来自IDC的两方面的信息,让我们不得不直面刀片服务器的管理问题。
一方面,IDC估计,从1996年到2008年,全球需要管理的服务器数量将从 500 万台增加到近3500万台。其中在新服务器硬件上的投入预计达到 5000万美元到 7000万美元之间。而在维护方面,IDC估计企业和政府仅在 2004 年用于维护基础设施的投入就达到了950亿美元,并且到 2008 年,这一投入的年增长率将达 10%。
另一方面, IDC预测,直到2008年,刀片服务器都将是x86服务器市场增长的主要拉动力。届时,刀片服务器年发货量将超过塔式和机架式服务器,成为x86服务器市场的主力。
刀片服务器与传统服务器之间的一个关键区别就是体积小——由于刀片服务器具有节省空间的特点,因此,企业用户就可以在一个更小的空间里放置更多的刀片服务器。提高对刀片服务器的管理,成为业界努力的一个方向,主要目标是客户提供更好的灵活性、更低的复杂性和更低的IT成本。
目前,刀片服务器主流供应商都推出了各自的管理工具,如HP System Insight Manager、IBM Director、Sun N1 Grid Provisioning Server Blades、Dell OpenManage等。综观这些管理软件,我们不难看出,刀片服务器管理的几个主流发展趋势。
软硬结合实现远程监控
具备远程监控功能是刀片服务器管理的一项基本功能,这是由刀片服务器应用环境所决定的。利用这些远程监控工具,可以解决用户关心的许多问题,如拥有分布式或远程办公地点的客户,可以解决当地人员的IT技能有限问题;可以跟踪、管理和支持远程地点的复杂而昂贵IT设备;避免由于运行关键业务应用的服务器宕机而对成本产生严重影响;对网络系统软件进行升级,快速完成软件分发和系统部署等。
为了实现对刀片服务器的智能监控,许多企业采用了智能基础设施与先进管理软件结合的方法,既可以显著提升计算性能,又能够解决许多导致运营成本飞涨的效率不足问题。
IBM公司为其eServer BladeCenter刀片服务器免费提供IBM Director管理软件。IBM Director的最新版本是5.1。IBM Director的客户机软件可以作为代理在刀片服务器上运行,而这些刀片服务器可以把管理信息回送到刀片服务器底盘上的一个快速接入模块。IBM通过为刀片服务器和底盘增加LightPath Diagnostics来使硬件和软件相配套。通过IBM Director,IT管理员可以观察和跟踪远程系统的硬件配置细节,并监控重要部件的使用情况和性能表现,包括处理器、硬盘、内存等。
部署简便易行
远程部署管理是众多刀片服务器管理的另一个核心功能。对于系统生命周期中的第一阶段服务器部署来说,远程部署管理是一个有效的工具,它可以向远程发出完整的软件镜像来进行系统安装,将系统管理员从日常的重复性、周期性的繁重劳动中解脱出来,节省旅行和人力成本,提高工作效率。
IBM BladeCenter刀片服务器可以使用RDM(Remote Deployment Manager),在一个单独的BladeCenter中可以配置和部署刀片服务器,这一工具使得客户可以通过网络上的一个IBM Director控制台,向一个或多个刀片服务器同时部署系统镜像,包括操作系统和配置细节。
HP的刀片服务器附带有服务器快速部署软件包——ProLiant Essentials Rapid Deployment Pack(RDP)。RDP图型化的管理工具,不仅可协助用户简化数量巨大的服务器的安装部署流程,同时还具有自动恢复机制,使系统管理人员实现对大量刀片服务器的管理。例如,用户可以使用笔记本电脑或者网络上的任何资源为机房中的任意一台刀片服务器分发软件,包括操作各系统、应用程序等,并且可以支持多台服务器的同时分发。
Dell OpenManage系统管理解决方案在部署方面提供了Dell Server Assistant,自动实现1:1的服务器安装,Server Assistant兼容全部戴尔支持的操作系统,可以在约30分钟内完成单服务器的安装。另外,还可以通过多部署工具包快速完成多台PowerEdge服务器的部署。
HP刀片服务器的管理特色之一就是在每台刀片服务器上都有iLO2的远程管理卡。iLO2与操作系统无关,只要服务器带电就可以远程对其进行维护和维修等管理。对于系统管理员而言,则可以在任何终端实现任意时刻的安全访问和管理,甚至还能够虚拟电源开关、虚拟图形远程操控台和虚拟存储介质。此外,图形化的管理工具还可以帮助用户实施系统板级管理、安全设置等,包括监视服务器组件、事件日志和管理代理程序。同时,在远程管理方面,HP为刀片服务器提供了SIM(System Insight Manager)管理工具。采用模块化体系架构的SIM,可以从一个单一控制台完成服务器部署、性能监控与工作负载调控。它的预先监视与故障管理能够在潜在或实际的错误发生前,给系统管理员以警报。
Dell OpenManage也具有远程监控功能。在远程管理方面,Dell分为两个层面来管理,第一个比较基础的层面是IPMI基板管理控制器,这是内置在服务器当中的,可以实现基本的管理功能,用户可以用来管理一些非关键的任务,采用这种方式成本比较低。另一个是DRAC4远程访问控制器,它是插在服务器上的管理卡,用户可以用来完成一些关键任务。
管理工具更加注重集成
想通过一套工具,解决刀片服务器管理的所有问题是不现实的。在这方面,企业都提供了一个集成了大量工具的软件包。同时,系统更加开放,可以集成第三方的工具。例如,HP System Insight Manager 不仅包括大量的工具,而且还可集成HP自有的服务器管理工具,并能够与HP OpenView有效整合,提供性能管理、虚拟机管理和许多其他服务器管理特性。SIM还可与Server Essentials相结合,实现服务器与存储的统一管理。
IBM Director软件就是一套集成的软件工具套装,为复杂的IT环境提供持续的单点管理和自动化功能,IBM Director可以通过可选择的附加产品扩展服务器管理、部署和软件分发。所有这些工具与IBM Director平滑集成,提供兼容的服务以及单点管理功能,同时发挥IBM Director监控、日程安排、告警、事件管理和群组管理功能。据介绍,Director 5.10通过整合服务器、存储和网络管理,用户可以无缝管理整体IT基础架构。
另外,许多刀片服务器管理软件还不断增加新的管理工具。例如,HP就是为其HP System Insight Manager增加了系统迁移软件——ProLiant Essentials Server Migration Pack-Physical to ProLiant Edition。通过它,系统管理员可以快速可靠地将应用程序迁移到新的硬件平台上,从而无需执行耗费时间且容易出错的服务器重建过程。它可制作一个包含所有操作系统和应用程序文件以及用户数据的完全副本,可防止重要的自定义内容在迁移过程中丢失。
支持服务器虚拟化
许多数据中心都开始对其x86基础设施使用虚拟解决方案,以提高服务器的利用率,延长旧操作系统和应用程序的使用寿命,实现更灵活的应用程序计算资源分配,以及简化升级到新一代硬件的过程。IBM Director 5.10就新增加了虚拟化新特性,其更新的Virtual Machine Manager,可以提供对VMware和MSVS 虚拟机,以及运行它们的物理主机服务器的整合。
HP ProLiant Essentials 虚拟机管理软件(PEVMS)则通过 Insight Control 环境安装物理和虚拟资源,并对其进行统一管理。借助这一支持,IT 部门可通过物理到虚拟(P2V)迁移,在运行 VMware ESX 或 Microsoft Virtual Server 的HP BladeSystem 服务器上,将较旧的物理服务器合并成虚拟机。PEVMS 软件还提供了可简化转变不同虚拟平台过程的虚拟到虚拟(V2V)迁移,以及可将虚拟机复原为必要物理系统的虚拟到物理(V2P)迁移。使用 ProLiant Essentials 虚拟机管理软件,系统管理员可监视虚拟机主机和客户机的运行状况和性能,从而提高虚拟机的可用性,并可安排定期的虚拟机客户机备份工作。
U是一个高度单位.1U是4.55厘米.所谓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,实现高可用和高密度。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Windows NT/2000、Linux等,类似于一个个独立的服务器,在这种模式下,每一块母板运行自己的系统,服务于指定的不同用户群,相互之间没有关联。不过,管理员可以使用系统软件将这些母板集合成一个服务器集群。在集群模式下,所有的母板可以连接起来提供高速的网络环境,并同时共享资源,为相同的用户群服务。在集群中插入新的
"刀片",就可以提高整体性能。而由于每块"刀片"都是热插拔的,所以,系统可以轻松地进行替换,并且将维护时间减少到最小。
这些刀片服务器在设计之初都具有低功耗、空间小、单机售价低等特点,同时它还继承发扬了传统服务器的一些技术指标,比如把热插拔和冗余运用到刀片服务器之中,这些设计满足了密集计算环境对服务器性能的需求;有的还通过内置的负载均衡技术,有效地提高了服务器的稳定性和核心网络性能。而从外表看,与传统的机架/塔式服务器相比,刀片服务器能够最大限度地节约服务器的使用空间和费用,并为用户提供灵活、便捷的扩展升级手段。
刀片服务器的特点
刀片服务器公认的特点有两个,一是克服了芯片服务器集群的缺点,被成为集群的终结者;另一个是实现了机柜优化。
集群终结者
众所周知,作为一种负载均衡技术,服务器集群已经在有效提高系统的稳定性和核心网络服务的性能方面被广泛采用,在集群系统中,若要提供更高端的运算和服务性能,只需增加更多的单元就可以获得更高的性能。更为重要的是,服务器集群还可以为任何一台单独的服务器提供冗余和容错功能。
目前IT行业正在大力发展适应宽带网络、功能强大可靠的计算机。在过去的几年里,宽带技术极大地丰富了信息高速公路的传输内容。服务器集群和RAID技术的诞生为计算机和数据池的互联网应用提供了一个新的解决方案,而其成本却远远低于传统的高端专用服务器和大型机。但是,服务器集群的集成能力低,管理这样的集群使很多管理员非常头疼。尤其是集群扩展的需求越来越大,维护这些服务器的工作量简直不可想像,包括服务器之间的内部连接和摆放空间的要求。这些物理因素都限制了集群的扩展。刀片服务器的出现适时地解决了这些问题。在集群模式下,刀片服务器所有的主板可以连接起来提供高速的网络环境,共享资源。同时每个刀片都可内置监视器和管理工具软件, 配置一台高密度服务器就可以解决一台到一百台服务器的管理问题,如果需要增加或者删除集群中的服务器,只要插入或拔出一块板即可,将维护时间减少到最小。就这个意义上来说,Blade Server从根本上克服了服务器集群的缺点。
实现机柜优化
从某一角度而言,刀片服务器实现了机柜优化的自然飞跃。刀片服务器将机柜式服务器所占用的空间密度再一次提高了50%。资料显示,在机柜系统配置好的前提下,将1U机架优化服务器系统移植到刀片服务器上,所占用的空间只是原来的1/3~1/2。而在一个标准的机柜式环境里,刀片服务器的处理密度要提高四到五倍。比如在处理1024节点的高密度计算服务器环境里,1U配置需要24个机柜,其中不包括以太网交换集线器所占用的机柜空间,而采用插有8个"刀片"的刀片服务器,只需要9个机柜,却包括了以太网交换机的空间。在相同的面积内,数据中心可以通过部署刀片服务器获得8倍于机架式服务器的服务器租赁收益。
另外,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。在IT人员日益匮乏的今天,采用刀片服务器的企业可以减少雇佣工资高昂的服务器管理和维护人员,从而降低维护费用。还有,刀片服务器的低功耗设计也会显著减少能耗,节约能源的同时减少了费用。
作为一种新兴的服务器产品,读者可能还缺乏对它的直观认识。每台刀片服务器一般由机柜和刀片组成,因此刀片服务器的标识由机柜的型号和刀片的型号共同构成,而不像以往的服务器那样由一个单一的服务器型号所代表。刀片通过机柜背板上的CompacPCI接口与之相连接。服务器机柜一般可以容纳8片至数十片刀片。刀片以服务器刀片为主,而每个服务器刀片都是一个功能完整的服务器。
在此,我们以一款常见的一种刀片服务器向大家介绍一下,以了解其基本构成。
根据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刀片等等不同功能的相应刀片服务器。
目前最为常见的服务器刀片一般采用1颗为的Intel Pentium Ⅲ处理器,并采用ServerWorks LC-E芯片组、Intel 815芯片组、Via Pro266芯片组,支持的内存容量和类型由芯片组决定,内存类型一般为具有ECC功能的SDRAM或DDR。由于刀片服务器的散热问题较为严重,在设计中也有厂商采用了低功耗的Transmeta 5600处理器。目前,HP、Sun也正致力于把它们的RISC处理器制作成服务器刀片,只是尚未面世。
除连接机柜背板的接口外,服务器刀片上一般还具有一个PMC扩展接口,可以连接PMC接口的扩展卡,如SCSI卡、光纤存储卡等,其功能相当于PCI扩展槽,只是相应接口的扩展卡价格略贵。 服务器刀片采用与笔记本电脑相同规格的65mm(2.5英寸)硬盘,一般只安装操作系统和简单的应用软件,性能较低。
网络刀片
网络刀片的功能相当于局域网交换机,从而提供良好的网络监控和管理功能。网络刀片普遍提供10/100Mbps端口,以双绞线的方式连接服务器刀片,对外提供高速上连通道(千兆端口)。采用NAS存储方式的刀片服务器经常会配备2个网络刀片,其中一个专门用于连接NAS设备。每个刀片支持10/100/1000M以太网连接,并且可以在背板上安装10/100/1000M的2-4层交换机,这样就可以把系统中每个槽位上安装的刀片与交换机连接起来,提供一个基于IP的交换网络。通过集成这种总线,刀片服务器系统可以很好地集成IP业务和语音业务,提供各种不同的电信增值服务。
存储刀片
存储刀片可以被视为一个硬盘模块,通过背板总线或者硬盘接口线向服务器刀片提供存储功能。存储刀片上一般配备2块性能较高90mm(3.5英寸)硬盘,接口类型有IDE、SCSI和光纤通道(Fiber Channel)接口。
管理刀片
第一代刀片服务器的KVM(Keyboard、VGA、Mouse)刀片可以说是功能最为简单的管理刀片,提供对所有服务器刀片的管理控制。KVM刀片,提供键盘、鼠标、显示器接口,KVM刀片经常还包括软驱和光驱,便于使用者直接操作服务器刀片。KVM刀片上提供切换开关,用于在机柜上的不同刀片之间或者不同机柜之间进行切换。第二代刀片服务器具备更加强大的管理功能,但是各家产品各不相同。管理刀片往往通过服务器刀片上集成的监控管理芯片进行1台或多台刀片服务器的集中监控和管理。管理刀片向服务器机柜内的其他刀片提供必要的配置信息,并在某些刀片发生故障时接收报警信息,并向监控程序发出报警。
CompactPCI :刀片服务器的标准
CompactPCI开放式标准架构很好地平衡了业界标准,包括硬件、操作系统、应用开发工具、能快速有效开发高利润的电信增值服务,同时使传统上以专有软硬件架构为主的电信建设转型,能享受开放系统带来成本大幅降低及大众化业界标准操作系统的好处。这一转变让设备及服务供应商找到了数以百万计的开发者,并开始采用具高可靠性、高扩展性和高性能的CompactPCI宽频通讯平台。
CompactPCI总线标准是建立刀片服务器的基础。它是惟一的标准,同时也是标准纷争的起源。CompactPCI目前有2个主要的版本,即 1.0版和2.0版,它们在接口定义的完善程度上不尽相同。早期的刀片服务器全部采用CompactPCI 1.0的标准,背板带宽也限定在32位PCI之内,这些产品属于第一代刀片服务器。2002年最新推出的刀片服务器部分采用CompactPCI 2.0标准,背板支持64位PCI通信,称之为第二代刀片服务器。由于标准的版本不同,两代刀片服务器之间不能完全兼容。
目前为止,只有HP一家声称完全按照CompactPCI标准设计刀片服务器,而其他服务器厂商只是在总线和接口标准方面遵循CompactPCI,在刀片的尺寸上没有完全按照该标准去执行。
应用模式指南
刀片服务器的应用很广泛,尤其是对于计算密集型应用,比如天气预报建模、数据采集、数据仿真、数字影象设计、空气动力学建模等等。而对于行业应用,如电信、金融、 IDC/ASP/ISP应用、移动电话基站、视频点播、Web主机操作及实验室系统等,刀片服务器依然能大显身手。刀片服务器的出现使其在2001年底的服务器市场上占据一块相对于机架式服务器来说不算小的市场份额。而随着2002年技术的发展尤其是InfiniBand技术开始扮演重要角色,刀片服务器将逐渐成为主流服务器并占据较大的市场份额。
刀片服务器的使用范围相当广泛。下面我们列出两个典型的应用模式进行简单的介绍。
应用模式1:网站Web服务器
这种方式可充分发挥刀片服务器密度高、可群集以及可远程管理的优势。网站可以用刀片服务器组成高密度的群集,用来实现高访问量的Web服务器,后端再连接中高端的服务器或群集系统作为数据库服务器。存储服务提供商可以采用同样的前端方案,后端配合NAS设备来提供存储服务。与普通机架服务器相比,刀片服务器在这类应用中的优势在于占用机位少,可有效节省托管费用。
应用模式2:中小企业网络服务器
当前的企业网络需求是多方面的,需要类型多样的服务,其中有些服务可以安装在一台机器上,而有些则需要使用至少一台备份机器或者群集。与之相对应,任何一个刀片系统既可以独立运行,也可以与其他服务器组成群集或互为备份。根据企业的实际需要进行搭配。这种方式可充分发挥刀片服务器易管理、配置灵活和可扩展性好的优势。 使用刀片服务器进行群集并与存域网相结合,这可以胜任大数据量吞吐的数据库并行处理。对于企业来说,这种高密度不仅节约了宝贵的机柜空间,还节约了布线成本,并可节电,从而降低对UPS的要求。
如何选购刀片服务器我们知道,刀片服务器的使用范围相当广泛,尤其是对于计算密集性应用,比如天气预报建模、数据采集、数据仿真、数字影像设计、空气动力学建模等等。而对于行业应用,如电信、金融、IDC/ASP/ISP应用、移动电话基站、视频点播、Web主机操作、实验室系统等,刀片服务器同样能大显身手。目前,刀片服务器在金融、能源、高性能计算等方面都得到了很好的应用。
刀片服务器的可扩展性非常强,也许我们目前只需要几片刀片服务器,但是随着业务的提升,单位内部信息化需求的发展,我们可以继续采购刀片服务器。当一个刀片服务器机箱中的刀片逐步增多,刀片服务器的优越性也会更好地展现出来。
目前,IBM、HP等服务器大厂商都推出了类似刀片服务器成长型解决方案。服务器的采购和应用并不是看单位网络规模,而是看服务器的具体应用和企业的发展趋势。刀片服务器在中小企业中还是很有市场的,关键是看中小型企业如何认识刀片服务器这个相对而言比较新鲜的事物了。刀片服务器所涉及的并不只是几台服务器,它集成了服务器,交换机、路由器等若干网络设备,这就要求厂商的售后服务人员和技术支持工程师所掌握的相关知识点要非常全面。
目前刀片服务器越来越多地走向中小企业,而且不只是以单独的服务器形式出现,而是以成套的解决方案形式出现,解决方案在刀片服务器销售中成为重要因素。 IBM提出了“创新解决方案,尽在刀片服务器(Solution in a Box)”的口号,致力于为客户提供一体化解决方案,使客户可以快速、简单、高效地搭建高性价比的IT基础架构。现在的刀片服务器不再以追求最大密度为最终目标,而是追求系统的整体平衡性与扩展性。曙光在刀片服务器设计中一直把“集群系统的整合与发展”当作其核心设计理念,将集群系统中的节点子系统、存储子系统、网络子系统、电源子系统、监控管理系统、KVM等成熟技术有效地融合进新一代刀片系统。
作为刀片服务器产品的选择,在此也提醒用户注意以下几个方面:
1.冗余性:刀片服务器的集成度非常高,需要更多的冗余设计来保证高可靠性,需要仔细了解后再作定夺。
2.散热和功耗:由于在很小的空间内积聚了更多的服务器刀片,因此要充分考虑散热问题,在空调的配备上要留够量。另外,刀片服务器对电源的要求,也比单台机架式服务器的功率需求大。
3.支持多种应用:刀片服务器能否支持多种应用也是用户必须考虑的,包括多操作系统平台的支持,如Windows、Linux系统的平台应用等。
4.可管理性:用户还要关注系统厂商与工具厂商是否具有比较密切的合作关系、刀片自身携带或者可供选择的管理工具是否多样,这关系到刀片管理系统日后的维护、管理等诸多方面,非常重要。
5.提高性价比:在实施过程中,一些措施的采取能提高刀片的综合性价比。比如通过多个系统共用电源、冷却设备、管理硬件和布线系统,可以降低每个服务器的成本;部分刀片服务器选用低功率的处理器,从而将整体的功耗降低。
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