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刀片服务器

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刀片服务器是指在标准高度的机架式机箱内可插装多个卡式的服务器单元,是一种实现HAHD(HighAvaiMabiMityHighDensity,高可用高密度)的低成本服务器平台,为特殊应用行业和高密度计算环境专门设计。刀片服务器就像“刀片”一样,每一块“刀片”实际上就是一块系统主板。它们可以通过“板载”硬盘启动自己的操作系统,如WindowsNT/2000、Linux等,每一块“刀片”就是一个独立的服务器,在这种模式下,每一块“刀片”运行自己的系统,服务于指定的不同用户群,相互之间没有关联。

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基本简介编辑本段回目录

刀片服务器
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刀片服务器的设计特点,使其具有很多优点。刀片服务器的低功耗设计,能节省大量能源,减少能耗。占用空间小,高密度计算的方式有效地节约了空间,对于机房空间紧张或者服务器托管的企业来说无疑节约了很多的空间成本。刀片服务器采用集中管理的方式,可以简化服务器的管理工作,减少维护费用。最后,采用刀片服务器来构造服务器集群,易于维护管理,是最适合用来构造集群的,可以说它从根本上克服了芯片服务器集群的缺点,被称为集群的终结者。

按照所需要承担的服务器功能,刀片服务器被分成服务器刀片、网络刀片、存储刀片、管理刀片、光纤通道SAN刀片、扩展I/O刀片等几种,各种刀片承担系统中不同的功能,可以说,刀片服务器的发展趋势必然是从单纯的“服务器整合”发展到可以集成企业的存储、网络以及交换设备的核心构件。同时,由于多台分散服务器的管理将集中到一台服务器的管理,因此也会大大降低IT管理的人员成本,实现IT基础设施简化,提高管理效率

刀片服务器的应用范围非常广泛,尤其是对于那些要求高密度计算的应用。电信、政府、教育和金融是中国刀片服务器的主要应用行业,四个行业共占约75%的市场份额。这些行业需要高性能的计算环境、便捷的管理和低廉的整体成本,刀片服务器可以很好的满足他们的需求。

在中国刀片服务器市场上,IBM、HP是市场中主要的产品供应商,从销售额上看,IBM、HP在刀片服务器市场占据了绝大部分市场份额,而国内品牌仅占很小的份额,据统计,去年刀片服务器市场上IBM市场占有率为42.0%,HP市场占有率达到了35.8%,而国内厂商“联想”、“浪潮”、“宝德”等所占市场份额均小于2%。在刀片服务器日益普及的形势下,国内刀片服务器厂商要想取得好的成绩,还需付出更多的努力。

前世今生编辑本段回目录

刀片服务器
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刀片服务器(bladeserver)成为IT界的的热门话题,对服务器市场而言,刀片服务器还只是一个新兴市场,或许许多读者们还不熟悉,或许读完本篇后知道发展沿革,也有助于为贵公司明年IT采购下决定。任何一项IT技术都不会是凭空冒出来;而是一个演化的成果,而每个演化的成果,都有历史脉络贯穿其中。刀片服务器也不例外。把这段演变历史粗分成三大时期,并分阶段分别阐述之。

史前期:从Host(主机)到Server(服务器)

Server一词的出现,是在Client/Server架构出现时才有,而这又需LAN出现的时代背景下诞生。LAN约在80年代中期开始,美国80年代末开始热兴,台湾约到90年代初或中才开始。而Server也约在90年代初开始,更早的机房电脑称为Host(主机),如60年代的Mainframe大型主机、70年代的Minicomputer迷你电脑等。90年代的主流Server主要有三:UNIXServer、NTServer、NetWareServer,之后NetWare逐渐淡出,成为今日常见的二者。

单功能ServerAppliance奠定基础,而Server初期必然昂贵,因此企业购买了Server后,都尽可能地压榨其性能,一部Server因此经常肩负多种工作,既是FileServer,也是PrintServer,或加上MailServer、WebServer,以及其他小功能性的DHCPServer、DNSServer等。

一机多用也有许多副作用,过去经常发生:Server当机了,但不知是执行哪套软件所产生的问题,抓错除错相当困难。其次是:某一服务负荷加重,也影响了其他服务的效率,例如今天Mail收发多一点,Print就变慢了,或者Web也变慢了,各服务共挤一机,导致服务效率无法保证。因此CobaltNetworks公司于1998年提出了Qube及RaQ,以低廉的x86架构搭配高效的Linux操作系统,开始了简化、单一化、限定用途的服务器设计,一部服务器只负责单一种工作,或少量的工作,或限定范畴且经过稳定测试、性能测试的工作,不允许更多的额外变化安装,同时将过去被人认为Server难安装、难设定、难管理等事务将以简化,类似将专业相机转化成傻瓜相机,大幅降低资管人员的工作负担,此即称为ServerAppliance(精简服务器、或伺服应用机)。

进一步说明RaQ,RaQ是一部1U机架高度的ServerAppliance,专门只执行WebHosting(网站代管)的工作,一部RaQ可设定与执行200个以上的WebHosting.这些其实都是刀片服务器概念诞生前的初期启发效用。

WebHosting编辑本段回目录

刀片服务器
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达康时代,促使Webhosting的业务大幅增长,进而带动容易安装,体积小的服务器的需求。而也在这个时代,诞生了第一台刀片服务器。

2000年,由于全球(尤其美国)WebHosting业务持续增长,客户也逐渐无法满足于WebHosting的简单网站功用,因此ISP/IDC企业只好提出DedicatedWebHosting(简称DHS)服务,过去是200个客户的网站共用一部Server,之后变成一个客户网站一部,而机房空间有限,如何让每个客户都有一部独立的WebServer,只好将Server的外型体积尽可能缩小,使的过去至少6U、7U高度的Server,纷纷降至1U、2U的水准。这时,WebHosting的用途更进一步向DedicatedWebHosting演变。

不过1U、2U依然不够,ISP/ICP面对持续暴增的DHS申请,需要在原有机房与机柜上能装入更多的Server,如此2001年由COMPAQ转投资的RLX公司提出了ServerBlade,将每个Server的体积更加缩小,约等同于一张界面卡大小,然后将ServerCard插置到符合机架尺寸的机座(Chassis)中运作,这样的模组设计其实已经在电信机房的设备或工控自动化的电脑(称为单板电脑,SingleBoardComputer)等领域中采用,刀片服务器只是将相同概念移植到ISP/IDC的机房中。

以最早发布的RLXServerBlade而言,一个刀片机座为3U高度,可以插置24片刀片服务器,每一片就是一部独立Server,一片Server就是一个公司机构的WebServer,如此ISP/IDC便能提供比1U、2U更高密度的DHS.以3U为例,置放1UServer(称为超薄服务器,UltraSlimServer)只能放3部,但换成刀片服务器便可放24部,多出7倍数目,同样的机房空间可以多承接7倍的客户业务。

端缘运算编辑本段回目录

刀片服务器
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刀片服务器于2001年诞生后的数年间,众多大厂看好而加入,走向多元应用型态时期。刀片服务器从2001年由RLX提出后,以当时的国际知名企业而言,最先响应的自是RLX的母公司:COMPAQ,之后惠普宣称也发布刀片服务器,但其实仅是电信设备用的单板信息系统,一直到2002年5月惠普正式收并COMPAQ,惠普才算有ISP/IDC领域之用的刀片服务器。接着也有尔,不过戴尔的刀片服务器在密度上并不高,在3U空间只能安置6片,只比1U多1倍密度,而非RLX的多7倍。

2004年第3季才有更高密度的刀片服务器,但这种动作也被诸多人士认定为:刀片服务器的高利时代已经过去,迈入成熟销售期。至于IBM,IBM不依循RLX、COMPAQ的3U基座设计,而采行7U基座(可装14片)。之后Sun也加入战局,也是3U基座,但可置纳的Server又更少了些,RLX为3U内24片,惠普/COMPAQ为3U内20片,Sun则为16片。更之后才有日系企业,如NEC、富士通等。各地本土硬件企业也有自规设计的刀片服务器。2003年出货增长率高达300%。

即便WebHosting市场(通常也是中小企业申请自有网站的需求市场)再大,也不足以让如此多家企业涌入,IBM、Sun之所以跨入刀片服务器市场,完全就是看在整个“端缘运算,EdgeComputing”的新伺服生态环境(EcoSystem)的成形,亦是DedicatedServerAppliance(简称DSA,专用功能的精简服务器),这也使得刀片服务器在2003年能有300%的出货量增长(IDC统计)。

所谓端缘运算,指的是互联网运用日益发达后,与互联网基础服务密切关连的网络应用,WebHosting只是其中之一,其他还有MailServer、WebCaching、Firewall,以及更多基础网络运用功能,如VPN(虚拟私有网络)、QoS(频宽管理)、LoadBalance(负载平衡)、SSL加速、IDS(入侵侦测)等。

EdgeComputing:简单、娇小,高扩充性这些基础网络服务都有一个特性,那就是执行的工作相当简单、娇小、且例行,许多甚至在简单的32MB~256MB之快闪内存(FlashMemory)内就可以完整存储执行程序,连光盘、硬盘都不需要。另一个特点则是:即便工作负荷增加,也可以直接加添新服务器来分担负荷,各机几乎完全独立作业,没有数据库服务器的信息集中化、一致化的问题,也不是执行一般商用软件般地单一工作的重度负荷,而是多量且各自无关连的小服务工作运算。

刀片服务器
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由于互联网基础服务仍持续在变化,未来将要迎接IPv6、VoIP、MediaStreaming等各种演变,因此端缘运算确实该存在、建立,这使得ISP/IDC机房内除了DBServer、APServer外,在即将通往互联网前,又多了一层的EdgeServer,负责最后在互联网上传递时的各种转化,包括信息显示型态的转化,如前端存取的是PC,则给予最丰富的呈现效果,但若是电视手机,则会依据存取装置的解析度、出色能力等,给予适当的呈现变化,因此运算机房内,最深层的是DataLayer,次为ApplicationLayer,最后要连接互联网时则还要通过PresentationLayer,这一层亦多与EdgeServer的进阶应用息息相关。

刀片社区生态的建立、推行、经营——>大厂支持成为明日之星如此,刀片服务器从纯WebHosting的功用,扩展成可以实现更多种基础网络应用的系统平台,才使IBM、Sun愿意投入,并以经营社区、生态的想法来推倡刀片服务器,鼓励独立软硬件企业响应其提出的刀片服务器,例如IBM与QLogic、Brocade、Cisco、Nortel等企业合作,为IBMBladeCenter提供各种网络交换设备,同样的Sun方面除了提供内容负载平衡方面的刀片(ContentLoadBalancingBlade)、SSL加速的刀片(SSLProxyBlade)外,也提供WebServer、Firewall的刀片设计参考架构。

此外,刀片服务器讲求薄利多销,是刺激CPU用量的好机会,除英特尔外,IBM、Sun也希望借此增加自有CPU的用量,纷纷推出使用POWER、SPARC架构的刀片服务器,不过L英特尔(Linux+英特尔)的总体价格性能比实在太诱人,相信POWERBlade、SPARCBlade的销量不会太多,而RLX则初期使用Transmeta的CPU,之后也有用英特尔CPU。

刀片、端缘背后的最大支柱:自由软件最后也是最重要的是,过去刀片服务器能在WebHosting领域闯出一片天,除Linux外,ApachePHPMySQL等都功不可没,之后之所以能扩大到整个Edge领域,也是倚赖各种开放原码软件所赐,如Proxy/CacheServer使用Squid,MailServer使用Sendmail,Firewall使用ipChain/ipTable,FileShare使用Samba,DomainNameServer(DNS)使用BIND,以及DirectoryServer使用OpenLDAP等,一堆自由授权且性能稳定都优异的软件,才让以L英特尔为主的刀片服务器在市场上有更强力的后援。

运算网格编辑本段回目录

刀片服务器
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从WebHosting到EdgeComputing,刀片服务器的演化尚未结束,而且还冲到运算技术的第一前线:群集运算(ClusterComputing)与网格运算(GridComputing)。

密度取向转往性能取向

群集组态的用意主要有二:1、容错;2、加速。本文的重点在后者。加速群集就是一般俗称的平行运算(ParallelComputing),以分工合作的蚂蚁雄兵方式让运算工作早点完成,而此方面表现最优异的操作系统为Linux,胜过一般的UNIX、Windows。

既然关键是在Linux,那么不一定要用刀片服务器,使用一般x86Server也颇具成本效益,不过ClusterComputing需要多部独立Server通过I/O网络串接而成,为了让空间更精省运算,采行刀片服务器也成了新趋势,也因此刺激出刀片服务器的新设计取向,过去刀片服务器完全专注于WebHosing,一片刀片服务器只要一颗CPU,到了EdgeComputing有时需要更为够力的运算力,开始有1~2CPU的需求,而为了更密切支持ClusterComputing,因此提出2~4CPU的更高端规范,例如惠普ProLiantBL40p就是4CPU的刀片服务器,或IBMeServerBladeCenterHS40亦是。

不过也有企业认为1颗CPU应对WebHosting与EdgeComputing,以2颗机型应对EdgeComputing与ClusterComputing也是足够。

网格运算、公用运算、随需运算

另一方面,各个单机装置、设备的运算力都相当充沛,且几乎都与互联网相连,因此将Cluster的运算串连网络更广义看待,整个互联网等于串连起全球众多部电脑,成为一个大型且完全的运算体,但事实却是各自为政的岛,运算力、存储空间的资源无法分享与挪移、调度,为了达大更广义的资源活化运算,于是GridComputing的理念被提出。1999年左右约在校园尝试,2002年IBM则开始推展往商务领域的运用,且先从重度运算需求的在线游戏服务的营运企业试行,而同样的类属观念字还有公用运算(UtilityComputing)、随需运算(On-DemandComputing)等。

刀片服务器也是如此,每一片Blade都是独立的一部Server,相互间通过基座的网络互通,若通过GridComputing技术,则可以实现澈底的资源共享活用,如Sun提出N1GridSystem的执行负荷调度软件,让各片刀片服务器可相互支应工作负荷与借调运算资源。

或许读者认为GridComputing是跨硬件系统、作业平台的,与刀片服务器无直接关连性,然若进一步推敲,可以发现刀片服务器在密度运算比以及价格运算比上都有高度的竞争力,加上自开创以来就对Linux保持最佳支持性,而Linux又是跨平台性最高的操作系统,最适合用来实现GridComputing,如此全球电脑互连的环境下,刀片服务器在成本、空间、用电、性能上都比其他传统Server更具竞争力。

市场潜力编辑本段回目录

刀片服务器
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刀片服务器在2004年11月的Top500超级电脑运算排名中已挤至4th,且还有41套入榜中,甚至超级电脑的专精企业:CrayResearch,其新设计的超级运算架构:XD1,也是采行类刀片服务器的模组化设计,模组化已必然是所有Server不可回避的设计趋势,而此趋势的率先典范正是刀片服务器所带动。

此外过去各种特有的超级电脑,也都急速地被LinuxCluster系统所取代,无论科学运算、工程运算,其庞大的运算系统,都从整房间降至整机柜,从整机柜降至整机箱,现在正逐渐往整单片的方向发展中,并将过往的机柜机箱视为共同服务的基座,模化式的运算架构将是未来的主流。LinuxCluster能在科学、工程界广为受用,开放源码的最高再编译弹性首居其功。

OracleRAC加持

既然ClusterComputing可以用较低的硬件与操作系统成本,获得与过去高端Server相近的性能,但却不能执行ERP、CRM等商用软件,只有能重新编译的科学、工程软件可以支持执行,实在可惜,因此Oracle提出RAC(RealApplicationCluster),以低价LinuxServer或低价UNIXServer构成Cluster组态,并提供在Cluster组态上执行的企业级数据库,如此商用软件就有可能不需重新进行原码的再编译,而享受到更低廉运算能本的好处。之后Oracle9iRAC也提升成能跨平台、跨网络的Oracle10g,等于将适用范畴从Cluster扩展至Grid

刀片服务器+ThinClient=BladePC

OracleRAC使Cluster系统跨入商用领域,然此属于后端方案。最后刀片服务器也开始支持商用前端,如ClearCube、惠普等提出BladePC(刀片型个人电脑),类似过去的ThinClient(精简型电脑)概念,但提供给资管者集中控管硬件的方便,而这同样是从刀片服务器衍生而来,只是将WebHosting的应用改成一般商用PC的应用而已,并在前端搭配遥控装置来存取使用。

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