摘要：我們知道，現(xiàn)在的高性能服務(wù)器通常是通過SMP、MPP或服務(wù)器集群等并行擴(kuò)展技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。在這其中又以集群技術(shù)應(yīng)用最廣泛，性能提高能力更強(qiáng)，所以本文主要就新型的刀片服務(wù)器技術(shù)與傳統(tǒng)的集群技術(shù)進(jìn)行對(duì)比。

目前

新興的機(jī)架式服務(wù)器雖然在空間占用上相對(duì)傳統(tǒng)塔式結(jié)構(gòu)服務(wù)器有一定優(yōu)勢(shì)，但仍還是具有較大體積，在其它方面與傳統(tǒng)塔式服務(wù)器差不多，仍解決不了傳統(tǒng)集群等并行技術(shù)的種種不足。于是就有了更新一代的Blade Server(刀片服務(wù)器)架構(gòu)。刀片式服務(wù)器技術(shù)不僅在體積上比起機(jī)架式結(jié)構(gòu)更具優(yōu)勢(shì)，還可通過機(jī)體積比機(jī)架式服務(wù)器更小的“刀片”集群，組建成一個(gè)性能非常高的刀片服務(wù)器集群系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高性能計(jì)算的企業(yè)需求，為高性能服務(wù)器提供了一條新的更加經(jīng)濟(jì)、可行的擴(kuò)展方案。

下面我們就刀片式服務(wù)器與傳統(tǒng)集群系統(tǒng)進(jìn)行一個(gè)簡單的對(duì)比。

一、什么是刀片式服務(wù)器

刀片服務(wù)器是一種HAHD(High Availability High Density，高可用高密度)的低成本服務(wù)器平臺(tái)，是專門為特殊應(yīng)用行業(yè)和高密度計(jì)算環(huán)境設(shè)計(jì)的。在每臺(tái)刀片服務(wù)器中可以安插有幾塊，甚至幾十塊稱之為“刀片”的服務(wù)器，如圖1左圖所示的為一塊塊“刀片”，而右圖所示的則是把許多“刀片”集中在一切的“刀片服務(wù)器”。

圖1

通過對(duì)多臺(tái)服務(wù)器“刀片”的集群可實(shí)現(xiàn)非常高的性能需求，完全可以勝任一些高密度計(jì)算應(yīng)用。最為難得的是由于它共享了許多部件，所以整個(gè)集群系統(tǒng)的體積可以做到非常小，大大節(jié)省了企業(yè)寶貴的空間資源。所以從原理上來說，刀片服務(wù)器所采取的也是一種集群技術(shù)，但它與傳統(tǒng)的集群技術(shù)相比又有許多不同之處。這些我們將在下節(jié)詳細(xì)介紹。

在刀片服務(wù)器中的每一塊“刀片”實(shí)際上就是一塊系統(tǒng)主板，在這樣一塊主板中它配置了CPU、內(nèi)存、磁盤和網(wǎng)卡等設(shè)備(參見圖1左圖)。像一臺(tái)獨(dú)立的服務(wù)器一樣，這些“刀片”可以通過本地硬盤啟動(dòng)自己的操作系統(tǒng)。在這種模式下，每一個(gè)主板運(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)，但可以通過刀片服務(wù)器中集成的交換設(shè)備實(shí)現(xiàn)與其他“刀片”交換;另一種是刀片服務(wù)器中的“刀片”相互通過交換設(shè)備的“背板”連接在一起，形成星形連接，就像交換機(jī)連接許多網(wǎng)絡(luò)設(shè)備一樣。

在刀片服務(wù)器中交換設(shè)備的背板相當(dāng)于交換機(jī)的背板總線，不過仍然是共享總線模式，而非高性能計(jì)算機(jī)的交叉獨(dú)享總線結(jié)構(gòu)。這種刀片服務(wù)器，本質(zhì)上相當(dāng)于多臺(tái)“瘦”服務(wù)器通過交換機(jī)連在了一起。“瘦”是指刀片比之普通服務(wù)器，可以省掉電源、外部I/O、網(wǎng)卡之類東西，如圖2所示的就是傳統(tǒng)綜合服務(wù)器與刀片服務(wù)器的架構(gòu)區(qū)別。

圖2

在集群模式下，所有的“刀片”可以連接起來提供高速的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，可以共享資源，為相同的用戶群服務(wù)。還可在集群中插入新的“刀片”，提高整體性能。同時(shí)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(shí)間減少到最小。值得一提的是，系統(tǒng)配置可以通過一套智能KVM和9個(gè)或10個(gè)帶硬盤的CPU板來實(shí)現(xiàn)。CPU可以配置成為不同的子系統(tǒng)。一個(gè)機(jī)架中的服務(wù)器可以通過新型的智能KVM轉(zhuǎn)換板共享一套光驅(qū)、軟驅(qū)、鍵盤、顯示器和鼠標(biāo)，以訪問多臺(tái)服務(wù)器，從而便于進(jìn)行升級(jí)、維護(hù)和訪問服務(wù)器上的文件。

除此之外，這些刀片服務(wù)器還可以通過標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜疊放，就像交換機(jī)和路由設(shè)備一樣，大大減少了服務(wù)器所占用的空間，如圖3所示的是一個(gè)42U高度的刀片服務(wù)器機(jī)柜、7U高度的刀片服務(wù)器和“刀片”示意圖。同時(shí)，這些疊放在一起的刀片服務(wù)器又可進(jìn)一步通過傳統(tǒng)的集群服務(wù)，實(shí)現(xiàn)更高性能的服務(wù)器系統(tǒng)。

圖3

二、刀片服務(wù)器相對(duì)服務(wù)器集群的優(yōu)點(diǎn)

盡管刀片服務(wù)器所采用的擴(kuò)展技術(shù)也屬于“集群”范疇，但它與傳統(tǒng)的集群技術(shù)實(shí)現(xiàn)原理并不一樣。傳統(tǒng)的集群技術(shù)集群的是多臺(tái)完整的服務(wù)器系統(tǒng)，而刀片服務(wù)器中所集群的僅是一個(gè)包括獨(dú)立CPU、內(nèi)存、驅(qū)動(dòng)器和網(wǎng)絡(luò)組件等存儲(chǔ)器的服務(wù)器板(俗稱為“刀片”)。這些刀片是通過專門刀片服務(wù)器中集成的交換網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)集群的。刀片服務(wù)器的這種集群技術(shù)相對(duì)各種并行擴(kuò)展技術(shù)而言，有如下幾個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn):

首先，它克服了傳統(tǒng)的服務(wù)器集群管理難的缺點(diǎn)。管理傳統(tǒng)的集群服務(wù)器系統(tǒng)讓很多IDC都非常頭疼，一方面體現(xiàn)在維護(hù)這些服務(wù)器的工作量相當(dāng)大，另一方面是集群服務(wù)器中的內(nèi)部連接非常復(fù)雜。而刀片服務(wù)器的出現(xiàn)適時(shí)地解決了這些問題。利用刀片服務(wù)器，管理員只需要對(duì)機(jī)架進(jìn)行安裝和布線，單獨(dú)的刀片服務(wù)器無需布線。增加新的計(jì)算機(jī)資源就像插入一個(gè)新刀片服務(wù)器一樣簡單，就像現(xiàn)在加入一個(gè)硬盤驅(qū)動(dòng)器。由于多個(gè)刀片服務(wù)器可以共用冗余電源，因此最大限度地減少了機(jī)架布線。

此外，內(nèi)置的轉(zhuǎn)換器將以太網(wǎng)數(shù)據(jù)和管理網(wǎng)絡(luò)，甚至KVM連接集成在一起。如圖4所示是6臺(tái)服務(wù)器的傳統(tǒng)集群與6個(gè)“刀片”服務(wù)器集群的連接對(duì)比圖。因?yàn)榈镀?wù)器中的各刀片是共享如電源、以太網(wǎng)連接、鍵盤等部件，所以整個(gè)6個(gè)刀片的服務(wù)器集群系統(tǒng)設(shè)備連接其實(shí)就相當(dāng)于地一臺(tái)刀片服務(wù)器，大大簡化了設(shè)備的連接與管理。集群的服務(wù)器數(shù)越多，這一優(yōu)勢(shì)更明顯。

圖4

其次，刀片服務(wù)器實(shí)現(xiàn)了機(jī)柜優(yōu)化，大大減少了服務(wù)器系統(tǒng)所占用的寶貴空間。不要說比傳統(tǒng)塔式服務(wù)器有了非常大的減少，就相對(duì)于本來非常緊密的機(jī)架式服務(wù)器來說也有了至少1/3的優(yōu)勢(shì)。比如在處理1024節(jié)點(diǎn)的高密度計(jì)算服務(wù)器環(huán)境里，采用1U配置需要24個(gè)機(jī)柜，其中還不包括以太網(wǎng)交換器機(jī)所占用的空間，而采用插有8個(gè)“刀片”的刀片式服務(wù)器，只需要9個(gè)機(jī)柜，卻包括了以太網(wǎng)交換機(jī)的空間。從外表看，與傳統(tǒng)的機(jī)架/塔式服務(wù)器相比，它顯然能夠最大限度地節(jié)約服務(wù)器的使用空間和費(fèi)用。如果做成對(duì)比圖的話，我們可以從圖5中得到說明。

圖5

最后，在管理方面，利用自動(dòng)軟件供應(yīng)工具，管理員只需通過一個(gè)網(wǎng)絡(luò)操作，就能夠方便、快捷地將軟件安裝到一個(gè)或多個(gè)刀片服務(wù)器中，而傳統(tǒng)的服務(wù)器集群系統(tǒng)則不具備這一優(yōu)勢(shì)。在完成刀片服務(wù)器的軟件安裝之后，管理員就能夠利用遠(yuǎn)程管理工具進(jìn)行全面的管理?？蛻魬?yīng)要求供應(yīng)商提供功能全面的工具，以便進(jìn)行遠(yuǎn)程軟件安裝、硬件配置和系統(tǒng)管理。

利用這些工具，客戶可以在一個(gè)單一機(jī)架中管理刀片服務(wù)器和傳統(tǒng)的綜合服務(wù)器，從而降低資源成本。維修故障的刀片服務(wù)器時(shí)，只需要拆除故障的刀片服務(wù)器，并插入替換的刀片服務(wù)器。管理員還可以很容易地配置一臺(tái)全局熱備份服務(wù)器，通過遠(yuǎn)程配給，接管需要維修的刀片服務(wù)器的任務(wù)和功能。同時(shí)每個(gè)刀片都可內(nèi)置監(jiān)視器和管理工具軟件，并提供單一視圖。

三、刀片標(biāo)準(zhǔn)之爭

目前，影響客戶采購刀片服務(wù)器的一個(gè)可能因素，就是不同廠商之間采用的刀片技術(shù)不盡相同，即各廠商生產(chǎn)的刀片服務(wù)器和刀片背板無法互相兼容，蚨賈驢突г誆曬菏庇興思傘Ｕ庖彩塹鍍衿骶」芤丫輳匆廊晃薹ń氳縲藕誦撓τ玫鬧匾蛩刂弧?/P>

目前各刀片服務(wù)器標(biāo)準(zhǔn)主要是IBM、Intel、HP等巨頭各自為政，而且DELL也宣稱要建立自己的刀片服務(wù)器標(biāo)準(zhǔn)，而一向桀驁不馴的SUN則更是將其刀片技術(shù)一如既往地構(gòu)建在其專有的Solaris系統(tǒng)平臺(tái)之上?；ゲ煌讌f(xié)的最終結(jié)果只能造成刀片服務(wù)器市場拓展過程中的躑躅不前。

今年7月中旬，Intel發(fā)布整合了其一手打造的Advanced TCA(ATCA)規(guī)范與模塊化通信平臺(tái)(MCP)的嶄新模塊化設(shè)計(jì)產(chǎn)品。最新的ATCA規(guī)范真正改變了電信行業(yè)設(shè)計(jì)和構(gòu)建全新通信解決方案的方式，超越了平臺(tái)體系結(jié)構(gòu)。當(dāng)與多種其它組件相結(jié)合時(shí)，電信設(shè)備制造商(TEM)可在包括電信級(jí)操作系統(tǒng)、標(biāo)準(zhǔn)互連和服務(wù)可用性論壇API等標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)之上進(jìn)行創(chuàng)新。Intel的努力已經(jīng)初見成效，包括愛立信、諾基亞在內(nèi)的電信設(shè)備廠商都已經(jīng)成為了ATC標(biāo)準(zhǔn)的支持者，而這個(gè)日益龐大的陣營無疑會(huì)給刀片服務(wù)器市場的格局帶來巨大的影響。

同樣是今年的7月，IBM宣布一種稱之為BladeCenter T的刀片服務(wù)器產(chǎn)品，它具有同時(shí)兼容網(wǎng)絡(luò)設(shè)備構(gòu)建系統(tǒng)3(NEBS 3)標(biāo)準(zhǔn)和歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)行業(yè)(ETSI)標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)。IBM宣稱，能對(duì)包括軟交換、VoIP、無線網(wǎng)關(guān)、速度識(shí)別、統(tǒng)一的信息傳輸和相關(guān)管理功能在內(nèi)的諸多網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供支持是BladeCenter T最大的亮點(diǎn)。與ATCA標(biāo)準(zhǔn)相比，BladeCenter T基于電信級(jí)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)思想將更加開放，同時(shí)BladeCenter T對(duì)四路服務(wù)器的支持能力也超過了目前基于ATCA標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的刀片產(chǎn)品。

而與IBM刀片服務(wù)器高密度、大容量的設(shè)計(jì)思路不同，HP的刀片產(chǎn)品為了贏得性能上的卓越，寧愿犧牲對(duì)體積的追求。HP的ProLiant刀片服務(wù)器上設(shè)計(jì)了三個(gè)可供使用的千兆以太網(wǎng)端口和一個(gè)用于HPiLO(集成光輸出)的管理處理器。并且HP的刀片服務(wù)器在高可用性存儲(chǔ)方面相當(dāng)突出，每臺(tái)刀片服務(wù)器中都有一個(gè)集成的Ultra320 RAID控制器和兩個(gè)熱插拔SCSI硬盤倉。盡管綜合優(yōu)勢(shì)并不明顯，但HP仍然以其在刀片服務(wù)器管理方面的優(yōu)勢(shì)贏得了眾多用戶的青睞。

而在電信領(lǐng)域一直處于優(yōu)勢(shì)的SUN對(duì)于刀片服務(wù)器標(biāo)準(zhǔn)卻有另一個(gè)驚人之舉。一向特立獨(dú)行的SUN繼其自有的基于Ultra SparcIII處理器的刀片式服務(wù)器面市之后，為了應(yīng)對(duì)IBM與Intel軍團(tuán)的進(jìn)攻，破例選擇了AMD作為了其合作伙伴。采用了AMD“x86”處理器的SUN刀片服務(wù)器能夠像其Solaris操作系統(tǒng)一樣自如地運(yùn)行Linux。

在國際巨頭們紛紛發(fā)表自己的刀片技術(shù)的同時(shí)，國內(nèi)的本土服務(wù)器廠商也不想扮演弱者的角色。如凌華和寶德公司也紛紛加盟以上巨頭們的刀片標(biāo)準(zhǔn)陣營，并聲稱自己的“刀片”技術(shù)不弱于任何其他廠商。其他國內(nèi)服務(wù)器廠商也都抒它作為實(shí)現(xiàn)與國外服務(wù)器分庭抗?fàn)幍钠鯔C(jī)。因篇幅原因，在此就不再多介紹了。

總之，到目前為止，以上各巨頭們的刀片標(biāo)準(zhǔn)還無法達(dá)成統(tǒng)一，而且各有千秋，所以就目前來說還無法想象將來的刀片標(biāo)準(zhǔn)是與哪一家更近。據(jù)一些專家估計(jì)，未來的刀片標(biāo)準(zhǔn)很可能是多家技術(shù)的縱橫融合。如果一旦標(biāo)準(zhǔn)確立，憑借刀片技術(shù)的以上種種優(yōu)勢(shì)，相信很快就會(huì)改變高性能服務(wù)器架構(gòu)，傳統(tǒng)的集群技術(shù)在一些中低檔的應(yīng)用領(lǐng)域很可能將新型的刀片集群技術(shù)所取代，特別是在電信運(yùn)營商中。