。它是惟一的標(biāo)準(zhǔn)，同時也是標(biāo)準(zhǔn)紛爭的起源。CompactPCI目前有2個主要的版本，即 1.0版和2.0版，它們在接口定義的完善程度上不盡相同。早期的刀片服務(wù)器全部采用CompactPCI 1.0的標(biāo)準(zhǔn)，背板帶寬也限定在32位PCI之內(nèi)，這些產(chǎn)品屬于第一代刀片服務(wù)器。2002年最新推出的刀片服務(wù)器部分采用CompactPCI 2.0標(biāo)準(zhǔn)，背板支持64位PCI通信，稱之為第二代刀片服務(wù)器。由于標(biāo)準(zhǔn)的版本不同，兩代刀片服務(wù)器之間不能完全兼容。（圖 5 ）目前為止，只有HP一家聲稱完全按照CompactPCI標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計刀片服務(wù)器，而其

14、他服務(wù)器廠商只是在總線和接口標(biāo)準(zhǔn)方面遵循CompactPCI，在刀片的尺寸上沒有完全按照該標(biāo)準(zhǔn)去執(zhí)行。應(yīng)用模式指南刀片服務(wù)器的應(yīng)用很廣泛，尤其是對于計算密集型應(yīng)用，比如天氣預(yù)報建模、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)仿真、數(shù)字影象設(shè)計、空氣動力學(xué)建模等等。而對于行業(yè)應(yīng)用，如電信、金融、 IDC/ASP/ISP應(yīng)用、移動電話基站、視頻點(diǎn)播、Web主機(jī)操作及實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)等，刀片服務(wù)器依然能大顯身手。刀片服務(wù)器的出現(xiàn)使其在2001年底的服務(wù)器市場上占據(jù)一塊相對于機(jī)架式服務(wù)器來說不算小的市場份額。而隨著2002年技術(shù)的發(fā)展尤其是InfiniBand技術(shù)開始扮演重要角色，刀片服務(wù)器將逐漸成為主流服務(wù)器并占據(jù)較大的市場份額。刀片服務(wù)器的使用范圍相當(dāng)廣泛。下面我們列出兩個典型的應(yīng)用模式進(jìn)行簡單的介紹。應(yīng)用模式1：網(wǎng)站W(wǎng)eb服務(wù)器 這種方式可充分發(fā)揮刀片服務(wù)器密度高、可群集以及可遠(yuǎn)程管理的優(yōu)勢。網(wǎng)站可以用刀片服務(wù)器組成高密度的群集，用來實(shí)現(xiàn)高訪問量的Web服務(wù)器，后端再連接中高端的服務(wù)器或群集系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。存儲服務(wù)提供商可以采用同樣的前端方案，后端配合NAS設(shè)備來提供存儲服務(wù)。與普通機(jī)架服務(wù)器相比，刀片服務(wù)器在這類應(yīng)用中的優(yōu)勢在于占用機(jī)位少，可有效節(jié)省托管費(fèi)用。 應(yīng)用模式2：中小企業(yè)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器 當(dāng)前的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)