刀片服务器的基础知识

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1、技术现状状与发展展趋势：标准的的阴云 图解刀片片式服务务器- 作为为一种新新兴的服服务器产产品，读读者可能能还缺乏乏对它的的直观认认识。在在此，我我们以国国内较为为常见的的一种刀刀片式服服务器向向大家介介绍一下下它各个个部件名名称，以以了解其其基本构构成。 图4 刀片式服务器构成(正面)图5 刀片式服务器构成(背面)图7 第一代刀片式服务器只使用 了CompactPCI定义的J1接口- 每台台刀片式式服务器器一般由由机柜和和刀片组组成，因因此刀片片式服务务器的标标识由机机柜的型型号和刀刀片的型型号共同同构成，而而不像以以往的服服务器那那样由一一个单一一的服务务器型号号所代表表。刀片片通过机机柜

2、背板板上的CComppacPPCI接接口与之之相连接接，刀片片服务器器的CoompaacPCCI接口口支持热热插拔(在CoompaactPPCI的的规范中中，热插插拔功能能是可选选的特性性)。服服务器机机柜一般般可以容容纳8片片至数十十片刀片片。刀片片以服务务器刀片片为主，而而每个服服务器刀刀片都是是一个功功能完整整的服务务器。 - 早期期的刀片片式服务务器一般般还会包包括1个个KVMM（Keeybooardd、VGGA、MMousse）刀刀片，提提供键盘盘、鼠标标、显示示器接口口，KVVM刀片片经常还还包括软软驱和光光驱，便便于使用用者直接接操作服服务器刀刀片。KKVM刀刀片上提提供切换换开

3、关，用用于在机机柜上的的不同刀刀片之间间或者不不同机柜柜之间进进行切换换。早期期的服务务器机柜柜提供KKVM串串接口，可可以通过过串接口口连接多多个机柜柜，实现现在不同同的服务务器机柜柜间共享享KVMM刀片。【图6 服务器刀片】 图66- 除服服务器刀刀片和KKVM刀刀片外，一一些功能能复杂的的刀片式式服务器器还具有有网络刀刀片、存存储刀片片、管理理刀片、光光纤通道道SANN刀片、扩扩展I/O刀片片等等。 - 服务务器机柜柜上的电电源和散散热风扇扇一般也也采用模模块化冗冗余设计计，可以以进行热热插拔维维护，为为刀片式式服务器器提供较较高可靠靠性的运运行环境境。 各种刀片片的概念念服务器刀刀片-

4、 顾名名思义，具具备CPPU、内内存、硬硬盘、网网络控制制器等服服务器基基本功能能的插板板，能够够独立承承担服务务器功能能。 - 目前前最为常常见的服服务器刀刀片一般般采用11颗为的的Inttel Penntiuum 处理器器，并采采用SeerveerWoorkss LCC-E芯芯片组、IInteel 8815芯芯片组、VVia Proo2666芯片组组，支持持的内存存容量和和类型由由芯片组组决定，内内存类型型一般为为具有EECC功功能的SSDRAAM或DDDR。目目前采用用0.113mmm工艺生生产的IInteel PPenttiumm -S（TTuallatiin）处处理器具具有功耗耗低、

5、性性能高等等特点，在在双处理理器下性性能表现现良好，相相信在未未来的IIA-332服务务器刀片片式中将将占据主主流。 - 由于于刀片式式服务器器的散热热问题较较为严重重，在设设计中也也有厂商商采用了了低功耗耗的Trranssmetta 556000处理器器。但是是由于这这种处理理器性能能只相当当于同频频率Inntell Peentiium 的300%，所所以往往往得不偿偿失，只只适用于于少数应应用场合合。 - 目前前，HPP、Suun也正正致力于于把它们们的RIISC处处理器制制作成服服务器刀刀片，只只是尚未未面世。220022年内，我我们预计计双处理理器的服服务器刀刀片应该该也可以以面世了了

6、 - 除连连接机柜柜背板的的接口外外，服务务器刀片片上一般般还具有有一个PPMC扩扩展接口口，可以以连接PPMC接接口的扩扩展卡，如如SCSSI卡、光光纤存储储卡等，其其功能相相当于PPCI扩扩展槽，只只是相应应接口的的扩展卡卡价格略略贵。 - 服务务器刀片片采用与与笔记本本电脑相相同规格格的655mm(2.55英寸)硬盘，一一般只安安装操作作系统和和简单的的应用软软件，性性能较低低。服务务器刀片片更适合合网络存存储。因因此，服服务器刀刀片一般般具有223个个网络接接口，这这也是它它称之为为服务器器的一个个重要特特征。 - 散热热问题是是刀片式式服务器器的重要要技术，服服务器刀刀片在设设计中都

7、都非常注注重低功功耗，部部分功耗耗偏高的的产品都都在刀片片上加装装了涡轮轮式主动动散热风风扇，与与机箱风风扇配合合完成散散热。 网络刀片片- 目前前，网络络刀片的的功能相相当于局局域网交交换机，以以智能型型交换机机为主，从从而提供供良好的的网络监监控和管管理功能能。 - 目前前的网络络刀片普普遍提供供10/1000Mbpps端口口，以双双绞线的的方式连连接服务务器刀片片，对外外提供高高速上连连通道（千千兆端口口）。采采用NAAS存储储方式的的刀片式式服务器器经常会会配备22个网络络刀片，其其中一个个专门用用于连接接NASS设备。 - 根据据新的CComppacttPCII 2.16规规范，未未

8、来的网网络刀片片将可以以通过服服务器背背板总线线连接服服务器刀刀片，网网络刀片片的前面面板只提提供高速速上连端端口即可可。 存储刀片片- 存储储刀片可可以被视视为一个个硬盘模模块，通通过背板板总线或或者硬盘盘接口线线向服务务器刀片片提供存存储功能能。存储储刀片上上一般配配备2块块性能较较高900mm(3.55英寸)硬盘，接接口类型型有IDDE、SSCSII和光纤纤通道（FFibeer CChannnell接口口。 - 应用用模式11：高负负载不停停机的网网站内容容发布系系统 - 网站站是最适适合使用用刀片式式服务器器的应用用模式，把把网关、负负载均衡衡服务器器和Weeb服务务器全都都集成在在1

9、台刀刀片式服服务器的的机构内内，并完完美地与与NASS设备相相结合 管理刀片片- 第一一代刀片片式服务务器的KKVM刀刀片可以以说是功功能最为为简单的的管理刀刀片，提提供对所所有服务务器刀片片的管理理控制。第第二代刀刀片式服服务器具具备更加加强大的的管理功功能，但但是各家家产品各各不相同同。管理理刀片往往往通过过服务器器刀片上上集成的的监控管管理芯片片进行11台或多多台刀片片式服务务器的集集中监控控和管理理。管理理刀片向向服务器器机柜内内的其他他刀片提提供必要要的配置置信息，并并在某些些刀片发发生故障障时接收收报警信信息，并并向监控控程序发发出报警警。 - 应用用模式22：数据据仓库并并行处理

10、理集群系系统 - 使用用刀片式式服务器器进行群群集并与与存域网网相结合合，可以以胜任大大数据量量吞吐的的数据库库并行处处理。 刀片式服服务器的的灵魂：CommpacctPCCI- 在本本文前面面的部分分我们简简要地谈谈过CoompaactPPCI的的历史，在在此我们们继续从从技术角角度来探探讨CoompaactPPCI。这这部分涉涉及的许许多技术术细节也也许会让让您失去去阅读的的耐心，但但是如果果您要想想真正了了解刀片片式服务务器，一一定要耐耐心阅读读。 ComppacttPCII的基本本概念- CoompaactPPCI是是基于PPCI电电气规范范开发的的高性能能工业总总线，适适用于33U和

11、66U高度度的电路路插板设设计。CComppacttPCII电路插插板从前前方插入入机柜，II/O数数据的出出口可以以是前面面板上的的接口或或者机柜柜的背板板。尽管管CommpacctPCCI的热热插拔特特性并不不完善，但但是作为为一项提提高可用用性的电电气特性性也被电电信设备备的制造造商们所所重视。 - 由于于CommpacctPCCI插板板与背板板间的连连接方式式是长达达2mmm的插针针与插座座，即使使机柜处处于震动动与摇摆摆的恶劣劣条件下下也不易易松动，在在连接的的可靠性性方面明明显优于于台式PPC上的的PCII接口标标准。 - 台式式PC上上的PCCI标准准在每段段总线上上只能支支持4

12、个个插槽，而而CommpacctPCCI可以以支持88个。两两者的扩扩展方法法是相同同的，都都是通过过PCII-PCCI桥接接电路。也也就是说说，CoompaactPPCI系系统可以以通过PPCI-PCII桥接电电路连接接多个PPCI段段，从而而扩展到到数十个个插槽。 - CoompaactPPCI是是为电信信、计算算机通信信和工控控等领域域设计的的工业总总线标准准，其主主要特点点为支持持高速通通信和模模块化设设计。由由于CoompaactPPCI拥拥有较高高的带宽宽，它也也适用于于一些高高速数据据通信的的应用，包包括服务务器、路路由器、交交换机等等。 插板尺寸寸的定义义- 如图图8所示示，C

13、oompaactPPCI的的插板（刀刀片）尺尺寸规格格定义一一目了然然。 图8 CompactPCI的插板规格定义- 每条条CommpacctPCCI总线线上可以以有8个个插座，一一个称为为系统插插座，其其他称为为外围插插座(参参见图99)。 图9 CompactPCI的背板插座背板接口口的定义义- 目前前CommpacctPCCI的背背板接口口定义了了5组插插脚J11、J22、J33、J44、J55（也请请参照图图8）。 - 在CComppacttPCII 2.0标准准中对JJ1、JJ2的插插脚进行行了定义义，包括括电源、管管理、基基本通信信等。JJ1用于于32位位PCII通信，JJ2是可可

14、选的，可可以进行行64位位传输，适适用于背背板I/O通信信。CoompaactPPCI 2.00只定义义了J11、J22的插脚脚，J33、J44、J55的插脚脚是开放放的，可可以用于于背板II/O、桥桥接第22条总线线（VMME、SSCSII等）或或者用于于用户自自定义的的数据通通信。 - 在33U的机机柜标准准中只支支持J11和J22，6UU的机柜柜中才能能支持JJ3到JJ5的扩扩展标准准。 PPICMMG对于于J3、JJ4、JJ5的几几种特定定使用方方式也有有一些标标准化的的建议，但但原则上上是开放放的。 标准的纷纷争- CoompaactPPCI总总线标准准是建立立刀片式式服务器器的基础

15、础。它是是惟一的的标准，同同时也是是标准纷纷争的起起源。 - CoompaactPPCI目目前有22个主要要的版本本，即 1.00版和22.0版版，它们们在接口口定义的的完善程程度上不不尽相同同。早期期的刀片片式服务务器全部部采用CComppacttPCII 1.0的标标准，只只使用JJ1插脚脚，背板板带宽也也限定在在32位位PCII之内，这这些产品品属于第第一代刀刀片式服服务器。220022年最新新推出的的刀片式式服务器器部分采采用CoompaactPPCI 2.00标准，背背板支持持64位位PCII通信，称称之为第第二代刀刀片式服服务器。由由于标准准的版本本不同，两两代刀片片式服务务器之间

16、间不能完完全兼容容。 - 20001年年8月以以前，由由于从JJ3到JJ5都没没有明确确的插脚脚定义，所所以通过过背板使使用J33、J44、J55进行网网络通信信、存储储等I/O数据据交换的的刀片式式服务器器就会遇遇到互不不兼容的的麻烦，各各厂商会会有自己己的定义义。一些些具有重重要影响响力的电电信设备备厂商更更是故意意采用厂厂商标准准去定义义插脚的的使用方方式，制制造设备备间的不不兼容性性，从而而维持电电信设备备厂商自自身的垄垄断地位位及其高高额利润润。 - 尽管管目前接接口标准准日趋完完善，但但是都刚刚刚公布布不久（在在下一个个题目中中讨论），在在产品上上兑现还还需很长长一段时时间，而而且

17、电信信设备制制造上仍仍有可能能不完全全采纳新新标准，继继续制造造不兼容容问题。 - 目前前为止，只只有HPP一家声声称完全全按照CComppacttPCII标准设设计刀片片式服务务器，而而其他服服务器厂厂商只是是在总线线和接口口标准方方面遵循循CommpacctPCCI，在在刀片的的尺寸上上没有完完全按照照该标准准去执行行。 - 为什什么服务务器厂商商也不能能完全遵遵循标准准呢？让让我们看看一下CComppacttPCII的电路路板规格格定义就就知道原原因所在在了。按按照CoompaactPPCI的的定义，电电路板高高度为1100mmm（33U）和和2333.355mm（66U），这这一规格格

18、被部分分刀片式式服务器器产品所所遵循，然然而1660mmm的电路路板深度度却难以以设计一一块功能能齐全的的服务器器刀片，所所以很多多厂商都都在电路路板深度度方面按按照自己己的标准准大幅增增加。这这样就造造就了厂厂商间产产品规格格标准的的不统一一，刀片片与机柜柜互不兼兼容。 - 另外外，刀片片式服务务器如何何进行集集中管理理和监控控，目前前还没有有完整的的标准可可依，CComppacttPCII规范没没有在管管理方面面定义一一个完整整方案。于于是乎，仁仁者见仁仁，智者者见智，厂厂商各行行其道，互互不兼容容。 - 标准准的纷争争是目前前困扰刀刀片式服服务器市市场的主主要问题题。用户户为各厂厂商产品

19、品间的互互不兼容容而困惑惑。 - 应用用模式33：高性性能计算算群机系系统 - 在进进行高性性能的科科学和工工程计算算时，与与采用大大型机的的方式相相比较，大大量的刀刀片式服服务器进进行群集集运算，能能够发挥挥出刀片片式服务务器的成成本优势势。 ComppacttPCII的现状状与未来来- 从某某种角度度上讲，CComppacttPCII的现状状与未来来决定了了未来几几年刀片片式服务务器的发发展趋势势。20001年年9月，PPICMMG发布布了CoompaactPPCI 2.00版本的的补充标标准2.16，定定义了CComppacttPCII Paackeet SSwittchiing Bac

20、ckpllanee（包交交换式底底板），简简称CoompaactPPCI/PSBB。该标标准在CComppacttPCII机柜背背板总线线中定义义了一个个星型拓拓扑的110/1100/10000Mbbps交交换式以以太网，从从而可以以在此基基础上提提供插板板间的IIP连接接。该协协议与664位CComppacttPCII、H.1100并存，因因为CoompaactPPCI/PSBB的连接接插脚定定义在外外围插座座(Peerippherral sloot)的的J3。特特定插座座用于安安装实现现网络交交换功能能的插板板（在刀刀片式服服务器上上称之为为网络刀刀片）。规规范中还还定义该该插板可可以实现

21、现冗余设设计。 - PIICMGG研究这这一标准准的重要要目的在在于支持持基于IIP的电电信应用用，然而而却为刀刀片式服服务器与与以太网网的紧密密结合提提供了可可以依据据的工业业标准。这这种“背板上上的以太太网”支持最最多211个插座座，每个个插座的的速率为为10/1000/10000/20000Mbbps，背背板带宽宽高达440Gbbps，支支持链路路层的流流量控制制。这一一标准也也从背板板带宽上上解决了了33MMHz 64位位CommpacctPCCI总线线带宽不不足的问问题，服服务器刀刀片可以以利用CComppacttPCII总线外外的网络络带宽进进行高速速的外部部数据II/O，包包括网

22、络络存储等等。 - 20001年年10月月，PIICMGG 2.14 CommpacctPCCI MMulttiCoompuutinng SSpeccifiicattionn（多值值计算规规范）面面世。该该规范定定义了在在CommpacctPCCI系统统结构中中，不同同处理器器平台（PPenttiumm系列、PPoweerPCC、MIIPS、PPA-RRISCC、IPPF等）下下的插板板如何基基于包交交换进行行数据通通信。PPICMMG 22.144定义了了多值计计算网络络的概念念（MuultiiCommputtingg Neetwoork，简简称MCCNett），使使用不同同处理器器的插板板

23、被视为为网络中中的外围围节点（PPeriipheerall Noodess，简称称NP）。每每个MCCNett还有一一个系统统节点（SSysttem Nodde，简简称SNN），负负责控制制处理器器间的通通信。事事实上，该该标准使使不同平平台的服服务器刀刀片分布布在不同同的总线线分段上上。 - PIICMGG 2.14规规范的发发布为不不同处理理器的服服务器刀刀片共处处同一个个服务器器机柜，并并具有通通过机柜柜背板的的高效通通信方式式提供了了工业标标准，对对推动刀刀片式服服务器发发展有重重要指导导意义。 - 20001年年11月月，PIICMGG开始启启动PIICMGG 3.0规范范的设计计，

24、预计计于20002年年9月完完成。新新标准致致力于结结构化高高速互联联，模块块化设计计，更大大电路板板面积、更更高功率率的电源源以及散散热良好好的插板板设计。新新标准中中，PIICMGG 3.1将定定义如何何实现以以太网结结构，PPICMMG 33.2将将定义如如何实现现Inffiniibannd结构构。新的的标准首首先考虑虑了电信信运营商商的应用用需求，同同时也关关注了数数据中心心的应用用需求。因因此，该该标准为为刀片式式服务器器的第三三代产品品埋下了了伏笔，并并能促进进第三代代刀片式式服务器器更加成成熟和完完善。 市场：雾雾里看花花 技术现状状与发展展趋势：标准的的阴云 评测：给给您个直观观印象返回