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刀片or机架 哪种服务器更适合你数据中心?

发表于2009-05-15 19:11| 次阅读| 来源泡泡网| 0 条评论| 作者

摘要:在用数据中心时代,采用机架服务器进行应用软件整合、虚拟化与采用刀片服务器处理,孰优孰劣?

为了弄清楚刀片服务器和机架服务器各自的优点和缺点,我们采用了IBM公司的两种处于相同技术水平的服务器系列――HS21和HS21 XM 刀片服务器,以及X3550和X3650机架服务器,我们将测试重点放在两类服务器的绩效水平、动力消耗以及易处理性这几个指标上。因为不同厂商的刀片服务器产品功能接近,我们认为这一测试结果也可推及其他刀片供应商,如戴尔、惠普等,尽管只用一个供应商的产品进行测试代表性可能不够强。

我们发现,刀片服务器减少了硬件组件的电力消耗,但却并未完全消除――这是总体使用成本(TCO)的决定性因素。相同性能的IBM刀片服务器和机架服务器相比,刀片服务器能效更高,并且更容易使用。当只购买一台或两台服务器时,机架服务器比刀片服务器更便宜。从另一个角度说,采用刀片配置需要将产品锁定在一个供应商身上,而机架服务器则不需要,因为机架服务器可以根据需要陆续增加。

产品细节

上述两款刀片机器采用了IBM Blade Centre H(BC-H)机箱,机箱内包括一台10GB的以太网交换机,一台4GB的以太网交换机和四台动力供给装置。HS21XM采用的是2.33GHz英特尔四核CPU,HS21则采用了2.0GHz的CPU。HS21XM采用的是16GB的DDR2内存,HS21系列采用的是8GB的DDR2内存。

从说明书中可知,这两款刀片服务器在性能上与IBM的x3550机架服务器接近,x3550的唯一优点在于机箱内部空间更大。IBM的x3560 2U服务器包括三个RAID 5结构的RAID驱动,一个RAID控制器和一个热备用磁盘。

这两款刀片服务器的价格:HS21 7100美元;HS21 XM9800美元。此外,BC-H机箱的价格大概是17000美元。机架服务器的价格是7900到9300美元,具体价格取决于CPU转速,附加内存量以及附加驱动器的RAID控制器数量。

刀片服务器的问题在于其仍不能用来运行部分应用软件,比如需要大量随机、不定量存储量扩展的应用软件。

尽管在CPU转速相当、内存配置相同的情况下,测试结果显示两类服务器性能基本相同。但这并不尽然,我们的经验表明所有供应商可以很快适应1U或者2U的模式,而刀片服务器供应商却不得不提前计划以适应新的主板元件组。

刀片服务器的密度有时会阻碍其运行,刀片服务器比机架服务器重,刀片服务器底板也有着潜在的缺陷。其次,采用刀片服务器的数据中心往往只能锁定在一个供应商身上,提供存储区域网络(SAN)交换机或者以太网交换机,因为这些设备必须放置在刀片服务器的机箱内。对于大厂商来说,选择的技术组件与当前的网络运行中心(NOC)相吻合。如果所有组件工作的协调性不高,费用仍将很低。

我们测试的两类服务器性能非常接近,都采用了英特尔CPU(每台服务器里一对),从速度的角度来看,由于有的采用RAID 1,有的采用RAID 5,所以稍有区别。我们通常使用的基准测试LMBench3显示,处理器fork+exceve(这是用来处理I/O文件和内存更换的)平均可执行289.9个微指令,这使速度提高了40%。所有服务器的测试结果基本相同,只有HS21 XM样机和x3650样机上的RAID驱动器的NT-文档系统和ext3-格式化驱动器速度快一点。同时由于X3650和x3550机组2.66GHz的CPU频率,因此其性能也更好一些。

通过对这些服务器性能特征进行对比,我们可看到这些服务器性能差别不大。 电力消耗通常,人们并不够重视大型服务器运行过程中的最大支出:电力消耗。

IBM公司的刀片服务器和机架服务器预算比我们测试的要高一些。在我们的测试中,环境温度比较低(大约是华氏68度),同时IBM公司没能给我们提供完全组装好的刀片服务器机箱,这两个原因使得动力消耗比预计的低。通过增加测量数量,我们获得了14台组装在机箱中的刀片服务器和14台机架服务器各个指标的对比结果。

如果数据中心冷却和动力系统、以及数据中心所在地的地面承载状况(地面的承载能力基本上要达到1吨)较好,从五年的动力消耗来看,一个装满刀片服务器的机箱总运行成本最低。

与刀片服务器的组件,以及组装完好的刀片服务器来进行对比,机架服务器消耗的电能更多,而这导致了五年中机架服务器的基础结构支出的增加。机架服务器可采用RAID 5,而尽管一台刀片服务器由于配置附加存储器而使支出增加,但是动力消耗仍低于机架服务器。

最多可配置14个刀片的IBM刀片服务器价格为117400美元。加上动力消耗(冷却系统的费用不计入在内),总费用为123900美元。

对于x3550 1U服务器,价格为7900到116700美元之间。加上六路10G以太网和24路Gigabit以太网交换机以及动力消耗支出,总支出将是129200美元。X3650的总资本支出为129800美元(每台9300美元),在增加了上述10G以太网和Gigabit以太网交换机并加上总动力支出后,费用是150700美元。

装配好的BC-H刀片服务器机箱和同样数目的x3650服务器,以五年来计算,价格差别大约是18%。

其他方面问题

刀片服务器的维修速度比机架服务器快,这有多方面原因。首先,刀片服务器的动力供给通常是由其他组件完成的,因此体积和重量都比较小。我们可以用三秒钟时间将一个刀片从几箱中取出,而从机架上取出一个机架服务器则需要一分钟以上,这是在线路管理组件设计和配置合理的情况下。如果线路设计混乱,所需时间会更长。

我们测量了一旦一个机组从机架上取下来,进行内存和硬件驱动(服务器管理员最经常更换的服务器组件)更换所需的时间。从将设备重新装入机架的时间,以及让服务器重新启动继续运行的时间来看,刀片服务器花费的时间比机架服务器短的多,因为机架服务器的线路需要重新连接。

为何刀片服务器的维修时间较短,原因是电力线路从80根减少到8根。以太电缆(铜缆或光缆)的数目也可以明显减少,同时也减少了线路混乱的问题。

管理组件也带来了附加费用的增长。我们测试IBM服务器的过程中,采用IBM Director来管理测试服务器。Director必须被安装在机架服务器或刀片服务器上,并需要支付额外的安装费用,尽管运行这一组件所需存储量不大。

我们下载了各类操作系统,并利用Director将其配置在刀片和机架服务器上。一些供应商按安装次数或服务器数目来对管理组件收费。核算这些应用软件的费用很重要,因为这些软件可节约时间。

刀片服务器的局限

刀片服务器的随机存储介质是有限的。我们测试的刀片服务器可进行RAID配置,但仅限于配置RAID 1或者RAID 0无冗余磁盘阵列。这就意味着在这种情况下,容量被配置在服务器中的驱动器限制在288GB(最大值,我们测试了两个73GB的刀片服务器驱动器)。有些人说288GB足够了,但这是峰值,仅仅在ISCSI,光纤通道或其他SAN连接方式配置很好的情况下才能达到。

与此相对,通过采用四个驱动器,2U x3650的服务器可内置一个RAID 5。这些驱动器,同内置于刀片服务器的一样,可更改以适应更大存储需要,但是在机组已经开始运行某一应用软件后,驱动器就不可再更改。

有了更多本地的可用空间,固定机架服务器的本地存储能力会更高。一些供应商在1U模式的机架服务器上配置了相同的存储量。如果未来存储需求增长超过服务器内的可用空间,那么刀片服务器就需要连接到内置SAN。对于有SAN的企业,很容易开展刀片服务器附件配置,并进行各式光纤SAN组装。如果没有SAN,可使用ISCSI,并入基于ISCSI虚拟流量通过以太网所消耗的带宽。

将附加I/O卡配置在刀片或机架服务器上也是可行的。IBM产品将PCI以及PCI Express(PCI-E)卡配置在机架服务器上,使其灵活性更高。刀片服务器和机架服务器的内存选项相似。

刀片服务器另一个潜在的缺陷是供应商服务。如果你选择了一个刀片服务器供应商,你的企业就会被这一供应商的服务政策、组件的可用性所限制。在购买的服务器配置为1U的情况下,企业不会受到限制,因为有众多供应商提供1U产品,但是当购买的为组装刀片服务器的机箱时,企业对厂商的依赖度就会大大增加。

小结

刀片密度代表了每英尺的计算处理能力。装载四个9U的IBM刀片服务器的机箱同一个42U的机架所占用的空间差不多(略有多余的空间),这意味着大约有20000瓦的热量需要进行冷却。四十个配置在同一机架上的x3550机架服务器耗费的功率是75%。同一构造中,可配置的刀片服务器数目是56,而可配置的机架服务器数目为40。

刀片服务器和机架服务器的性能基本相同,刀片服务器更易于管理和开展服务。我们进行刀片服务器购买和配置时应考虑供应商的能力,以及当地存储量的限制。然而,一个企业,如果拥有配置优良的数据中心基础架构,并且可以跟一个好的供应商合作,你将感到刀片服务器是很好的选择。

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