浅析服务器的三种主要结构

    我们在各种媒体上经常可以见到塔式、机架式和刀片式这三种服务器类型的说法，其实这是服务器目前主要的三种结构类型，也就是说这就是服务器在结构上的一种分类方式。之所以会有不同的服务器结构类型，主要是为了满足不同用户和应用的需求。

    1. 塔式服务器

    塔式服务器是我们见得最多，也是应用最为普遍的一种服务器结构类型。它的外形与我们现在普遍采用的立式PC机差不多，不同的只是机箱可能大些，机架多些（如图1所示），因为在其中安装的组件比普通PC机多些。

图1（点击看大图）

    这种塔式服务器由于其机箱比较大，所以在服务器的扩展性和散热方面都具有较高的优势，服务器的配置也可以很高（当然也可以非常低）。正因如此，它可以适用于功能要求比较齐全的应用，如最常见的通用服务器（集多种常见服务器应用于一身，也可以配置成多种不同的服务器角色）通常就是采用塔式结构的，因为功能多，组件和功耗都可能较多，所以在系统散热方面的要求更高，而机箱大些是最有效的措施之一。

    这种结构服务器适用面较广，目前常见的入门级和工作组级服务器基本上都采用这一服务器结构类型，当然也有部门级，甚至企业级服务器采用这一结构。由于机箱大，对组件稳定性要求相对后面要介绍的机架式和刀片式这两种服务器结构来说要低许多，就像台式PC在散热性方面要远低于笔记本电脑一样。所以这类服务器的价格通常比较低，加上其强大的服务器功能和良好的服务器性能，塔式服务器所具有性价比应是最高的。
2. 机架式服务器

    机架式是一种优化结构类型，它主要是为了尽可能减少服务器空间的占用而设计。机架式服务器属于一种比较新型的结构类型服务器，如图2所示。

图2（点击看大图）

    我们知道，许多网络设备都有机架式这种结构，如交换机、路由器、防火墙，甚至Modem等。之所以这些设备都有这样一种结构类型，那是因为这些设备按国际机柜标准进行结构设计后，就可把所有这些网络设备统一地安装在一个大型的标准机柜中。这样一方面可以使设备占用最小的空间，另一方面则便于与其它网络设备的连接和管理。还可使机房更美观、整洁，因为所有设备都用一个机柜安装，就不会显示那么零乱。

    机架设备安装的机柜有一个国际通用标准，如19英寸机柜要求机柜的宽度是标准的英寸，高度方面有多种不同的规格，具体要根据实际需要而定，如10U、24U、30U、35U、40U、42U等。其中的“U”为机柜的高度单位，1U就是1个基本单元高度，相当于1.75英寸高。机柜的深度没作限制。如图3左、右图所示分别为一个标准19英寸机柜正、侧视图。在机柜中有许多机架，所有标准机架设备（包括机架服务器）都可以直接插入机柜的机架中，通过机架或者镙钉与机柜固定在一起。

图3（点击看大图）

    机架式服务器因为整个空间大大缩小，所以这类服务器的热稳定性要求相对塔式服务器来说要更高些，这就决定了这类服务器中的组件都必须是经过优化设计筛选的，其中的许多关键组件与塔式服务器中的有较大区别（如主板、各种接口板等），另外通常还需采取特别的散热措施。机架式服务器与塔式服务器之间的区别也像笔记本电脑台式机电脑之间的区别那样。也正因如此，机架式服务器在同等配置上，与塔式服务器相比价格要贵上许多（通常在30%左右），这可能也是那位网友所见到两种同配置不同结构服务器的价格差那么大的原因。在同等配置中，机架式服务器的性价比要比塔式服务器低些，但它可以为用户节省机房难得的空间。

    在扩展性方面，机架式服务器因为机箱空间小，所以机箱内的扩展性能较差，但它可通过服务器群集，或者外接扩展柜的方式进行非常有效的扩展。如IBM的x445服务器，通过基本的4路服务器模块之间的互联，目前就可以扩展至32路服务器系统。

    也因为机箱空间较小，机架式服务器的机箱中组件不可安装太多，功能不可能很齐全，所以这种机架式服务器通常属于功能型服务器，就是一款服务器主要专注于某一方面的应用，如远程存储、Web、远程接入等，而不是在一个服务器同时运行多种服务器应用。在所专注的某方面，性能可以做到非常优越，特别是它所具有的优良扩展性能，使机架式服务器的某一方面功能特别强，特别适合一些特殊行业应用。
3. 刀片服务器

    刀片服务器是一种称之为“HAHD（High Availability High Density，高可用高密度）”的低成本服务器平台，是专门为特殊应用行业和高密度计算机环境设计的。在结构上它比前面介绍的机架式服务器更紧凑，因为它像刀片一样非常薄，而且可以根据需要选择是否插入整个服务器系统的机柜中，所以称之为“刀片服务器”，如图4所示。

图4（点击看大图）

    刀片服务器与机架式服务器一样，也可安装在标准的机柜中。它可以是单独一个刀片服务器，也可以是包括多个相对独立的“刀片”的服务器系统，每一块“刀片”实际上就是一块系统主板。它们可以通过本地硬盘启动自己的操作系统，如Windows NT/2000、Linux、Solaris等等，类似于一个个独立的服务器。在这种模式下，每一个主板运行自己的系统，服务于指定的不同用户群，相互之间没有关联。不过可以用系统软件将这些主板集合成一个服务器群集。在群集模式下，所有的主板可以连接起来提供高速的网络环境，可以共享资源，为相同的用户群服务。在群集中插入新的“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。在有多个“刀片”的服务器系统中，每个刀片的CPU可以配置成为不同的子系统。整个机架中的服务器可以通过新型的智能KVM转换板共享一套光驱、软驱、键盘、显示器和鼠标，以访问多台服务器，从而便于进行升级、维护和访问服务器上的文件。由此可以看出，刀片服务器在扩展性能和可管理性方面比起机架式服务器更具优势。但它与机架式服务器一样，通常也属于功能型服务器，一个刀片服务器系统只是针对某一应用而特别设计的。

    对于电信、ISP/ICP等要求服务器高密度配置的行业来说，机柜式服务器所具有的紧凑结构和高性能是用户最佳的选择。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%。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中，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，如果全部采用1U配置的服务器，则需要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”的刀片式服务器，只需要9个机柜，却包括了以太网交换集线器的机柜空间。

    目前，作为服务器领域的新星，这种高密度的刀片服务器所带来的市场前景已经被各大服务器厂商所看好，其中当然包括IBM、HP、SUN、DELL等这些国际大牌和像联想、浪潮、曙光等国内知名品牌。几乎每一品牌的服务器分类中都单独为这一结构服务器划分了一个产品系列。工业研究机构Gartner Inc.预计，2004年将有大约358,000台刀片服务器投放到市场中，相对于去年的175,000台增长了105%。然而，刀片服务器目前缺乏统一的标准，是这个市场存在的最大问题，用户选择时还须谨慎。

    综上所述，塔式服务器可具有非常复杂的功能，单机价格最便宜，所以性价比最高。但整体性能和扩展性能都稍差，属通用服务器类型。机架式和刀片式服务器两者均在空间占用上相比塔式服务器来说具有较大优势，特别是刀片服务器；而且机架式和刀片式服务器的扩展性能非常优越，可以在某一应用领域提供非常强大的性能支持，特别适用于特殊行业，或者特殊应用采用。机架式服务器与刀片式服务器相比，刀片式服务器的冗余性和可升级性能更加强大，同时总体拥有成本也有所降低，所以总体上来说，刀片服务器比机架式服务器的性价比更高些，但相对塔式服务器来说性价比又稍有欠缺，在整个三个服务器结构类型中，处于中等位置。

二、服务器新品推介

    1. 塔式服务器新品推介

    （1）IBM X225

    IBM X225塔式服务器属于IBM的X系列服务器，采用全新Intel XeonTM 2.0GHz或2.4GHz处理器，以经济的价格提供双处理器功能，如图5所示。配置了512MB内，集成千兆以太网卡，前端总线速度高达533MHz，具有零工具维护的易用性设计。配备最新Ultra320接口，硬盘及电源支持支持热插拔，增强了系统可用性。

图5（点击看大图）

    （2）HP server ML100

    这款服务器是惠普新的系列SMB系统中的第一款。这款ML110的系统是单处理器塔式服务器，起价499美元，如图6所示。

图6（点击看大图）

    ML110系列服务器配置了英特尔公司代号为CanterwoodES的E7210芯片组。ML110配置时钟频率为3GHz的Pentium4处理器，容量为80GB的硬盘，256MB的内存，售价为949美元。配置有时钟频率为2.6GHz的Celeron处理器，容量为40GB的硬盘，256MB的内存的机型售价为449美元。在操作系统方面ML110支持LINUX、微软的Windows操作系统和Novell的NetWare操作系统。
2.机架式服务器新品推介

    （1）DELL PowerEdge 2650

    DELL PowerEdge 2650机架式服务器（如图8所示）支持最多两颗Intel至强TM处理器（2.4GHz、2.8GHz或3.06GHz），并采用NetBurstTM微构架和超线程技术。拥有1.16TB内部热插拔存储、七个PCI插槽（六个PCI-X）以及六个PC2100 DDR SDRAM DIMM插槽。PowerEdge 2600提供了性能、可用性和配置灵活性的完美组合，适合作为前端服务器使用。

图8（点击看大图）

    （2）Sun Fire V120

    Sun Fire V120机架式服务器（如图9所示）采用550/650MHz处理器、4GB内存和512KB L2高速缓存；两倍于T1 AC200的L2高速缓存为Sun Fire V120提供了更大的计算密度。由于主内存容量扩充到4GB，因此服务器的性能得到了进一步的提升。增强的配置可使其Web性能指标提高30%以上。Sun Fire V120具有卓越的性能、可管理性及灵活性。

图9（点击看大图）

    （1）IBM BladeCenter JS20

    IBM的这款刀片服务器，是出业界第一款基于Power架构的刀片服务器，如图10所示（其中可以插入许多“刀片”）。通过这一产品，IBM将其刀片技术扩展至64位计算领域，这样客户既可以选择IBM的Power处理器RISC架构，也可以选择Intel Xeon处理器的IA架构刀片服务器。

图10（点击看大图）

    IBM JS20采用PowerPC 970（PPC 970）处理器，支持SuSE Linux和Turbo Linux，以后还会支持Red Hat Linux和AIX操作系统。JS20的核心是使用POWER处理器的两路对称多处理单元（SMP）和512MB的基本内存。对于那些希望使用低成本、高性能的系统开展高性能计算的客户而言，JS20是一种理想的解决方案。

    （2）IBM  BladeCenter HS40

    在刀片服务器领域，IBM近期可谓动作频频，相继推出了四款分别采用RISC架构的IA架构的刀片服务器新品。除了以上介绍的BladeCenter JS20外，近期又推出了一款高性能，最高可达42U的刀片服务器BladeCenter HS40，如图11所示。

图11（点击看大图）

    新发布的BladeCenter HS40是目前体积最薄的四路刀片服务器。在计算能力的高密度设计上实现了重大突破，即在一个工业标准机架中安装42个IBM HS40四路刀片。与之相比，惠普在一个机架上最多只能安装12个4路的Proliant BL40p服务器刀片，意味着IBM可为客户提供3.5倍于竞争厂商产品的处理能力。BladeCenter HS40是为企业资源规划（ERP）、电子商务/Web及企业数据库应用提供的卓越平台，可实现企业内部的服务器整合，简化和降低数据中心的复杂性。

    （3）富士电脑Primergy BX600

    富士电脑公司于近日宣布将开始发售其第一款基于Intel Xeon DP处理器的刀片服务器。搭配双处理器的Primergy BX600系列产品（如图12所示）拥有一个特制的7U（19英寸）高度的机箱，里面最多能容纳10个刀片服务器。每一个服务器支持最多12GB内存和两块UltraSCSI（Small Computer System Interface，小型计算机系统接口）硬盘。BX600系列将搭配3种型号的Xeon DP处理器，主频分别为：2.8GHz、3.06GHz和3.20GHz。

图12（点击看大图）

    BX600是富士公司向刀片服务器市场发起的第二波冲击，这个市场以前主要由惠普（Hewlett-Packard）和IBM占据。去年，富士开始发售BX300系列产品，这是一款基于Pentium处理器的刀片服务器产品，可以把20台刀片服务器装入一个3U（5.25英寸）高度的机箱中。
小结：

    本文主要介绍了三种主要服务器结构的特点和适用范畴。从文的介绍我们可以知道，塔式服务器具有最高的性价比，也是应用最为广泛的一种服务器新型刀片服务器的性能超价比次之，而机架式服务器的性价比最低。但是从扩展性方面来说，机架式和刀片式服务器要远比塔式服务器强，特别是刀片服务器，由于它具有比机架式更小的空间占用优势，独立的“刀片”插入系统，使得它在服务器扩展性方面具有无比优势。同时由于刀片服务器系统中的“刀片”属于单主板结构设计，所以在总体拥有成本方面也具有非常明显的优势。但机架式服务器和刀片服务器均属于功能型服务器，专门专注某一具体应用，而不能像塔式服务器那样具有“通用”性能。