怎樣為數(shù)據(jù)中心“減肥”

企業(yè)要不要采用信奉“瘦為美”原則的最新一代刀片服務(wù)器？最新的刀片系統(tǒng)提供了更強(qiáng)的靈活性，有望為臃腫的數(shù)據(jù)中心“減肥”，前提是你的基礎(chǔ)設(shè)施能夠支持功耗和散熱方面的要求。 

如果說(shuō)對(duì)數(shù)據(jù)中心而言最重要的是以比較低的成本獲得比較強(qiáng)的計(jì)算功能，那么刀片服務(wù)器應(yīng)該是近來(lái)最熱門的技術(shù)。與1U服務(wù)器相比，刀片服務(wù)器管理起來(lái)更容易，而且總體擁有成本（TCO）比較低——最新測(cè)試表明，如今的刀片服務(wù)器處理器密度整整提高了4倍，而且功耗節(jié)省了20%到30%。

那么，為什么調(diào)研公司Gartner Dataquest預(yù)測(cè)去年的刀片服務(wù)器交付量只有區(qū)區(qū)85萬(wàn)臺(tái)、僅占服務(wù)器銷售總量的10%呢？原因就是前幾代刀片服務(wù)器就像是只流行了一陣子的減肥法——重炒作、輕兌現(xiàn)。盡管廠商做出了誘人承諾，但與傳統(tǒng)服務(wù)器相比，刀片服務(wù)器的費(fèi)用節(jié)省幅度并不大。幾年前我們?cè)u(píng)估的系統(tǒng)多半還沒(méi)有擺脫第一代產(chǎn)品面臨的困境: 8塊或者10塊刀片的底座占用的機(jī)架空間與相當(dāng)?shù)腎U系統(tǒng)一樣，而且刀片與背板之間的I/O帶寬存在局限性，因而它們比較適合與Web服務(wù)器合并，而不是運(yùn)行關(guān)鍵的數(shù)據(jù)庫(kù)。

但即便如此，有一個(gè)事實(shí)顯露無(wú)遺: 管理刀片系統(tǒng)要比管理一個(gè)個(gè)機(jī)架系統(tǒng)容易得多。

最新動(dòng)態(tài)

如今，刀片服務(wù)器的設(shè)計(jì)得到了改進(jìn)，底座擁有足夠的中間背板（midplane）吞吐量和模塊性，從而可以在三到五年的期限內(nèi)提供投資保護(hù)。處理器密度得到了提高，功耗也要比想象的來(lái)得低。

它們還提供異常靈活的功能。廠商們?yōu)镮/O通道配備了額外功能，可以為目標(biāo)環(huán)境提供足夠的帶寬; 或者在IT部門覺(jué)得合適時(shí)，可以分配I/O資源，而不是將刀片服務(wù)器限制于某幾種I/O: 互聯(lián)件、網(wǎng)絡(luò)或者存儲(chǔ)系統(tǒng)。這些廠商似乎在仿效核心交換機(jī)廠商: 讓幀的尺寸足夠大，以便容納在可預(yù)見(jiàn)的將來(lái)你所需要的任何信息。

企業(yè)級(jí)刀片服務(wù)器也終于流行起來(lái)。據(jù)Gartner Dataquest公司預(yù)測(cè)，到2011年，刀片交付量將增加到230萬(wàn)臺(tái)，占服務(wù)器銷售總量的將近22%。據(jù)Imex Research公司預(yù)測(cè)，雖然刀片系統(tǒng)仍比1U服務(wù)器來(lái)得昂貴，但運(yùn)營(yíng)費(fèi)用有望節(jié)省30%左右。這些變化的實(shí)現(xiàn)將讓最新一代的刀片服務(wù)器非常適合于要求很高的核心應(yīng)用和服務(wù)器虛擬化應(yīng)用。

這是刀片服務(wù)器廠商們想要告訴你的事實(shí)。但比較遺憾的是，盡管能減少功耗，但這種高密度系統(tǒng)對(duì)能源的需求仍會(huì)給許多比較舊、甚至一些比較新的數(shù)據(jù)中心的整套基礎(chǔ)設(shè)施帶來(lái)重?fù)?dān)。你也許能夠把機(jī)架上的處理器密度增至4倍，但能在確保需求用電的同時(shí)減少散熱嗎？

許多數(shù)據(jù)中心的管理人員都回答說(shuō)，不能。據(jù)數(shù)據(jù)中心用戶組織委托艾默生網(wǎng)絡(luò)能源公司最近進(jìn)行的一項(xiàng)調(diào)查顯示，到2011年，目前的數(shù)據(jù)中心設(shè)施有96%預(yù)計(jì)會(huì)達(dá)到功耗和散熱能力方面的極限。40%的調(diào)查對(duì)象提到了熱量密度或者功率密度是自己目前面臨的最大問(wèn)題。

大多數(shù)一級(jí)服務(wù)器廠商現(xiàn)在都提供刀片服務(wù)器系列。Gartner Dataquest、IDC及讀者用戶們一致認(rèn)為，IBM、惠普和戴爾依次是市場(chǎng)上的前三甲。IBM所占的份額比惠普多了大約10個(gè)百分點(diǎn); 而戴爾的份額不及惠普的一半，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落在第三位。其他沒(méi)有一家廠商的市場(chǎng)份額是兩位數(shù)，不過(guò)從我們的測(cè)試結(jié)果來(lái)看，戴爾應(yīng)當(dāng)提防Sun了。

IBM想顯示實(shí)力，它提議以自己的設(shè)計(jì)作為刀片系統(tǒng)模塊和互聯(lián)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。雖然實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化會(huì)讓企業(yè)受益，但我們并不認(rèn)為IBM的提議是最佳解決方案。

我們?cè)?qǐng)戴爾、Egenera、富士通、惠普、IBM、Rackable Systems和Sun各自送來(lái)一臺(tái)基本刀片系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，包括一個(gè)底座和四塊基于x86的服務(wù)器刀片（具有以太網(wǎng)連接功能）。我們的測(cè)試環(huán)境是EqualLogic的新款PS3800XV iSCSI SAN陣列和Nortel 5510 48端口千兆以太網(wǎng)數(shù)據(jù)中心交換機(jī)。結(jié)果只有惠普、Rackable Systems和Sun答應(yīng)參與測(cè)評(píng)。

物有所值

惠普帶來(lái)了新的10U C系列BL7000c機(jī)架，隨帶全高和半高的ProLiant BLc服務(wù)器刀片各兩塊; Sun送來(lái)的是最近發(fā)布的19U Sun Blade 8000 Modular System，隨帶四個(gè)全高Sun Blade X8400服務(wù)器模塊; Rackable Systems則提供了五個(gè)Scale Out服務(wù)器刀片模塊。

Rackable在節(jié)點(diǎn)數(shù)量方面是絕對(duì)的冠軍。Rackable的設(shè)計(jì)不是基于8塊或者10塊刀片的底座，而是支持更多的刀片: 其專有的無(wú)源式機(jī)架設(shè)計(jì)可以支持88塊刀片，而且側(cè)重于直流電應(yīng)用。如果你需要數(shù)量眾多的處理器，那么Scale Outs可能正合你的心意。

讓我們最感到興奮的是，惠普和Sun提供的刀片將來(lái)可以進(jìn)行擴(kuò)展，可適應(yīng)下一代處理器和高速I/O接口。這些系統(tǒng)提供的中間背板帶寬將非常適合于正在迅速逼近千兆以太網(wǎng)和8Gb/10Gb速率的光纖通道適配器及交換機(jī)。這些出眾的產(chǎn)品顯然是為提供投資保護(hù)而設(shè)計(jì)的。

惠普也即將推出面向以太網(wǎng)和光纖通道的“虛擬連接”（Virtual Connect）這一新技術(shù)?！疤摂M連接”模塊是惠普及其BladeSystem C系列所特有的，允許四個(gè)互連的BladeSystem底座連接成“虛擬連接”域，進(jìn)而可以為這個(gè)域分配面向光纖通道的全球名稱（World Wide Names）集合，或者面向以太網(wǎng)的MAC和IP地址。這些地址進(jìn)行內(nèi)部管理，可由“虛擬連接”系統(tǒng)動(dòng)態(tài)分配給這些底座上的一塊塊刀片。通過(guò)在底座層面而不是在刀片或者適配器層面管理這些變量，單塊刀片就可以保持運(yùn)行。這樣一來(lái)，系統(tǒng)管理員換掉失效的模塊或者分配用于故障替換的熱備件就比較容易了。

簡(jiǎn)化工作

提高可用性的集群功能和監(jiān)控管理功能是刀片系統(tǒng)的兩大功能。確實(shí)，廠商們竭力宣傳自己的系統(tǒng)并不需要第三方管理軟件或者鍵盤、顯示器和鼠標(biāo)（KVM），并以此作為一大賣點(diǎn)。

傳統(tǒng)服務(wù)器的物理配置、安裝及布線是很費(fèi)時(shí)間的過(guò)程，必須在計(jì)劃停機(jī)時(shí)間內(nèi)進(jìn)行，以確保機(jī)架上的其他服務(wù)器不會(huì)受到意外干擾。哪怕像更換失效的網(wǎng)卡或者電源這么簡(jiǎn)單的事情也有很大風(fēng)險(xiǎn)。

但刀片系統(tǒng)模塊旨在可以進(jìn)行熱交換，用不著把整個(gè)底座拆下來(lái)。服務(wù)器維護(hù)所需的時(shí)間從幾小時(shí)縮減到了幾分鐘，而大多數(shù)刀片系統(tǒng)提供的統(tǒng)一管理界面可以從軟件角度大大簡(jiǎn)化服務(wù)器管理過(guò)程。

我們測(cè)試的這三個(gè)系統(tǒng)都提供隨帶的刀片級(jí)網(wǎng)絡(luò)管理界面，另外還提供可從遠(yuǎn)程操作的KVM和USB端口，以便直接連接。

Rackable提供的工具可以對(duì)眾多的遠(yuǎn)程服務(wù)器進(jìn)行控制。不過(guò)與基于底座的刀片系統(tǒng)相比，Rackable的Scale Out在設(shè)計(jì)時(shí)明顯忽視了比較重要的集成特性，譬如通過(guò)以太網(wǎng)的遠(yuǎn)程KVM和桌面重定向操作。另外，Rackable的無(wú)底座設(shè)計(jì)也無(wú)法提供統(tǒng)一的管理界面。

反過(guò)來(lái)，惠普和Sun在服務(wù)器層面和底座層面都提供極其詳細(xì)、基于Web的管理和監(jiān)控功能。譬如說(shuō)，兩種系統(tǒng)都提供無(wú)人值守（lights-out）的集成管理界面，讓我們可以針對(duì)底座上所有刀片進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)控和系統(tǒng)配置。

但惠普的ProLiant在管理方面表現(xiàn)尤為出眾。惠普提供了額外的特性: 為基于Web的控制系統(tǒng)添加了本地多功能液晶界面。界面位于每個(gè)底座的底部，支持Web界面里面的所有管理特性，用不著把筆記本電腦或者KVM連接到底座上。一開(kāi)始，多了一個(gè)液晶面板并沒(méi)有引起我們的太多注意，但后來(lái)我們被這個(gè)小面板具有的簡(jiǎn)潔性和靈活性所折服。惠普的Insight Display界面無(wú)論是遠(yuǎn)程還是本地都一個(gè)樣，它提供了基于角色的安全性、上下文相關(guān)幫助、描述問(wèn)題部件位置的圖形化顯示，以及可以讓異地技術(shù)人員與底座旁邊操作的人員進(jìn)行互動(dòng)的聊天模式。不難想象: 這種雙向通信功能在分布式企業(yè)有多大的用處。

走環(huán)保道路

數(shù)據(jù)中心的能源和散熱費(fèi)用達(dá)到了前所未有的高度，并不是只有簽收電費(fèi)單的人才注意到這一點(diǎn)。去年7月，美國(guó)眾議院通過(guò)了5646號(hào)議案，并提交給了參議院。這項(xiàng)措施命令環(huán)境保護(hù)署分析聯(lián)邦政府和私營(yíng)企業(yè)的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)中心規(guī)模迅速擴(kuò)大、耗用大量能源的問(wèn)題。議案起草人提到了每年數(shù)據(jù)中心的電費(fèi)已經(jīng)高達(dá)33億美元，估計(jì)一個(gè)占地10萬(wàn)平方英尺的數(shù)據(jù)中心每年要付近600萬(wàn)美元的電費(fèi)。

較密集的系統(tǒng)運(yùn)行起來(lái)更快，但散發(fā)出來(lái)的熱量也更多了，服務(wù)器的運(yùn)行成本很可能會(huì)在短短四年內(nèi)遠(yuǎn)高于最初的購(gòu)買價(jià)。因?yàn)槿魏蔚镀到y(tǒng)實(shí)際使用的能源都取決于許多變化因素，譬如處理器、內(nèi)存、芯片組和磁盤類型等等，所以幾乎不可能確定這方面的絕對(duì)贏家。這三家廠商都說(shuō)，與類似配置的傳統(tǒng)服務(wù)器相比，自己的系統(tǒng)估計(jì)可以把能源費(fèi)用減少20%到25%。它們都提供了溫度監(jiān)控功能。

Rackable的直流電選項(xiàng)功能讓人眼前一亮，這可以讓在整個(gè)數(shù)據(jù)中心實(shí)施了大規(guī)模直流電配電系統(tǒng)的企業(yè)最大程度地節(jié)省費(fèi)用?；萜蘸蚐un提供的基于底座的刀片系統(tǒng)其節(jié)能效果主要?dú)w功于能夠在機(jī)架層面統(tǒng)一分配功率、統(tǒng)一散熱。不過(guò)惠普使這個(gè)概念更進(jìn)了一步: 它的熱能智控（Thermal Logic）技術(shù)可以在刀片、機(jī)箱和機(jī)架等層面不間斷監(jiān)控溫度水平和能量使用狀況，還可以動(dòng)態(tài)優(yōu)化氣流和功耗，以便保持在預(yù)定的功率分配范圍內(nèi)。

昂貴的占用面積

刀片系統(tǒng)的另一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)在于能夠把大量處理功能塞入到最小的機(jī)架空間上。當(dāng)然，看一家廠商這方面做得多好，不能光看處理器的數(shù)量，還要看刀片如何組合成群、如何提供。

Rackable的并列和背對(duì)背放置的機(jī)架每平方米占地面積達(dá)到的處理器密度顯然最大——最多可以裝88個(gè)雙處理器服務(wù)器，相當(dāng)于每個(gè)機(jī)架176個(gè)處理器; 如果是雙核處理器，數(shù)量還要翻番，從而使Rackable在這方面遙遙領(lǐng)先于惠普和Sun。

密度方面的第二名是惠普。四個(gè)10U BladeSystem c7000機(jī)箱裝在一個(gè)機(jī)架里面; 每個(gè)機(jī)箱可以容納16個(gè)雙處理器半高刀片，從而能把128個(gè)處理器塞入到一個(gè)傳統(tǒng)機(jī)架。每個(gè)機(jī)架可以裝兩個(gè)19U Sun Blade 8000底座，每個(gè)底座可處理10個(gè)四處理器服務(wù)器模塊，這樣每個(gè)機(jī)架總共可以容納80個(gè)處理器。

但處理器密度僅僅是一個(gè)方面。

對(duì)刀片系統(tǒng)進(jìn)行比較時(shí)，雙處理器刀片和四處理器刀片之間的區(qū)別值得一提。Rackable和惠普的雙處理器系統(tǒng)基本上相當(dāng)于傳統(tǒng)的1U和2U服務(wù)器，而每個(gè)四處理器Sun Blade X8400相當(dāng)于一個(gè)傳統(tǒng)的4U服務(wù)器。這樣的配置支持把繁重得多的任務(wù)分配給一塊塊刀片，因而Sun的系統(tǒng)更加適用于要求很高的應(yīng)用。

檢查帶寬

現(xiàn)代的IT環(huán)境對(duì)數(shù)據(jù)帶寬的重視程度不亞于對(duì)處理功能的重視。這意味著，如果刀片服務(wù)器要與傳統(tǒng)服務(wù)器一較高下，就得跟上幾種高速傳輸架構(gòu)的步伐，譬如4Gb光纖通道、4倍速InfiniBand和萬(wàn)兆以太網(wǎng); 同時(shí)仍要支持多路千兆以太網(wǎng)鏈路，用于傳送管理流量和基本網(wǎng)絡(luò)流量。

說(shuō)到背板帶寬總量，我們發(fā)現(xiàn)惠普和Sun的設(shè)計(jì)沒(méi)有多大差異。無(wú)論P(yáng)CIe、光纖通道、InfiniBand，還是以太網(wǎng)，它們本質(zhì)上都是串行傳送。這其實(shí)歸結(jié)為誰(shuí)擁有最大的帶寬，而這方面的冠軍是Sun。

之所以這是個(gè)重要的IT問(wèn)題，原因在于，如果決定購(gòu)買某一款刀片系統(tǒng)，你在一段時(shí)間內(nèi)將被某一家廠商的硬件平臺(tái)牢牢束縛。確保你所購(gòu)買的底座能夠適應(yīng)將來(lái)的高速接口和處理器，這可以提供投資保護(hù)。

我們剛才提到了Sun Blade 8000擁有很高的帶寬，其中間背板可以處理高達(dá)每秒9.6太位（9.6 Tbps）的合并吞吐率。據(jù)Sun介紹，這相當(dāng)于即使你算上協(xié)議開(kāi)銷及其他因素，每個(gè)刀片的可用帶寬仍高達(dá)160 Gbps。

如果以純粹的線速率衡量，惠普的BladeSystem C系列可提供5 Tbps的中間背板帶寬，這完全足以讓每個(gè)刀片支持多種高速傳輸架構(gòu)。惠普還在鄰近的刀片插座之間提供額外的高速交叉連接，旨在提高多刀片集群應(yīng)用的性能，同時(shí)支持將來(lái)針對(duì)存儲(chǔ)應(yīng)用添加特定的刀片。

至于Rackable Systems，雙千兆以太網(wǎng)端口提供的2Gbps也許是Scale Out設(shè)計(jì)中最薄弱的一個(gè)環(huán)節(jié)——這低得多的帶寬是其不足之處，恐怕會(huì)限制它在許多高性能、高帶寬應(yīng)用中的用途。

I/O問(wèn)題的另一個(gè)方面是端口多樣性和靈活性。刀片系統(tǒng)有可能比數(shù)量總和同等的機(jī)架服務(wù)器來(lái)得出色，這是因?yàn)榍罢吣軌蚴褂眉傻慕粨Q機(jī)模塊來(lái)共享對(duì)多路互連的支持、減少所布線纜。Sun Blade在這方面具有的潛力最大，因?yàn)槠銹CIe中間背板架構(gòu)可提供數(shù)量可觀的帶寬。不過(guò)說(shuō)到可用背板交換機(jī)和直通模塊，目前惠普的BladeSystem C系列提供的端口密度顯然最大。（清水編譯）

鏈接：這一切得花費(fèi)多少？

結(jié)果證明，對(duì)價(jià)格進(jìn)行純粹的同類比較是毫無(wú)意義的舉動(dòng)，因?yàn)閰⒓訙y(cè)評(píng)的三家廠商采用的各種方法很難進(jìn)行直接比較。為了在價(jià)格方面進(jìn)行評(píng)分，我們讓惠普和Rackable的基于皓龍285的兩塊雙處理器服務(wù)器刀片與Sun的基于皓龍885的一塊四處理器刀片進(jìn)行比較。我們確保在比較每個(gè)系統(tǒng)的價(jià)格時(shí)，每塊刀片都采用類似的內(nèi)存、SATA存儲(chǔ)系統(tǒng)以及雙端口千兆以太網(wǎng)連接功能，底座/機(jī)架功能的差異并沒(méi)有考慮在內(nèi)。

Rackable的Scale Outs其兩塊雙處理器刀片的價(jià)格為9780美元，按單個(gè)處理器而言是其中價(jià)格最便宜的方案。惠普BladeSystem處于中間水平，兩塊ProLiant BL465c半高刀片的價(jià)格為11768美元。你要是算上與另外兩款系統(tǒng)的端口數(shù)量相符所需的兩個(gè)PCIe Express千兆以太網(wǎng)模塊的成本，同等的Sun Blade每塊刀片價(jià)格高達(dá)24855美元。

這沒(méi)有什么好奇怪的，因?yàn)镾un X8400刀片是一款四處理器系統(tǒng)，它將比雙處理器系統(tǒng)來(lái)得昂貴，這是預(yù)料之中的必然定局。對(duì)Sun來(lái)說(shuō)客觀地講，這就好比拿兩個(gè)雙路1U服務(wù)器與一個(gè)四路4U服務(wù)器進(jìn)行比較。即使各款配置的處理器數(shù)量一樣，四路CPU服務(wù)器的成本也要高得多。 (ccw)