刀片稳定是重中之重

作者：Amteam.org

2007/8/28 9:47:00

本文关键字：存储方案案例

刀片服务器是把所有的刀片放在一个机箱里。

IBM在刀片服务器上充分借鉴了大型主机的经验，这是IBM能够取得全球刀片服务器市场份额第一的重要因素。

谈到刀片服务器，最普遍的疑问是：刀片服务器将所有刀片都放在一个机箱里，这是不是增加了企业的风险？

事实上，刀片服务器刚推出的时候也面临很多类似的问题。用户的担心是不无道理的。从传统角度来看，一个机架服务器跑一个应用，服务器宕机只影响一个应用。刀片服务器则完全不同，一个机箱内运行着几个、十几个刀片，每个刀片都运行着自己的应用，任何一个故障影响的不仅是一个刀片，可能是多个刀片，受影响的用户也将成百上千。

对企业来讲，无论多大规模的应用环境，稳定、可靠的IT系统都是可用性的基石。首先，保证所有IT系统的可用性才能进一步构建整个基础架构的可用性。正是出于这样的考虑，IBM在刀片服务器上充分借鉴了在大型主机上的成功经验，在一开始就将刀片服务器定位于企业级应用。在机箱电源、冷却、链路冗余、存储等技术方面为系统的高可用性提供了保障。

全冗余电源

在保障服务器的可用性方面，电源是最先应被考虑的因素。

在进行电源设计的时候，可靠和成本是两个重要的方面，任何产品都是两者平衡的产物。单纯追求高可靠性，可能会造成产品成本太高；而一味追求低成本，则可能造成产品不能满足应用需求。

今天，在电源设计方面一种设计思路是：全冗余。就是我们常说的N+N。在这种设计中，电源是一对一的，任何一个电源模块坏了还有另外一个电源模块替代。这种设计的特点是可靠性比较高，但是成本也高。

另外一种电源设计的思路是：成本稍低的N+1法。就是在五六个电源中留出一两个作为其他电源的备份。这种设计考虑是基于所有电源不在同一时刻坏掉。所以即使有一个坏掉，可以用另外一个备份来替代。

IBM采用的是第一种设计思路，也就是N+N的备份。这是因为电源对于刀片服务器来说非常关键。在IBM刀片里基本将供电分成两个区域，每个区域都有两个独立的电源供电，所以任何一个电源断电都不会影响到系统的整体运行，这在最大限度上实现了电源可靠性，为服务器的可用性提供了最基本的保障。

双冗余链路

不管刀片服务器设计多么完美，机箱电源如何冗余，刀片总要通过各种的连线、背板、I/O模块连接到外部的网络环境中，而外部网络环境的任何不安全因素都会对业务产生影响。因此，除了电源采用全冗余的设计外，IBM刀片服务器的所有链路也是冗余的，比如一个网卡在刀片服务器上至少有两个接口连接到背板上，背板上有两个独立的I/O通道连接到外部的交换机，每个通道则分别独立地与两个交换机相连。

这样的设计确保了背板或者I/O通道的损害都不会影响服务器的运行。从刀片、背板、I/O模块双冗余的链路保证了服务器极高的可用性。

高效率散热

电源和链路的冗余为服务器的高可用性提供了坚实的基础，但是仅仅有这些还不够。

随着处理器从单核、双核发展到今天最新的四核，不断提升的处理器速度和处理能力让我们能够以更低成本享受运算带来的好处，处理更加复杂的事务。但另一方面，它带来的负面影响是功耗、能耗的急剧增加。作为服务器的核心，处理器的散热已经成为制约系统可用性的一个不可忽视的问题，散热的问题不解决，系统的可用性和可靠性就会大受影响，在长期高温的环境下，系统部件很容易受到永久性的损伤，大大缩短部件寿命，对业务产生很大影响。
散热问题的解决一方面依赖于各种部件厂商，同时在很大程度上也依赖于整个系统的设计，这也是服务器厂商所面临的问题。IBM在散热方面作了很多研发，也借鉴了一些大型主机的设计经验，并采用了水冷等先进的冷却技术。
在IBM的设计中，刀片服务器的高度是6U，这就保证刀片服务器有充分的进风口，能够提供足够的出风量。同时CPU在服务器的前端，冷空气最先冷却CPU。先进的矢量冷却技术保证空气高效、平衡地为各个部件散热。这个空气流并不是想象中简单的空气从服务器前端进入，从后端将热量带走(那样带走的热量是有限的)，空气流通过在服务器内部形成一定的涡流，使得各个部件产生的热量被更高效率地散发。

在服务器行业中规定的内存正常工作的温度标准是低于85摄氏度。高于85摄氏度会造成系统不稳定，高于95摄氏度则可能会对内存造成永久性的损坏。IBM在美国的实验室就对IBM的刀片服务器产品和其他厂商同类刀片服务器做过一个内存温度的测试。测试的内容是把同样的CPU和内存放在IBM和其他厂商的刀片服务器中，然后接上温度传感器，采用专门的仪器测量内存的温度。在完全相同的环境下使服务器满负荷运行，并测量内存、CPU、机箱等的温度。

测试的结果差别是很明显的：IBM内存温度在满负荷运行的情况下均低于78摄氏度，而不少企业同类产品的温度超过95摄氏度。

尽管当今内存的质量非常好，但在这样的环境下，内存的寿命和可靠性都会受到很大影响。这也从侧面证明了IBM的冷却系统的高效能。IBM对冷却系统的设计采用了飞机设计中使用的涡轮技术，能够以小气流带走大热量。这保证了IBM刀片服务器正常、安全的运行。

坚固的存储

今天，很多客户都提到对热插拔硬盘的需求，为什么IBM刀片服务器不提供热插拔硬盘？

实际上，对热插拔硬盘的追求是因为硬盘的可靠性还不够高，一旦硬盘坏了，客户希望在不影响业务的情况下能够更换硬盘，这才是客户需要热插拔硬盘的主要原因。

硬盘是IBM在几十年前发明的。硬盘容量的不断扩大，的确给我们带来了很多的价值，但是硬盘有一定的局限性。它需要一个机械臂带动磁头寻道，而机械部件的可靠性要低于电子等非机械部件。在今天的消费电子市场，类似存储这样的技术已经越来越成熟，它能否移植到企业级平台上呢？

IBM最近在刀片服务器上率先推出的固态闪存驱动器就是一个最好的例子。

通过同合作伙伴多年的努力，IBM目前已经能够在刀片服务器上应用固态闪存盘。尽管容量不大，但是它的可靠性已经远远超过了硬盘，而且比硬盘省电(大约相当于硬盘用电的10%)，同时体积更小，读写更方便。随着技术的发展，这种技术会更成熟、更可靠，也会更广泛地应用到服务器上，为客户提供更加稳定的平台。

适用的机箱

除了不断采用最新技术来提升系统的可用性外，IBM的刀片机箱中也有专门为提升可用性和稳定性设计的产品，BladeCenter T和BladeCenter HT就是其中的代表。

这两款机箱是专门针对恶劣环境而设计的，它们能够适应海拔、温度等环境条件的变化，符合NEBS电信标准。

电信标准服务器和普通的服务器不太相同。普通的服务器部署在办公室或者机房里，这种环境被称为受控环境。电信设备需要部署在高山、海边，甚至渺无人烟的环境中，这些环境都不像机房那样可以控制，因此对这些服务器的要求更加苛刻。

BladeCenter T/HT两款机箱都经过严格的测试，能够在比较恶劣的环境下正常运行，满足客户对系统可用性和稳定性的严格需求。

采用第二代AMD Opteron处理器的IBM BladeCenter服务器，为“拯救地球”演唱会网站提供全力支持。

链接：固态硬盘的妙用

对于刀片服务器来说，服务器的性能瓶颈已经不是CPU和内存，而是低效率的磁盘I/O。普通IDE硬盘能达到7200转的转速，SCSI硬盘能达到10000转的转速，但是数据交换的速度还是跟不上CPU和内存的处理速度，很多关键应用都在等待磁盘I/O性能的提升。

绝妙搭配

传统的硬盘基于移动磁头的技术，传统硬盘要想在数据读取速度上提高250倍，恐怕要花数年的时间。但是如果采用一种新型硬盘—固态硬盘(Solid State Disk，SSD)替换传统硬盘，则可以大大提高数据读取的性能。采用RAM芯片的固态硬盘通过模拟旋转的磁盘盘片，可以提供非常强大的性能。固态硬盘20ms的数据读取速度比硬盘快250倍，正常运转时可靠性达到99.999%，性能和可靠性得到了很好的保证。使用固态硬盘无须提升服务器的其他配置即可大大增强服务器的性能。

IBM最近宣布，将在其企业级刀片服务器BladeCenter HS21 XM上采用固态硬盘。这使IBM成为第一个在企业级刀片服务器中使用固态硬盘的主要刀片服务器供应商。

IBM采用SanDisk的SATA 5000 2.5英寸固态硬盘，预计每个刀片可以节约18W的功耗，相当于每个机箱节约252W、每个机柜节约1512W。与机械组件构成的硬盘相比,固态闪存驱动器速度更快、更可靠、节电性能也更好。

同时,固态硬盘的散热性能也更好,运转更加安静。相比于传统机械硬盘，固态硬盘由于取消了旋转部件，其功耗降低了87%。

同时，固态硬盘也减少了常见的硬盘故障，使HS21 XM刀片服务器变得更可靠。IBM在其刀片服务器中配置固态硬盘的消息提升了人们对固态硬盘的信心。

刀片服务器上的固态硬盘可以运行操作系统以及其他任何应用，通过连接到SAN或者SAS交换机来提供必要的大容量数据存储和备份。若市场反应良好，IBM将提供更多配备固态硬盘的产品。

SanDisk目前提供4GB、8GB、16GB、32GB、64GB等不同容量的固态硬盘产品。预计到明年，固态硬盘容量将达到128GB，2010年将翻番至256GB。

技术卖点

以前固态硬盘不能被企业用户信赖的原因之一，是由于固态硬盘会由于反复读写而致使某些单元失效。随着技术的进步，这个问题已逐步被解决。在用户对高速存储需求不断增长的推动下，固态硬盘技术的发展突飞猛进。Solid DataSystems公司最近发布了一款1TB的固态硬盘阵列，它被认为是传统存储的一个替代品。

固态硬盘的最大卖点是可以在紧张的I/O处理过程中加快数据传输的速度，使各项应用处理得更快。与传统的磁或光介质不同，固态硬盘产品采用随机存取存储器(RAM)。因此，它的存取速度通常比传统的磁盘快得多(磁介质需要5毫秒，而固态介质只需20微秒)。

Solid DataSystems公司还使用一种被称作直接寻址的技术，这种技术将数据从FC总线直接传送到RAM，无须使用处理器芯片，同时进一步提升数据处理速度。

尽管如此，成本仍是关键问题。1TB固态硬盘阵列系统成本为90万~95万美元，而同等大小的磁盘阵列的成本几乎只是固态硬盘系统的一半。尽管价格上存在差异，但在高速数据传输方面，固态硬盘相比传统的存储还是有优势的。

【相关文章】